專利名稱：一種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種煤炭檢測用的裝置，特別是涉及一種基于程序控溫的煤自燃 模擬裝置。
背景技術(shù)：
煤炭自然發(fā)火是煤礦火災(zāi)主要的致因之一。據(jù)統(tǒng)計，我國國有重點煤礦中具有自 然發(fā)火危險的礦井約占51.3%，占總礦井火災(zāi)的90%以上。煤炭自然發(fā)火造成了嚴重的煤 炭資源浪費，并威脅著井下作業(yè)人員的人身安全。為了能給現(xiàn)場火災(zāi)防治工作提出切實可 行的對策措施，必須對煤自然發(fā)火的機理和宏觀特性進行研究。煤低溫氧化過程中釋放的熱量小、速率慢，這給開展煤自然發(fā)火氧化升溫特性研 究帶來一點的困難。大型模擬實驗可以較為真實的反應(yīng)煤自然發(fā)火的實際情況，但由于其 需要的煤樣量特別大，測試周期較長(往往都在數(shù)十天或者數(shù)月以上)，工作量大，費用高， 重復(fù)性差的缺點，導(dǎo)致了推廣應(yīng)用的局限性。小型模擬實驗速度快、成本低，容易控制等特 點，受到了一些同行的青睞，但由于小型模擬試驗煤樣量僅在數(shù)十至數(shù)百克間，這與實際現(xiàn) 場煤自然發(fā)火情況相差甚遠，很難真實模擬現(xiàn)場實際條件下煤自然發(fā)火情況。基于此，研發(fā) 一種煤樣量適中，適用于實驗室快速測定煤氧化特性的實驗裝置迫在眉睫。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，該裝置利用程 序控溫方法分別實現(xiàn)絕熱氧化和加速氧化兩種實驗條件來模擬煤自燃過程，可以對煤自燃 的全過程進行實驗?zāi)M，實現(xiàn)各種內(nèi)外因素對煤自燃影響和煤的自然發(fā)火期的快速測定。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，包括有反應(yīng)筒和筒蓋，其所述反應(yīng)筒內(nèi)外 壁面之間由內(nèi)到外依次為不銹鋼板，電加熱帶，絕熱保溫材料層和包裝鐵皮，反應(yīng)筒內(nèi)壁面 不銹鋼板制成螺紋狀，反應(yīng)筒底部設(shè)有承煤托盤，進氣管穿過反應(yīng)筒的壁面伸入底部氣體 緩沖層內(nèi)，出氣管從上部氣體緩沖層引出，反應(yīng)筒內(nèi)腔和內(nèi)外壁面之間分布有熱電偶溫度 探頭，反應(yīng)筒內(nèi)腔的熱電偶溫度探頭的導(dǎo)線從反應(yīng)筒頂處穿出，反應(yīng)筒內(nèi)外壁面之間的熱 電偶溫度探頭的導(dǎo)線從反應(yīng)筒中間處穿出，反應(yīng)筒內(nèi)腔分布有氣體取樣點和SF6氣體注入 點，氣體取樣管分別從上部氣體緩沖層壁面和反應(yīng)筒頂部伸出。如上所述的一種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，其反應(yīng)筒與筒蓋之間經(jīng)法蘭通 過螺栓連接。如上所述的一種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，其反應(yīng)筒內(nèi)腔的熱電偶溫度探 頭和氣體取樣管經(jīng)鐵架整體固定。本實用新型的優(yōu)點與效果是1、利用程序控溫方法分別實現(xiàn)絕熱氧化和加速氧化兩種實驗條件來模擬煤自燃過程；[0011]2、模擬煤絕熱氧化過程時，程序控溫壁面設(shè)定為溫度跟蹤控制方式，根據(jù)內(nèi)外壁面的溫差，逐時調(diào)整電加熱帶提供的加熱量，確保補熱的連續(xù)性，再加上外側(cè)的絕熱保溫 層，保證了煤氧復(fù)合的熱量沒有散失，很好的做到了對煤樣環(huán)境的絕熱，煤氧化放熱量是引 起煤自燃唯一熱源；3、模擬煤加速氧化過程時，程序控溫壁面設(shè)定為恒定加熱控制方式，電加熱帶提 供恒定加熱量對煤體進行加熱，此時是煤氧化放熱量和電加熱帶提供的恒定加熱量共同作 用導(dǎo)致煤樣溫度升高，加速煤自燃過程，縮短測試時間；4、反應(yīng)筒壁面、溫度和氣體檢測系統(tǒng)采用耐高溫材料，實驗最高的承受溫度為 200°C，可以對煤自燃的全過程進行實驗?zāi)M；5、保證較高精度的溫度、氣體檢測系統(tǒng)，能夠較準確地測定出煤體溫度場和氣體 濃度場的分布情況。

本實用新型的附圖為整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明。本實用新型建造一個裝煤量適中能夠近似模擬在實際煤場的漏風(fēng)強度、浮煤厚度 和蓄熱條件下的煤自燃過程，可以反映煤自燃過程溫度場和指標氣體濃度場的分布情況， 實現(xiàn)測試周期短，測試成本低。本實用新型的基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，反應(yīng)筒內(nèi)外壁面之間由內(nèi)到外依 次為不銹鋼板，電加熱帶，絕熱保溫材料層和包裝鐵皮，反應(yīng)筒內(nèi)壁面不銹鋼板做成螺紋 狀，底部有承煤托盤，進氣管伸入底部氣體緩沖層內(nèi)，出氣管從上部氣體緩沖層引出，反應(yīng) 筒內(nèi)腔和內(nèi)外壁面之間分布有熱電偶溫度探頭，內(nèi)腔的熱電偶溫度探頭的導(dǎo)線從筒頂穿 出，內(nèi)外壁面之間的熱電偶溫度探頭的導(dǎo)線從筒體中間穿出，反應(yīng)筒內(nèi)腔分布有氣體取樣 點，氣體取樣管分別從上部氣體緩沖層的壁面和筒頂部伸出。如圖所示，本實用新型所述的基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，反應(yīng)筒1內(nèi)外壁 面之間由內(nèi)到外依次為不銹鋼板3，電加熱帶4，(加熱功率為0W-4200W可調(diào))，絕熱保溫材 料層5 (材料為厚0. Im的硅酸鋁保溫板)和包裝鐵皮6。反應(yīng)筒1內(nèi)壁面不銹鋼板3做成 螺紋狀，避免了過多的氣體沿內(nèi)壁面通過反應(yīng)筒，反應(yīng)筒1底部有承煤托盤7，進氣管8穿 過反應(yīng)筒1的壁面伸入底部氣體緩沖層10內(nèi)，出氣管9上部氣體緩沖層11引出，反應(yīng)筒1 內(nèi)腔和內(nèi)外壁面之間分布有熱電偶溫度探頭12，內(nèi)腔的熱電偶溫度探頭的導(dǎo)線從反應(yīng)筒頂 部13處穿出，內(nèi)外壁面之間的熱電偶溫度探頭的導(dǎo)線從反應(yīng)筒1中部14處穿出，反應(yīng)筒1 內(nèi)腔分布有氣體取樣點15和SF6氣體注入點16，氣體取樣管17分別從上部氣體緩沖層11 壁面和反應(yīng)筒1頂部伸出。反應(yīng)筒1與筒蓋2之間經(jīng)法蘭通過螺栓18連接。反應(yīng)筒1內(nèi) 腔的熱電偶溫度探頭12和氣體取樣管17經(jīng)鐵架19整體固定。利用該裝置進行煤自燃模擬過程是在實驗開始之前需要校準溫度和氣體檢測設(shè) 備，把煤樣逐漸加入反應(yīng)筒1內(nèi)，裝好煤樣后蓋緊筒蓋2，將進氣管8接入空氣并將氣體流量 和初始溫度調(diào)節(jié)到設(shè)定的值，電加熱帶4提供恒定功率對煤體進行加熱，啟動溫度控制和檢測系統(tǒng)，反應(yīng)筒1內(nèi)腔各點煤樣的溫度及氣體濃度均會隨時間變化，實時連續(xù)跟蹤爐內(nèi)各點溫度變化，計算機每十分鐘記錄好所有數(shù)據(jù)以便分析，由于采用外加熱源對煤體加熱， 加速煤自燃過程，縮短測試時間。
權(quán)利要求一種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，包括有反應(yīng)筒和筒蓋，其特征在于所述反應(yīng)筒(1)內(nèi)外壁面之間由內(nèi)到外依次為不銹鋼板(3)，電加熱帶(4)，絕熱保溫材料層(5)和包裝鐵皮(6)，反應(yīng)筒(1)內(nèi)壁面不銹鋼板(3)制成螺紋狀，反應(yīng)筒(1)底部設(shè)有承煤托盤(7)，進氣管(8)穿過反應(yīng)筒(1)的壁面伸入底部氣體緩沖層(10)內(nèi)，出氣管(9)從上部氣體緩沖層(11)引出，反應(yīng)筒(1)內(nèi)腔和內(nèi)外壁面之間分布有熱電偶溫度探頭(12)，反應(yīng)筒(1)內(nèi)腔的熱電偶溫度探頭的導(dǎo)線從反應(yīng)筒頂部(13)處穿出，反應(yīng)筒(1)內(nèi)外壁面之間的熱電偶溫度探頭的導(dǎo)線從反應(yīng)筒中部(14)處穿出，反應(yīng)筒(1)內(nèi)腔分布有氣體取樣點(15)和SF6氣體注入點(16)，氣體取樣管(17)分別從上部氣體緩沖層(10)壁面和反應(yīng)筒(1)頂部伸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，其特征在于反應(yīng)筒 (1)與筒蓋(2)之間經(jīng)法蘭通過螺栓(18)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，其特征在于反應(yīng)筒 (1)內(nèi)腔的熱電偶溫度探頭(12)和氣體取樣管(17)經(jīng)鐵架(19)整體固定。
專利摘要一種基于程序控溫的煤自燃模擬裝置，涉及一種煤炭檢測用的裝置，反應(yīng)筒(1)內(nèi)外壁面之間由內(nèi)到外依次為不銹鋼板(3)，電加熱帶(4)，絕熱保溫材料層(5)和包裝鐵皮(6)，反應(yīng)筒(1)底部設(shè)有承煤托盤(7)，進氣管(8)穿過反應(yīng)筒(1)的壁面伸入底部氣體緩沖層(10)內(nèi)，出氣管(9)從上部氣體緩沖層(11)引出，反應(yīng)筒(1)內(nèi)腔和內(nèi)外壁面之間分布有熱電偶溫度探頭(12)，反應(yīng)筒(1)內(nèi)腔分布有氣體取樣點(15)和SF6氣體注入點(16)。該裝置利用程序控溫方法分別實現(xiàn)絕熱氧化和加速氧化兩種實驗條件下煤自燃過程，可以對煤低溫氧化特性進行較精確的測定。
文檔編號G01N25/22GK201589761SQ20092028833
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者宋雙林, 張衛(wèi)亮, 梁運濤, 王剛, 羅海珠, 賀明新 申請人:煤炭科學(xué)研究總院沈陽研究院