专利名称：一种模拟煤自燃及灭火过程的测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模拟煤自燃及灭火过程的测试装置，属模拟煤炭自燃过程，测定煤炭自燃特性及灭火试验的设备及方法的技术领域。
背景技术：
煤炭自燃是煤矿生产和储运过程中的一大突出灾害，对煤炭自燃及灭火过程进行研究是非常重要的，特别是煤炭低温氧化、高温燃烧、灭火过程中表现出的温度、气体变化规律及不同阶段产物的特征分析是煤炭自燃火灾防治的一项重要基础研究工作，目前， 为了模拟煤自燃过程，国内外普遍采用程序升温试验装置，该装置一般由一个大的反应容器构成，容器上设有进、出气口，在容器内部设置多个温度传感器，以此来对煤炭自燃过程和特性进行测试；由于该类装置体积大，高温控制难度大；对于煤炭的低温氧化，温度小于 180°C时的自燃特性进行研究是非常重要的，对于煤炭高温燃烧及灭火过程的温度、气体变化规律更应进行研究，否则给矿井火灾防治将带来困难；大设备试验煤样量往往需要数百公斤，甚至数吨至数十吨，测试周期长，测试一个煤样需要数十天到数个月，其测试工作量大，费用高，很难进行重复测试，推广应用困难。
发明内容
发明目的本发明的目的是针对背景技术存在的问题，提供一种模拟煤炭自燃及灭火过程的装置，其装置要结构简单、体积小，测试所需煤样量�。Ｄ庠诓煌奈露�、不同氧浓度条件下煤自燃的特性、气体析出规律及不同灭火材料的防灭火效果，为煤自燃预测预报和制定科学的防灭火措施提供科学依据。技术方案本发明主要结构由反应釜、加热层、石棉保温层、微波发生器、底座、釜盖、气体滤网、进气阀、进气管、出气阀、出气管、煤滤网、温度传感器、电控箱、控制面板、显示屏、指示灯、电源开关、微波控制器、测量调控器、控制电路板、导线、氧气瓶、氧气阀、氧气流量计、氧气管、氮气瓶、氮气阀、氮气流量计、氮气管、气体管组成；模拟煤自燃及灭火的测试是在反应釜中进行的，反应釜呈矩形，垂直安装在底座上，在反应釜的外部为加热层，在加热层内设有微波发生器，在加热层的外部为石棉保温层；在反应釜的上部为釜盖，在反应釜内的上部设有气体滤网，通过气体滤网向反应釜内输入气体，在反应釜的内部中间位置贯通设有温度传感器，在反应釜的内部为煤，反应釜的上侧部设有进气阀、进气管，在反应釜的下底部设有煤滤网，煤滤网的下部设有出气阀、出气管；在反应釜的左侧部设有电控箱，在电控箱的前部为控制面板，在控制面板上设有显示屏、指示灯、电源开关、微波控制器、测量调控器，在电控箱的内部设有控制电路板；电控箱通过导线与反应釜的加热层、微波发生器联接；进气管通过气体管联接氧气管、氮气管；氧气管联接氧气流量计、氧气阀、氧气瓶；氮气管联接氮气流量计、氮气阀、氮气瓶。
有益效果本发明与背景技术相比具有明显的先进性，是根据煤自燃的环境、温度、气体组成情况，而设计的煤自燃及灭火过程的模拟测试装置，采用反应釜加热、保温、温度传感器采集信息，输入氧气模拟自燃，输入氮气模拟灭火，并对煤自燃及灭火过程的指标气体进行测试，输入惰性气体进行灭火试验，得出煤自燃的条件、煤自燃及灭火过程的指标气体变化规律，为煤自燃火灾防治提供科学数据，此装置设计先进合理，结构紧凑，安全稳定可靠，操作使用方便；测试试验项目多，测试准确率高，测试时间短，是十分理想的模拟煤自燃及灭火过程的综合测试装置。
图1为测试装置整体结构2为测试装置控制电路板电路框3为氧气、氮气流量浓度记录表图4为检测指标气体成分、浓度记录表图5为反应釜内释放气体随温度变化记录表图中所示，附图标记清单如下1、反应釜，2、加热层，3、石棉保温层，4、微波发生器，5、底座，6、釜盖，7、气体滤网， 8、进气阀，9、进气管，10、出气阀，11、出气管，12、煤滤网，13、气体，14、温度传感器，15、煤， 16、电控箱，17、显示屏，18、指示灯，19、电源开关，20、微波控制器，21、控制面板，22、控制电路板，23、导线，24、测量调控器，25、氧气瓶，26、氧气阀，27、氧气流量计，28、氧气管，29、氮气瓶，30、氮气阀，31、氮气流量计，32、氮气管，33气体管。IC1、微计算机处理器电路，IC2、信号指示电路，IC3、液晶显示电路，IC4、振荡器电路，IC5、电源转换稳压整流电路，IC6、温度信息采集电路，IC7、微波控制电路，IC8、煤燃烧报警电路，IC9、测量调控电路。
具体实施例方式以下结合附图对本发明做进一步说明图1所示，为测试装置整体结构图，各部位置，联接关系要正确，按序操作。模拟煤自燃及灭火过程的测试是在反应釜中进行的，反应釜1呈矩形，垂直安装在底座5上，在反应釜1的外部为加热层2，在加热层2内设有微波发生器4，在加热层2的外部为石棉保温层3，在反应釜1的上部为釜盖6，在反应釜1内的上部设有气体滤网7，在反应釜1的内下部设有煤滤网12，煤滤网12的下部为气体13，在反应釜1的内部为煤15， 在反应釜1的上侧部设有进气阀8、进气管9 ；在反应釜1的左侧部设有电控箱16，在电控箱16的前部为控制面板21，在控制面板21上设有显示屏17、指示灯18、电源开关19、微波控制器20、测量调控器M，在电控箱16的内部设有控制电路板22 ；电控箱16通过导线23 与反应釜1的加热层2、微波发生器4联接；进气管9通过气体管33联接氧气管观、氮气管 32 ；氧气管观联接氧气流量计27、氧气阀沈、氧气瓶25 ；氮气管32联接氮气流量计31、氮气阀30、氮气瓶四。图2所示，为测试装置控制电路板电路框图，控制电路由微计算处理器电路IC1、信号指示电路IC2、液晶显示电路IC3、振荡器电路IC4、电源变换稳压整流电路IC5、温度信息采集电路IC6、微波控制电路IC7、煤燃烧报警电路IC8、测量调控电路IC9组成整体电路， 各分电路间由导线联接。图3所示，为氧气、氮气流量浓度记录表，表中可知当氧气浓度占20%时，联通氧气瓶，氧气流量计流量为400Cm7min、联通氮气瓶流量计，流量为1600cm7min ；当氧气浓度占15%时，联通氧气瓶，氧气流量计流量为300cm7min、联通氮气瓶流量计，流量为 1700cm3/min ；当氧气浓度占5 %时，联通氧气瓶，氧气流量计流量为100cm7min、联通氮气瓶流量计，流量为1900Cm7min。图4所示，为检测指标气体成分、浓度记录表，表中可知当釜内煤温升到30°C时， 由气相色谱仪检测釜内煤样释放的CO、CO2, CH4, C2H4, C2H2, C2H6, 02、N2, H2的浓度，每当煤温升高10°C，就由气相色谱仪检测一次，依次升高到1100°C，并把检测的浓度记录于表中。图5所示，为反应釜内释放气体随温度变化记录表，表中可知当釜内煤温升到 200°C时，停止升温，并使反应釜自然降温，每降低10°C就由气相色谱仪检测釜内煤样释放的CO、CO2, CH4, C2H4, C2H2, C2H6, 02、N2, H2的浓度，依次降到到30°C，并把检测的各气体的浓度记录于表中。实施例1 模拟煤自燃及灭火测试方法如下1)、制样取新鲜煤样进行破碎，用60-80目筛网过筛，对煤样进行干燥处理，然后松散放入反应釜内；2)、通气分别由氧气瓶、氮气瓶同时向釜内进气，通过调节氧气和氮气混合气体比例，即混合气体中氧气的浓度，来观察氧气和氮气的流量情况，总流量为2000Cm7min，并记录于图表3中；3)、温度控制①通过电控箱上的温度控制器调控反应釜内温度，从而控制反应釜内样品煤的温度；②调节升温频率5°C /min、10°C /min、20°C /min，调控至最高温度1100°C ；4)、温度与指标气体监控通过温度控制器升高反应釜内温度，并由气相色谱仪检测出气管口的气样，釜内煤温每升高10°c检测一次，检测指标气体成分及浓度，并记录于图表4中；5)、结果分析通过对不同温度下指标气体的检测，得出温度升高，煤样在初始自身氧化到自燃的不同阶段所产生的指标气体成分、浓度，为煤自燃预测预报及防灭火措施制定提供依据；实施例2 1)、通气当反应釜内煤温度升到200°C时，关断氧气瓶停止供氧，然后接通氮气瓶，把氮气流量计调成与实施例1混合气体流量一样的数值2000Cm7min ；
2)、关闭温度控制器当反应釜里的温度升到200°C时，关闭反应釜升温器，停止升温，然后让反应釜自然降温至常温25 °C ；3、温度与指标气体监控通过关闭温度控制器降低反应釜内温度，并用气相色谱仪检测出出气管口气样， 釜内煤温每降低10°C检测一次，检测指标气体成分及其浓度，并记录于图表5中；4)、结果分析通过对不同温度下指标气体的检测，得出随着温度的降低，煤样在200°C以后注入惰性气体灭火状态下所产生的指标气体的成分、浓度是不一样的，从而为制定科学的灭火措施提供依据。
权利要求
1.一种模拟煤自燃及灭火过程的测试装置，其特征在于主要结构由反应釜、加热层、石棉保温层、微波发生器、底座、釜盖、气体滤网、进气阀、进气管、出气阀、出气管、煤滤网、温度传感器、电控箱、控制面板、显示屏、指示灯、电源开关、微波控制器、测量调控器、控制电路板、导线、氧气瓶、氧气阀、氧气流量计、氧气管、氮气瓶、氮气阀、氮气流量计、氮气管、气体管组成；模拟煤自燃及灭火的测试装置是在反应釜中进行的，反应釜呈矩形，垂直安装在底座上，在反应釜的外部为加热层，在加热层内设有微波发生器，在加热层的外部为石棉保温层；在反应釜的上部为釜盖，在反应釜内的上部设有气体滤网，通过气体滤网向反应釜内输入气体，在反应釜的内部中间位置贯通设有温度传感器，在反应釜的内部为试验用煤，反应釜的上侧部设有进气阀、进气管，在反应釜的下底部设有煤滤网，煤滤网的下部设有出气阀、出气管；在反应釜的左侧部设有电控箱，在电控箱的前部为控制面板，在控制面板上设有显示屏、指示灯、电源开关、微波控制器、测量调控器，在电控箱的内部设有控制电路板； 电控箱通过导线与反应釜的加热层、微波发生器联接；进气管通过气体管联接氧气管、氮气管；氧气管联接氧气流量计、氧气阀、氧气瓶；氮气管联接氮气流量计、氮气阀、氮气瓶。
2.根据权利要求1所述的一种模拟煤自燃及灭火过程的测试装置，其特征在于控制电路板电路由微计算处理器电路(ICl)、信号指示电路(IC2)、液晶显示电路(IC3)、振荡器电路(IC4)、电源变换稳压整流电路(1( )、温度信息采集电路(IC6)、微波控制电路(IC7)、 煤燃烧报警电路(IC8)、测量调控电路(IC9)组成整体电路，各分电路间由导线联接。
全文摘要
本发明涉及一种模拟煤自燃及灭火过程的测试装置，主要结构由反应釜、加热层、石棉保温层、微波发生器、底座、釜盖、气体滤网、进气阀、进气管、出气阀、出气管、温度传感器、电控箱、控制面板、显示屏、指示灯、电源开关、微波控制器、测量调控器、控制电路板、氧气瓶、氮气瓶、导线组成，采用反应釜加热保温，温度传感器采集信息，并对煤自燃及灭火过程的指标气体进行测试，输入氧气模拟自燃、输入氮气进行灭火试验，得出煤自燃条件及灭火过程的指标气体变化规律，为煤自燃火灾防治提供科学数据，此装置设计先进合理，结构紧凑，安全稳定可靠，操作使用方便，测试试验项目多，测试准确率高，测试时间短。
文档编号G01N33/22GK102445527SQ20111028693
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月23日 优先权日2011年9月23日
发明者吴玉国, 周春山, 王俊峰, 邬剑明 申请人:太原理工大学
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