一種煤自燃特征試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煤炭氧化燃燒技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種煤自燃特征試驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭是古代植物埋藏在地下經(jīng)歷了復(fù)雜的生物化學(xué)和物理化學(xué)變化逐漸形成的固體可燃性礦物。在空氣中放置時(shí)，煤炭可被空氣中的氧氣氧化而釋放能量。在特定的堆積蓄熱條件下，氧化放熱的能量可使得煤堆溫度持續(xù)上升，使得煤炭達(dá)到著火點(diǎn)而引發(fā)自燃火災(zāi)。原煤的運(yùn)輸、存儲(chǔ)場(chǎng)地(如儲(chǔ)煤倉、碼頭貨位)一般都是開放性露天環(huán)境，煤堆大面積、長(zhǎng)時(shí)間與空氣接觸，很可能引發(fā)自燃，存在重大安全隱患。對(duì)煤炭氧化、自燃過程中的各種特性進(jìn)行研宄，進(jìn)而為煤炭?jī)?chǔ)存場(chǎng)所煤場(chǎng)的管理控制、消防滅火提供理論指導(dǎo)，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)意義。
[0003]實(shí)驗(yàn)室條件下，為快速模擬煤氧接觸反應(yīng)的氧化現(xiàn)象，一般采用專門的自燃特征試驗(yàn)系統(tǒng)。但現(xiàn)有的試驗(yàn)系統(tǒng)具有以下問題:第一，實(shí)際煤炭存儲(chǔ)中，空氣濕度變化很大、溫度變化也很大；且相關(guān)研宄已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在不同條件下水分會(huì)對(duì)煤炭氧化過程具有不同的催化或抑制作用；現(xiàn)有試驗(yàn)裝置均是采用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的空氣進(jìn)行氧化試驗(yàn)，多采用干空氣作為試驗(yàn)材料、無法模擬各種高溫、高濕條件下的煤樣氧化特性；第二，現(xiàn)有的試驗(yàn)系統(tǒng)多只能得到一組特定條件下的煤樣氧化，沒有設(shè)置相應(yīng)的對(duì)比參照，因此不能明確空氣濕度變化和流量結(jié)合時(shí)煤樣的升溫規(guī)律。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為解決現(xiàn)有的煤自燃特征試驗(yàn)系統(tǒng)無法進(jìn)行模擬不同空氣濕度條件下煤自燃特征的問題，本實(shí)用新型提供了一種新的煤自燃特征試驗(yàn)系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型提供一種煤自燃特征試驗(yàn)系統(tǒng)，包括溫控箱、第一反應(yīng)罐、第一鎧裝熱電偶、第一進(jìn)氣管路、數(shù)據(jù)處理終端；
[0006]所述溫控箱可維持試驗(yàn)需要的特定溫度；
[0007]所述第一反應(yīng)罐位于所述溫控箱內(nèi)、可放置試驗(yàn)用煤樣；
[0008]所述第一反應(yīng)罐還具有第一進(jìn)氣口和第一出氣口 ；
[0009]所述第一進(jìn)氣口位于所述第一反應(yīng)罐的底部、用于為煤樣提供試驗(yàn)空氣；
[0010]所述第一出氣口位于所述第一反應(yīng)罐的頂部、用于排出煤樣氧化反應(yīng)氣體；
[0011]所述第一鎧裝熱電偶插入所述第一反應(yīng)罐中、測(cè)量所述第一反應(yīng)罐中煤樣的溫度，并將測(cè)量的溫度實(shí)時(shí)傳遞至所述數(shù)據(jù)處理終端；
[0012]所述第一進(jìn)氣管路與所述第一反應(yīng)罐的第一進(jìn)氣口連接，為所述第一反應(yīng)罐提試驗(yàn)空氣；
[0013]還包括空氣濕度調(diào)節(jié)裝置，所述空氣濕度調(diào)節(jié)裝置和所述第一進(jìn)氣管路連接，為所述第一反應(yīng)罐提供符合特定溫度和濕度要求的空氣。因具有空氣濕度調(diào)節(jié)裝置，可通過空氣濕度調(diào)節(jié)裝置為進(jìn)行氧化反應(yīng)的空氣進(jìn)行加濕處理，模擬不同濕度條件下煤氧化反應(yīng)的溫度變化特性，為預(yù)防不同空氣濕度條件下煤自燃現(xiàn)象提供理論指導(dǎo)。
[0014]優(yōu)選的，所述第一進(jìn)氣管路上具有第一電磁閥，所述第一電磁閥控制所述第一進(jìn)氣管路的進(jìn)氣量。
[0015]因具有電磁閥調(diào)節(jié)第一管路的進(jìn)氣量，在不同濕度條件下還可模擬不同空氣流量時(shí)煤氧化反應(yīng)的溫度變化特性。
[0016]優(yōu)選的，所述第一進(jìn)氣管路上具有第一流量傳感器，所述第一流量傳感器測(cè)量所述第一進(jìn)氣管路的流量，控制所述第一電磁閥的開口量。
[0017]在第一進(jìn)氣管路上還具有第一流量傳感器，可準(zhǔn)確控制第一電磁閥的開口量進(jìn)而控制第一進(jìn)氣管路的氣流量，為試驗(yàn)提供穩(wěn)定氣流環(huán)境。
[0018]優(yōu)選的，還包括氣體收集裝置和色譜儀；
[0019]所述氣體收集裝置收集所述第一出氣口排出的煤樣氧化反應(yīng)氣體并將煤樣氧化反應(yīng)氣體輸送給所述色譜儀；
[0020]所述色譜儀可對(duì)煤樣氧化氣體進(jìn)行色譜分析。
[0021]設(shè)置色譜儀，可對(duì)煤氧化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行分析、得到具有代表性的表征氣體，為現(xiàn)場(chǎng)煤自燃預(yù)警工作提供進(jìn)一步方法性指導(dǎo)。
[0022]優(yōu)選的，所述空氣濕度調(diào)節(jié)裝置包括空氣加濕箱和空氣預(yù)存箱；
[0023]所述空氣加濕箱具有空氣入口、可為從空氣入口進(jìn)入的空氣進(jìn)行加濕處理；
[0024]所述空氣預(yù)存箱存儲(chǔ)經(jīng)過加濕的空氣；
[0025]所述空氣加濕箱和所述空氣預(yù)存箱間具有隔板和用于循環(huán)加濕空氣的高溫風(fēng)扇。
[0026]設(shè)置空氣加濕箱和空氣預(yù)存箱，可通過空氣加濕箱加濕空氣，通過空氣預(yù)存箱保證具有與第一通氣管路的氣流量濕度穩(wěn)定性和壓力穩(wěn)定，提供穩(wěn)定試驗(yàn)條件。
[0027]優(yōu)選的，所述空氣預(yù)存箱內(nèi)具有溫度濕度傳感器；
[0028]所述空氣加濕箱內(nèi)具有加熱部件、制冷部件、加濕部件；
[0029]所述溫度濕度傳感器測(cè)量所述空氣預(yù)存箱內(nèi)的空氣溫度和空氣濕度，控制所述加熱部件、所述制冷部件和所述加濕部件協(xié)同工作。
[0030]優(yōu)選的，所述空氣預(yù)存箱內(nèi)具有壓力傳感器和電磁泄壓閥；
[0031]所述壓力傳感器測(cè)量所述空氣預(yù)存箱內(nèi)的空氣壓力，控制所述電磁泄壓閥的開閉。
[0032]優(yōu)選的，還包括第二反應(yīng)罐、第二鎧裝熱電偶、第二進(jìn)氣管路；
[0033]所述第二反應(yīng)罐也位于所述溫控箱內(nèi)、可放置參照試驗(yàn)煤樣；
[0034]所述第二反應(yīng)罐具有第二進(jìn)氣口和第二出氣口 ；
[0035]所述第二進(jìn)氣口位于所述第二反應(yīng)罐的底部，用于為參照試驗(yàn)煤樣提供試驗(yàn)空氣或惰性氣體；
[0036]所述第二出氣口位于所述第二反應(yīng)罐的頂部、用于排出參照煤樣反應(yīng)氣體；
[0037]所述第二進(jìn)氣管路與所述第二反應(yīng)罐的第二進(jìn)氣口連接，為所述第二反應(yīng)罐提試驗(yàn)空氣或惰性氣體；
[0038]所述第二鎧裝熱電偶插入所述第二反應(yīng)罐中、測(cè)量所述第二反應(yīng)罐中參照煤樣的溫度，并將測(cè)量的溫度實(shí)時(shí)傳遞至所述數(shù)據(jù)處理終端。
[0039]優(yōu)選的，所述第二進(jìn)氣管路上還具有第二電磁閥和第二流量計(jì)，所述第二流量計(jì)測(cè)量所述第二進(jìn)氣管路的流量，所述第二電磁閥控制所述第二進(jìn)氣管路的進(jìn)氣量。
[0040]設(shè)置第二反應(yīng)罐和相應(yīng)部件，可在相同條件下進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，增加試驗(yàn)的對(duì)比效果、減少試驗(yàn)時(shí)間。
[0041]優(yōu)選的，還包括用于設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)、協(xié)同控制所述煤自燃特征試驗(yàn)系統(tǒng)部件工作進(jìn)行試驗(yàn)的控制面板。
【附圖說明】
[0042]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例煤自燃特征試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖:
[0043]其中:溫控箱-1、第一反應(yīng)罐_2、第一鎧裝熱電偶-3、第一進(jìn)氣管路-4、數(shù)據(jù)處理終端-5、第一電磁閥-6、第一流量傳感器_7、氣體收集裝置-8、色譜儀-9、空氣加濕箱-10、空氣預(yù)存箱-11、空氣入口 -12、高溫風(fēng)扇-13、溫度濕度傳感器-14、加熱部件-15、制冷部件-16、加濕部件-17、壓力傳感器-18、電磁泄壓閥-19、第二反應(yīng)罐-20、第二鎧裝熱電偶-21、第二進(jìn)氣管路-22、控制面板-23。
【具體實(shí)施方式】
[0044]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0045]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例煤自燃特征試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。從圖1中可看出本實(shí)用新型實(shí)施例煤自燃特征試驗(yàn)系統(tǒng)的大體結(jié)構(gòu)，其包括試驗(yàn)主體部分和空氣濕度調(diào)節(jié)裝置。
[0046]具體來說，本實(shí)用新型實(shí)施例中的煤自燃特征試驗(yàn)系統(tǒng)的主體部分包括溫控箱1、第一反應(yīng)罐2、第二反應(yīng)罐20、與第一反應(yīng)罐2連接的第一鎧裝熱電偶3、與第二反應(yīng)罐20連接的第二鎧裝熱電偶21 ;從圖中可看出，第一鎧裝熱電偶3和第二鎧裝熱電偶21分別插入對(duì)應(yīng)的第一反應(yīng)罐2、第二反應(yīng)罐20的罐體內(nèi)。第一反應(yīng)罐2、第二反應(yīng)罐20位于溫控箱I內(nèi)，隔離外界對(duì)試驗(yàn)溫度影響。第一反應(yīng)罐2具有第一進(jìn)氣口和第二出氣口，第二反應(yīng)罐20具有第二進(jìn)氣口和第二出氣口 ；第一進(jìn)氣口、第二進(jìn)氣口位于反應(yīng)罐的底部，用于為煤樣提供試驗(yàn)空氣；第一出氣口、第二出氣口位于反應(yīng)罐的頂部，用于排出煤樣氧化的空氣。
[0047]本實(shí)用新型實(shí)施例中，兩個(gè)鎧裝熱電偶與數(shù)據(jù)處理終端5連接，數(shù)據(jù)處理終端5實(shí)時(shí)收集鎧裝熱電偶測(cè)量的溫度數(shù)據(jù)，形成煤樣氧化的溫度曲線和對(duì)比試驗(yàn)溫度曲線。
[0048]第一反應(yīng)罐2的第一出氣口連接氣體收集裝置8，氣體收集裝置8收集第一出氣口排出的煤樣氧化反應(yīng)氣體并將煤樣氧化反應(yīng)氣體輸送至色譜儀9。色譜儀9可分析得到的煤樣氧化反應(yīng)氣體組分特征，為現(xiàn)場(chǎng)煤自燃預(yù)警提供一定的指導(dǎo)性氣體類型數(shù)據(jù)。從對(duì)比試驗(yàn)的角度，第一反應(yīng)罐2為主試驗(yàn)，第二反應(yīng)罐20僅是對(duì)比試驗(yàn)，不在第二反應(yīng)罐20的第二出氣口設(shè)置氣體收集裝置8。本實(shí)用新型中的煤自燃特征試驗(yàn)裝置核心目的是測(cè)量煤樣氧化反應(yīng)溫度，因此也可不設(shè)置氣體收集裝置8和色譜儀9。
[0049]第一進(jìn)氣口、第二進(jìn)氣口分別于第一進(jìn)氣管路4和第二進(jìn)氣管路22連接。在本實(shí)用新型實(shí)施例中，為防止進(jìn)氣管路、氣體收集裝置8管路被煤樣堵塞，在進(jìn)氣口和出氣口分別設(shè)置了石棉網(wǎng)。第一進(jìn)氣管路4、第二進(jìn)氣管路22、氣體收集裝置8入口分別位于石棉網(wǎng)中。當(dāng)然，下部的石棉網(wǎng)也具有支撐煤樣的作用。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中也可采用其他的防護(hù)設(shè)備，但應(yīng)當(dāng)保證防護(hù)設(shè)備具有良好的透氣性并沒有吸附能力。
[0050]本實(shí)用新型實(shí)施例中，第一進(jìn)氣管路4還和空氣濕度調(diào)節(jié)裝置連接，第二進(jìn)氣管路22直接連通惰性氣體或干空氣。第一進(jìn)氣管路4中具有第一流量傳感器7和第一電磁閥6，第一流量傳感器7可測(cè)量第一進(jìn)氣管路4的氣流量、反饋信息控制第一電磁閥6的開口量；同理，第二進(jìn)氣管路22上也具有第二流量傳感器和第二電磁閥。當(dāng)然，如第二進(jìn)氣管路22直接通入干空氣或惰性氣體，可將第二進(jìn)氣管路22設(shè)計(jì)為較長(zhǎng)的彎管，干空氣或惰性氣體通過第二進(jìn)氣管路22時(shí)通過第二進(jìn)氣管路22實(shí)現(xiàn)熱交換，溫度達(dá)到恒溫箱I設(shè)定溫度。
[0051]應(yīng)當(dāng)注意，第二反應(yīng)罐20及其配套第二進(jìn)氣管為本實(shí)用新型實(shí)施例中的對(duì)比試驗(yàn)方，并不是獲取各種濕度條件下煤樣氧化數(shù)據(jù)的必備裝置，在其他實(shí)施例中可不設(shè)置。當(dāng)然，從煤自燃特征試驗(yàn)過程較長(zhǎng)的角度考慮，可設(shè)置試驗(yàn)反應(yīng)罐，多個(gè)試驗(yàn)反應(yīng)罐分別配備相應(yīng)的空氣濕度調(diào)節(jié)裝置，分別設(shè)定對(duì)應(yīng)的條件進(jìn)行試驗(yàn)，一次得到多組