一種基于熱重的煤自燃特性測(cè)定裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及基于熱重的煤自燃特性測(cè)定裝置，有效解決程序升溫下煤樣的氧化升溫特性曲線、質(zhì)量改變量以及產(chǎn)/耗氣特征的同步測(cè)量問題，高壓鋼瓶經(jīng)氣體預(yù)混裝置和預(yù)熱銅管連，預(yù)熱銅管置于煤樣罐支架內(nèi)，煤樣罐支架伸出箱體置于天平上，頂部?jī)?nèi)有降溫銅管，煤樣罐支架中有煤樣罐，預(yù)熱、降溫銅管與煤樣罐進(jìn)氣和出氣口連，降溫銅管接在氣相色譜儀上，箱體外有加熱層，加熱層內(nèi)有電熱絲，加熱層外有保溫層，電熱絲和程序升溫控制器連，煤樣罐內(nèi)有溫度傳感器，溫度傳感器和煤樣溫度數(shù)據(jù)采集卡連，程序升溫控制器、煤樣溫度數(shù)據(jù)采集卡、天平、氣相色譜儀與計(jì)算機(jī)連，本實(shí)用新型自動(dòng)化程度高，測(cè)試結(jié)果可靠。
【專利說明】
一種基于熱重的煤自燃特性測(cè)定裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于熱重的煤自燃特性測(cè)定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭是我國重要能源之一，20世紀(jì)90年代至今在我國能源結(jié)構(gòu)中保持在70%以上。但是煤炭的自燃不但造成我國煤炭資源的損失，同時(shí)也嚴(yán)重威脅煤炭資源的安全開采。因而，有必要研究了解煤的自燃特性，構(gòu)建煤自燃過程中各項(xiàng)參數(shù)之間的關(guān)系服務(wù)于我國煤炭資源的保護(hù)與開采。目前實(shí)驗(yàn)室用于研究煤的自燃特性的主要設(shè)備有:絕熱氧化裝置、程序升溫裝置、傅里葉紅外光譜儀及熱分析儀等設(shè)備。其中程序升溫設(shè)備和熱分析儀特點(diǎn)如下:程序升溫設(shè)備研究煤自燃特性是將煤樣置于程序升溫爐中，程序升溫爐進(jìn)行程序升溫加快煤樣的氧化升溫，獲得程序升溫過程中煤樣氧化升溫特性曲線，并且可以與氣相色譜儀聯(lián)用獲得煤氧化升溫過程中的氣體組分及體積分?jǐn)?shù);熱分析設(shè)備研究煤自燃特性是利用程序溫度控制下使煤樣進(jìn)行氧化，從而獲得煤樣質(zhì)量改變量與溫度之間的關(guān)系，同時(shí)可獲得煤樣在氧化過程中的吸/放熱量。
[0003]但是程序升溫設(shè)備無法獲得煤在氧化升溫過程中煤樣的質(zhì)量改變量這一煤自燃特性的重要參數(shù);而熱分析設(shè)備并非針對(duì)煤氧化特性而開發(fā)的設(shè)備，在煤氧化研究方面所注重的僅是煤樣在升溫過程中的質(zhì)量改變量，同時(shí)，目前已有的熱分析設(shè)備為了兼顧對(duì)熱量的分析，注重靈敏性，造成所分析樣品質(zhì)量小，由于測(cè)試所用的煤樣質(zhì)量小，單位質(zhì)量煤樣在氧化升溫過程中的產(chǎn)氣量小，無法對(duì)煤氧化過程中所生成氣體組分及體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行定量分析。而目前所使用的熱-紅聯(lián)運(yùn)技術(shù)(熱分析儀與紅外光譜聯(lián)用)僅能對(duì)氣體的官能團(tuán)進(jìn)行分析。程序升溫設(shè)備在測(cè)試煤氧化升溫特性時(shí)是使氣流通過流經(jīng)破碎煤樣堆積形成的空隙而熱分析儀則是煤樣處于氧化氣氛中，而使氣體流經(jīng)破碎煤體堆積形成的空隙則更符合煤礦工作面回采過后采空區(qū)的遺煤的氧化的過程。若使用程序升溫和熱分析儀對(duì)煤樣分別進(jìn)行分析，一是造成，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，勞動(dòng)強(qiáng)度大，二是，大質(zhì)量煤樣(程序升溫)和小質(zhì)量煤樣(熱分析儀)并不能構(gòu)成對(duì)比，無法獲得煤樣在升溫過程中質(zhì)量改變與氣體產(chǎn)生/消耗之間的關(guān)系。煤在氧化過程升溫過程中所產(chǎn)生氣體正是由于煤發(fā)生氧化熱解產(chǎn)生的，煤的質(zhì)量必然會(huì)發(fā)生改變，因而構(gòu)建煤氧化過程中質(zhì)量變化與煤產(chǎn)氣特征的關(guān)系對(duì)與煤氧化特性的研究至關(guān)重要。因此，如何將熱分析注重質(zhì)量改變測(cè)試這一特點(diǎn)與程序升溫設(shè)備進(jìn)行結(jié)合，從而同時(shí)獲得煤樣在氧化升溫過程中升溫特性曲線、質(zhì)量改變量以及不同溫度下煤樣的產(chǎn)/耗氣特征，是當(dāng)前迫切要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型之目的就是提供一種基于熱重的煤自燃特性測(cè)定裝置，可有效解決程序升溫下煤樣的氧化升溫特性曲線、質(zhì)量改變量以及產(chǎn)/耗氣特征的同步測(cè)量問題。
[0005]本實(shí)用新型解決的技術(shù)方案是，氧氣高壓鋼瓶經(jīng)第一氣路管路與氣體預(yù)混裝置相連，氮?dú)飧邏轰撈拷?jīng)第二氣路管路分別與第一氣路管路、氣體預(yù)混裝置連通，氣體預(yù)混裝置經(jīng)第一氣體管路與進(jìn)氣管相連，進(jìn)氣管和預(yù)熱銅管相連，預(yù)熱銅管置于煤樣罐支架下部?jī)?nèi)，預(yù)熱銅管下方的煤樣罐支架底部向下伸出程序升溫箱的箱體，置于天平的托盤上，煤樣罐支架的頂部向上伸出程序升溫箱的箱體，煤樣罐支架的頂部?jī)?nèi)有置于程序升溫箱的箱體頂部上方的降溫銅管，預(yù)熱銅管上方的煤樣罐支架中裝有煤樣罐，預(yù)熱銅管與煤樣罐下部的進(jìn)氣口相連，煤樣罐上部的出氣口與降溫銅管相連，降溫銅管經(jīng)出氣管連接第二氣體管路，第二氣體管路接在氣相色譜儀上，由氣相色譜儀對(duì)所出氣體進(jìn)行分析，程序升溫箱是由箱體、加熱層、保溫層、程序升溫控制器、煤樣溫度數(shù)據(jù)采集卡和天平組合在一起構(gòu)成的封閉結(jié)構(gòu)，箱體外周包裹有加熱層，加熱層內(nèi)有電熱絲，加熱層外部包裹有保溫層，電熱絲和箱體外部的程序升溫控制器連接，程序升溫控制器控制加熱層中的電熱絲的功率實(shí)現(xiàn)箱體的升溫，煤樣罐內(nèi)裝有溫度傳感器，溫度傳感器的自由端伸出煤樣罐支架和煤樣溫度數(shù)據(jù)采集卡相連接，煤樣溫度數(shù)據(jù)采集卡通過溫度傳感器采集煤樣溫度，程序升溫控制器、煤樣溫度數(shù)據(jù)采集卡、天平、氣相色譜儀均與計(jì)算機(jī)相連接。
[0006]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了不同氧濃度氣氛下煤的氧化升溫，在煤氧化升溫過程中氧氣濃度的改變;可實(shí)現(xiàn)煤樣質(zhì)量在煤氧化升溫過程中溫度和質(zhì)量變化的測(cè)量;可實(shí)現(xiàn)煤在氧化升溫過程中氣體生成特征的測(cè)定，本實(shí)用新型自動(dòng)化程度高，測(cè)試結(jié)果可靠，實(shí)現(xiàn)了煤氧化升溫的同時(shí)可對(duì)煤質(zhì)量改變量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。
【附圖說明】
[0007]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0008]圖2為本實(shí)用新型煤樣罐的承載架的結(jié)構(gòu)圖。
[0009]圖3為本實(shí)用新型氣體預(yù)混裝置的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0010]圖4為本實(shí)用新型圖3的A-A向截面圖(放大)。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明。
[0012]由圖1-圖4給出，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)是，氧氣高壓鋼瓶I經(jīng)第一氣路管路a與氣體預(yù)混裝置9相連，氮?dú)飧邏轰撈?經(jīng)第二氣路管路b分別與第一氣路管路a、氣體預(yù)混裝置9連通，氣體預(yù)混裝置經(jīng)第一氣體管路c與進(jìn)氣管10相連，進(jìn)氣管和預(yù)熱銅管11相連，預(yù)熱銅管11置于煤樣罐支架下部?jī)?nèi)，預(yù)熱銅管下方的煤樣罐支架底部向下伸出程序升溫箱的箱體，置于天平18的托盤上，煤樣罐支架的頂部向上伸出程序升溫箱的箱體，煤樣罐支架的頂部?jī)?nèi)有置于程序升溫箱的箱體頂部上方的降溫銅管13，預(yù)熱銅管上方的煤樣罐支架中裝有煤樣罐12，預(yù)熱銅管11與煤樣罐12下部的進(jìn)氣口相連，煤樣罐12上部的出氣口與降溫銅管13相連，降溫銅管經(jīng)出氣管14連接第二氣體管路d，第二氣體管路d接在氣相色譜儀15上，由氣相色譜儀對(duì)所出氣體進(jìn)行分析，程序升溫箱是由箱體24、加熱層20、保溫層21、程序升溫控制器22、煤樣溫度數(shù)據(jù)采集卡23和天平18組合在一起構(gòu)成的封閉結(jié)構(gòu)，箱體外周包裹有加熱層，加熱層內(nèi)有電熱絲，加熱層外部包裹有保溫層，電熱絲和箱體外部的程序升溫控制器連接，程序升溫控制器控制加熱層中的電熱絲的功率實(shí)現(xiàn)箱體的升溫，煤樣罐內(nèi)裝有溫度傳感器16，溫度傳感器的自由端伸出煤樣罐支架和煤樣溫度數(shù)據(jù)采集卡23相連接，煤樣溫度數(shù)據(jù)采集卡通過溫度傳感器16采集煤樣溫度，程序升溫控制器、煤樣溫度數(shù)據(jù)采集卡、天平18、氣相色譜儀均與計(jì)算機(jī)相連接。
[0013]所述的氧氣高壓鋼瓶I和第一氣路管路a之間依次連接有第一減壓閥2、第一穩(wěn)壓閥3、第一氣體質(zhì)量流量控制器4;
[0014]所述的氮?dú)飧邏轰撈?和第二氣路管路b之間依次連接有第二減壓閥6、第二穩(wěn)壓閥7、第二氣體質(zhì)量流量控制器8;
[0015]所述的煤樣罐支架上端外周有裝在程序升溫箱的箱體頂部的煤樣罐支架保護(hù)殼19，防止外界對(duì)煤樣罐支架17的干擾，影響質(zhì)量的測(cè)量；
[0016]所述的程序升溫箱上設(shè)有箱門，用于打開安裝和拆卸煤樣罐；
[0017]所述的保溫層21為玻璃棉制成的殼體結(jié)構(gòu)；
[0018]所述的煤樣罐支架17穿過箱體的部位，在箱體上開有穿孔，保證煤樣罐支架17和箱體交叉部位有空隙，不相接觸(支架通過穿孔伸出箱體與天平的托盤相連，是為了使支架不與箱體接觸，支架只與天平的托盤進(jìn)行接觸。支架的上部用來支撐降溫銅管13是在箱體頂部，起到冷卻氣體的目的)；
[0019]所述的煤樣罐支架是由自下向上豎直連接在一起的預(yù)熱銅管的承載架26、煤樣罐的承載架27(如圖2所示)和降溫銅管的承載架28構(gòu)成的一體結(jié)構(gòu)，預(yù)熱銅管的承載架、煤樣罐的承載架和降溫銅管的承載架的橫截面均呈正三角形；
[0020]所述的正三角形的中心為圓環(huán)，圓環(huán)和正三角形的三個(gè)角分別經(jīng)三根支撐棍連接；
[0021]所述的煤樣罐的承載架27中部嵌裝有正三角形的煤樣罐固定架，煤樣罐固定架的三個(gè)邊中心均設(shè)有用于固定煤樣罐位置的固定角29，用于確保每次煤樣罐安裝位置一致，從而保證測(cè)試的重復(fù)性；
[0022]所述的固定角29為豎直向上的擋片，煤樣罐的底部卡裝在煤樣罐固定架的三個(gè)邊中心的固定角29圍成的空間內(nèi)；
[0023]所述的氣體預(yù)混裝置9是由棱形的氣體第一混合室30和棱形的氣體第二混合室31經(jīng)螺紋連接構(gòu)成可拆卸結(jié)構(gòu)，氣體第一混合室是由前部三角形和后部三角形連接構(gòu)成棱形結(jié)構(gòu)，氣體第一混合室的后部三角形內(nèi)有形狀相同的縱截面為三角形的隔板32，隔板自前向后嵌裝在氣體第一混合室的后部三角形內(nèi)，隔板的前后兩側(cè)和氣體第一混合室的后部三角形的前后兩側(cè)重合，隔板的上邊和氣體第一混合室的后部三角形的頂部之間有第一氣流通道33，隔板的下邊和氣體第一混合室的后部三角形的底部之間有第二氣流通道34，第一氣流通道和第二氣流通道的交匯于氣體第一混合室和第二混合室的連接處，隔板使混合氣體分流且在氣體第二混合室31匯流使氣流構(gòu)成擾動(dòng)從而可使氣體在氣體第二混合室31達(dá)到更好的預(yù)混效果，根據(jù)氣體流量的大小，氣體第一混合室30為I個(gè)或多個(gè)。
[0024]所述的進(jìn)氣管10和出氣管14均為聚四氟乙烯管。
[0025]所述的程序升溫控制器22和煤樣溫度數(shù)據(jù)采集卡23均為現(xiàn)有技術(shù)，程序升溫控制器如L0TUSANA龍騰圣華生產(chǎn)的LA-36程序升溫溫控器;煤樣溫度數(shù)據(jù)采集卡23為溫度采集卡或溫度記錄儀，溫度記錄儀如sinomeasure的SIN-R6000C彩色無紙記錄儀濕度壓力電流電壓電量曲線溫度記錄儀。
[0026]所述的天平18為現(xiàn)有技術(shù)，如賽多利斯生產(chǎn)的電子精密天平Cubis ?MSU2203S-ΟΟΟ-DA、電子精密天平 Cubis ?MSE3203S-000-DA、電子精密天平 Cubis ? MSA5203S-000-DR(可讀性均為Img，最大量程分別為2.2kg、3.2kg、5.2kg)。
[0027]本實(shí)用新型提供了一種測(cè)試煤氧化升溫特性的同時(shí)可以測(cè)定煤失重特性的裝置，可同時(shí)獲得煤樣在氧化升溫過程中升溫特性曲線、質(zhì)量改變量以及不同溫度下煤樣的產(chǎn)/耗氣特征。從而，構(gòu)建出煤樣產(chǎn)/耗氣特征與溫度和質(zhì)量改變量以及煤樣升溫特性曲線與質(zhì)量改變量等之間的關(guān)系;其中，通過天平實(shí)時(shí)獲得煤在氧化升溫過程的質(zhì)量改變量，通過溫度傳感器實(shí)時(shí)獲得煤在氧化升溫過程中的溫度變化，通過聯(lián)用氣相色譜儀獲得不同溫度下煤的產(chǎn)/耗氣特征，通過氣體質(zhì)量流量控制器實(shí)現(xiàn)煤在不同氧氣濃度下的氧化升溫;其中，質(zhì)量改變量測(cè)試部分(質(zhì)量改變量測(cè)試部分的結(jié)構(gòu)是，煤樣罐支架與天平相連，通過將煤樣裝入煤樣罐并連入氣路，從而可以實(shí)現(xiàn)在煤樣在升溫過程中的質(zhì)量的測(cè)量，其中進(jìn)氣管和出氣管均采用聚四氟乙烯管實(shí)現(xiàn)與程序升溫箱外部的第一氣體管路C、第二氣體管路d相連，進(jìn)、出氣管對(duì)質(zhì)量測(cè)量構(gòu)成的干擾可通過標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行校正扣除；天平為電子分析天平，可實(shí)現(xiàn)天平質(zhì)量的清零、顯示和數(shù)據(jù)采集。此外，煤樣罐支架露出程序升溫箱以外部分采用煤樣罐支架保護(hù)殼進(jìn)行保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)質(zhì)量測(cè)試部分處于相對(duì)封閉的環(huán)境中減小外界對(duì)質(zhì)量測(cè)量的干擾)則是，將煤樣罐支架采用正三角形的骨架結(jié)構(gòu)在保證穩(wěn)定性的同時(shí)降低其質(zhì)量，煤樣罐支架同時(shí)完成對(duì)預(yù)熱銅管、煤樣罐和降溫銅管的支撐，且煤樣罐支架露出程序升溫箱以外部分通過煤樣罐支架保護(hù)殼進(jìn)行保護(hù)使整個(gè)質(zhì)量測(cè)試部分處于相對(duì)密閉的空間從而降低外界的干擾;其中，氣路系統(tǒng)(氣路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是，由氧氣高壓鋼瓶和氮?dú)飧邏轰撈糠謩e提供氧氣氣源和氮?dú)鈿庠?，氧氣高壓鋼瓶順次連接第一減壓閥、第一穩(wěn)壓閥3、第一氣體質(zhì)量流量控制器4并通過第一氣路管路a與氣體預(yù)混裝置相連;氮?dú)飧邏轰撈宽槾芜B接第二減壓閥6、第二穩(wěn)壓閥7、第二氣體質(zhì)量流量控制器8并通過第二氣路管路b連接到第一氣路管路a最終與氣體預(yù)混裝置9相連;氧氣和氮?dú)饨?jīng)氣體預(yù)混裝置9預(yù)混均勻通過第一氣體管路c經(jīng)進(jìn)氣管10與預(yù)熱銅管11相連，預(yù)熱銅管11與煤樣罐12下部的進(jìn)氣口相連，煤樣罐12上部的出氣口與降溫銅管13相連并通過出氣管14連接外部第二氣體管路d，最終氣體進(jìn)入氣相色譜儀15進(jìn)行分析)，通過氧氣高壓鋼瓶、氮?dú)飧邏轰撈?、第一氣體質(zhì)量流量控制器、第二氣體質(zhì)量流量控制器以及氣體預(yù)混裝置實(shí)現(xiàn)不同流量不同氧濃度氣體的預(yù)混，為煤的氧化提供不同的氧化環(huán)境，實(shí)現(xiàn)在煤氧化升溫過程中改變其氧化環(huán)境;其中，氣體預(yù)混裝置由氣體第一混合室和氣體第二混合室組成，氣體第一混合室前部用于氣體匯流，后部用于氣體分流使兩股氣流進(jìn)入氣體第二混合室時(shí)相互擾動(dòng)以達(dá)到更好的混合效果;所述氣相色譜儀、程序升溫控制器、煤樣溫度數(shù)據(jù)采集卡、天平均與計(jì)算機(jī)相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄，即程序升溫控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)箱體溫度的實(shí)時(shí)采集并通過通訊線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)記錄;煤樣溫度數(shù)據(jù)采集卡通過溫度傳感器采集煤樣溫度通過通訊線傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)記錄;天平對(duì)所測(cè)得質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并通過通訊線將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī);氣相色譜儀對(duì)氣體組分進(jìn)行分析后通過通訊線將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)。
[0028]使用時(shí)，需要校正，第一次使用之前或每隔一定時(shí)期進(jìn)行對(duì)儀器(本實(shí)用新型)的質(zhì)量稱量部分進(jìn)行一次校正，校正方法如下:采用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對(duì)天平進(jìn)行校正，校正時(shí)應(yīng)保證煤樣罐、氣路系統(tǒng)以及溫度傳感器處于正常連接狀態(tài)從而排除氣路、溫度傳感器等連接管線路對(duì)質(zhì)量測(cè)量的干擾?？紤]到煤樣在室溫?300°C時(shí)質(zhì)量變化量最大為10%以及實(shí)驗(yàn)所采用煤樣質(zhì)量M(g)，因而只對(duì)質(zhì)量稱量系統(tǒng)的90%?100%M的稱量范圍進(jìn)行校正，如所測(cè)煤樣初始質(zhì)量為50g，則對(duì)質(zhì)量稱量系統(tǒng)(質(zhì)量稱量系統(tǒng)所指煤樣罐、煤樣罐支架、天平、預(yù)熱銅管、降溫銅管、溫度傳感器、進(jìn)氣管、出氣管。由于溫度傳感器、進(jìn)氣管、出氣管均與升溫箱直接接觸，可能會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果構(gòu)成干擾，因而需要進(jìn)行校正。當(dāng)然也可根據(jù)干擾的大小來確定是否需要校正)在45?50g之間的測(cè)量進(jìn)行校正。校正采用標(biāo)準(zhǔn)砝碼以Img遞增，但由校正時(shí)的工作量可適當(dāng)擴(kuò)大砝碼遞增步幅最后通過差值獲得其他數(shù)據(jù)。根據(jù)砝碼質(zhì)量和天平顯示質(zhì)量可以獲得質(zhì)量稱量系統(tǒng)在對(duì)應(yīng)質(zhì)量的偏差值，即質(zhì)量偏差=砝碼質(zhì)量-天平顯示質(zhì)量。
[0029]打開程序升溫箱的箱門，將煤樣罐取出并進(jìn)行清理，將空的煤樣罐清理完畢后重新連入氣路系統(tǒng)并確保連接的氣密性;打開氧氣高壓鋼瓶、氮?dú)飧邏轰撈?，設(shè)置第一氣體質(zhì)量流量控制器和第二氣體質(zhì)量流量控制器的流量值(如:實(shí)驗(yàn)所需總氣體流量為10mL/min、氧氣和氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)分別為20%、80%，則將第一氣體質(zhì)量流量控制器和第二氣體質(zhì)量流量控制器分別設(shè)置為20mL/min和80mL/min，在此之前第一氣體質(zhì)量流量控制器已用氧氣進(jìn)行校正，第二氣體質(zhì)量流量控制器已用氮?dú)膺M(jìn)行校正)，氧氣和氮?dú)饬髁吭O(shè)置完畢后，氧氣和氮?dú)鈱⑼ㄟ^過氣體預(yù)混裝置進(jìn)行混合均勻，混合均勻的氣體將通過第一氣體管路C、進(jìn)氣管10、預(yù)熱銅管11、煤樣罐12、降溫銅管13、出氣管14、第二氣體管路d流入氣相色譜儀進(jìn)行分析，待氣相色譜儀所檢測(cè)氣體組分為設(shè)定值后則可開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。氣相色譜儀所檢測(cè)氣體組分穩(wěn)定后，使用天平進(jìn)行清零，之后打開程序升溫箱將煤樣罐從氣路系統(tǒng)中拆卸下來，打開煤樣罐的蓋將預(yù)先制備好的煤樣為現(xiàn)有技術(shù))裝入煤樣罐旋緊煤樣罐的蓋并接入氣路系統(tǒng)。此刻起煤樣質(zhì)量則可通過天平和計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。程序升溫箱通過程序升溫控制器控制加熱電熱絲的功率，從而使程序升溫箱以一定升溫速率進(jìn)行升溫(如，使程序升溫箱預(yù)先達(dá)到初始溫度30°C后，以rC/min的升溫速率升至300°C。)，在程序升溫箱升溫的同時(shí)由于存在溫度差，煤樣罐中的煤樣也會(huì)進(jìn)行升溫，煤樣溫度通過溫度傳感器和煤樣溫度數(shù)據(jù)采集卡對(duì)煤樣溫度進(jìn)行采集并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行記錄，同時(shí)程序升溫控制器將程序升溫箱溫度傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行記錄。氣路系統(tǒng)為煤樣罐中煤樣供給新鮮氣流，新鮮氣流與煤樣反應(yīng)過后經(jīng)降溫銅管、出氣管以及第二氣體管路d進(jìn)入氣相色譜儀進(jìn)行分析，所獲得分析結(jié)果通過通訊線傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行記錄。實(shí)驗(yàn)完畢時(shí)關(guān)閉即可。通過本實(shí)用新型可獲得煤樣升溫過程中的質(zhì)量改變量、煤樣罐出氣口各氣體組分及體積分?jǐn)?shù)、煤樣升溫曲線。需指出的煤樣升溫過程中的質(zhì)量改變量需扣除通過砝碼校正所獲得質(zhì)量偏差值才是真正的煤樣質(zhì)量改變量，所采用標(biāo)準(zhǔn)砝碼為雙杰牌Fl級(jí)(10g-1mg)套裝砝碼，所述的天平為現(xiàn)有技術(shù)，如賽多利斯生產(chǎn)的電子精密天平Cubis ?MSU2203S-000-DA、電子精密天平Cubis ?MSE3203S-000-DA、電子精密天平Cubis ? MSA5203S-000-DR(可讀性均為lmg，最大量程分別為2.2kg、3.2kg、5.2kg)可實(shí)現(xiàn)稱重單元和顯示單元的分裝，可通過R232通訊接口鏈接計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型使用方便，縮短了程序升溫下煤樣的氧化升溫特性曲線、質(zhì)量改變量以及產(chǎn)/耗氣特征的測(cè)量時(shí)間，大大提高了工作效率，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了重復(fù)采樣造成資源的浪費(fèi)，使用一種設(shè)備即可，降低了實(shí)驗(yàn)成本，且由于實(shí)現(xiàn)了對(duì)程序升溫下煤樣的氧化升溫特性曲線、質(zhì)量改變量以及產(chǎn)/耗氣特征的同步測(cè)量，使測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定性，誤差大大減少，測(cè)試結(jié)果可靠，實(shí)現(xiàn)了煤氧化升溫的同時(shí)可對(duì)煤質(zhì)量改變量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于熱重的煤自燃特性測(cè)定裝置，其特征在于，氧氣高壓鋼瓶(I)經(jīng)第一氣路管路(a)與氣體預(yù)混裝置(9)相連，氮?dú)飧邏轰撈?5)經(jīng)第二氣路管路(b)分別與第一氣路管路(a)、氣體預(yù)混裝置(9)連通，氣體預(yù)混裝置經(jīng)第一氣體管路(C)與進(jìn)氣管(10)相連，進(jìn)氣管和預(yù)熱銅管(11)相連，預(yù)熱銅管(11)置于煤樣罐支架下部?jī)?nèi)，預(yù)熱銅管下方的煤樣罐支架底部向下伸出程序升溫箱的箱體，置于天平(18)的托盤上，煤樣罐支架的頂部向上伸出程序升溫箱的箱體，煤樣罐支架的頂部?jī)?nèi)有置于程序升溫箱的箱體頂部上方的降溫銅管(13)，預(yù)熱銅管上方的煤樣罐支架中裝有煤樣罐(12)，預(yù)熱銅管(11)與煤樣罐(12)下部的進(jìn)氣口相連，煤樣罐(12)上部的出氣口與降溫銅管(13)相連，降溫銅管經(jīng)出氣管(14)連接第二氣體管路(d)，第二氣體管路(d)接在氣相色譜儀(15)上，程序升溫箱是由箱體(24)、加熱層(20)、保溫層(21)、程序升溫控制器(22)、煤樣溫度數(shù)據(jù)采集卡(23)和天平(18)組合在一起構(gòu)成的封閉結(jié)構(gòu)，箱體外周包裹有加熱層，加熱層內(nèi)有電熱絲，加熱層外部包裹有保溫層，電熱絲和箱體外部的程序升溫控制器連接，煤樣罐內(nèi)裝有溫度傳感器(16)，溫度傳感器的自由端伸出煤樣罐支架和煤樣溫度數(shù)據(jù)采集卡(23)相連接，程序升溫控制器、煤樣溫度數(shù)據(jù)采集卡、天平(18)、氣相色譜儀均與計(jì)算機(jī)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱重的煤自燃特性測(cè)定裝置，其特征在于，所述的氧氣高壓鋼瓶(I)和第一氣路管路(a)之間依次連接有第一減壓閥(2)、第一穩(wěn)壓閥(3)、第一氣體質(zhì)量流量控制器(4);所述的氮?dú)飧邏轰撈?5)和第二氣路管路(b)之間依次連接有第二減壓閥(6)、第二穩(wěn)壓閥(7)、第二氣體質(zhì)量流量控制器(8)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱重的煤自燃特性測(cè)定裝置，其特征在于，所述的煤樣罐支架上端外周有裝在程序升溫箱的箱體頂部的煤樣罐支架保護(hù)殼(19);所述的程序升溫箱上設(shè)有箱門。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱重的煤自燃特性測(cè)定裝置，其特征在于，所述的煤樣罐支架(17)穿過箱體的部位，在箱體上開有穿孔。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱重的煤自燃特性測(cè)定裝置，其特征在于，所述的煤樣罐支架是由自下向上豎直連接在一起的預(yù)熱銅管的承載架(26)、煤樣罐的承載架(27)和降溫銅管的承載架(28)構(gòu)成的一體結(jié)構(gòu)，預(yù)熱銅管的承載架、煤樣罐的承載架和降溫銅管的承載架的橫截面均呈正三角形。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于熱重的煤自燃特性測(cè)定裝置，其特征在于，所述的正三角形的中心為圓環(huán)，圓環(huán)和正三角形的三個(gè)角分別經(jīng)三根支撐棍連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于熱重的煤自燃特性測(cè)定裝置，其特征在于，所述的煤樣罐的承載架(27)中部嵌裝有正三角形的煤樣罐固定架，煤樣罐固定架的三個(gè)邊中心均設(shè)有用于固定煤樣罐位置的固定角(29)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于熱重的煤自燃特性測(cè)定裝置，其特征在于，所述的固定角(29)為豎直向上的擋片，煤樣罐的底部卡裝在煤樣罐固定架的三個(gè)邊中心的固定角(29)圍成的空間內(nèi)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱重的煤自燃特性測(cè)定裝置，其特征在于，所述的氣體預(yù)混裝置(9 )是由棱形的氣體第一混合室(30 )和棱形的氣體第二混合室(31)經(jīng)螺紋連接構(gòu)成可拆卸結(jié)構(gòu)，氣體第一混合室是由前部三角形和后部三角形連接構(gòu)成棱形結(jié)構(gòu)，氣體第一混合室的后部三角形內(nèi)有形狀相同的縱截面為三角形的隔板(32)，隔板自前向后嵌裝在氣體第一混合室的后部三角形內(nèi)，隔板的前后兩側(cè)和氣體第一混合室的后部三角形的前后兩側(cè)重合，隔板的上邊和氣體第一混合室的后部三角形的頂部之間有第一氣流通道(33)，隔板的下邊和氣體第一混合室的后部三角形的底部之間有第二氣流通道(34)，第一氣流通道和第二氣流通道的交匯于氣體第一混合室和第二混合室的連接處，氣體第一混合室(30)為I個(gè)或多個(gè)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱重的煤自燃特性測(cè)定裝置，其特征在于，所述的進(jìn)氣管(10)和出氣管(14)均為聚四氟乙烯管;所述的保溫層(21)為玻璃棉制成的殼體結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】G01N33/22GK205643334SQ201620464924
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月20日
【發(fā)明人】王少坤, 位亞南, 徐永亮, 王蘭云, 褚廷湘, 余明高, 荊國松, 宋志鵬
【申請(qǐng)人】河南理工大學(xué)