[发明专利]一种测试煤炭自燃发火期小型模拟装置

说明书

技术领域

本发明是涉及一种综放面采空区和巷道松散煤体自燃发火的小型模拟装置，实现煤自燃发火全过程的实验模拟，解决了实际条件下的煤自燃发火条件、地点和时间的判定及预测问题。

背景技术

在现有技术中，有两种测试煤炭自然发火期的模拟装置，其原理基本相同：用空气压缩机和供气管组成的供气系统对煤样反应容器供气，使煤炭与空气中的氧气发生煤氧复合反应，放出热量进而逐渐升温，最后达到自燃。实验过程中对煤炭反应的温度进行全过程采集，对全过程中释放的CH₄、CO₂、CO等气体进行分析。现有技术关键是采用温度保护系统对煤炭自燃升温进行温度保护，即采用温度控制装置跟踪煤炭反应容器中的温度，并据此对温度保护介质进行加热，使介质与煤炭反应容器温度相等，从而实现温度保护。目前的技术有两种温度保护系统：水浴温度保护系统和程序升温箱温度保护系统。水浴温度保护系统用水作为温度保护介质，该介质的最大缺点是介质最高温度（100℃）过低，不能满足煤炭自燃所需的300℃以上温度；程序升温箱温度保护系统采用空气作为温度保护介质，该介质的缺点是受热时会产生热量流动，导致传热不均匀。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种用以掌握煤自燃的发生、发展、变化过程及停止供氧后的降温规律，其实验精度高，模拟相似度好，使用效果好的测试煤炭自燃发火期小型模拟装置。 

其中自燃反应炉为煤样自燃反应的容器，为双层嵌套装置。将煤样放在两个反应炉内，通过供给空气，使煤炭发生物理吸附、化学吸附及化学反应，进而使煤炭温度逐渐上升，最后达到自燃。温度采集系统是通过温度采集装置及传送、分析软件，达到实时监测存储反应器内温度数据的系统。温度补偿系统是通过温度控制器及沙浴装置实现自燃反应炉内外温度差为零的系统。供气系统为实验提供自燃反应必须的氧气，是反应进行所不可或缺的。气体分析系统是通过气体收集及色谱分析达到对实验产生的气体进行实时有效的分析，判断煤炭自燃反应的程度的目的。

 

本发明的技术方案是：一种测试煤炭自燃发火期小型模拟装置，该模拟装置由自燃反应炉、温度采集系统、温度补偿系统、供气系统和气体分析系统构成；

所述自燃反应炉由外部炉和内部炉组成，所述外部炉由炉体Ⅱ和外部炉法兰盖组成，所述炉体Ⅱ内设有外部炉铁网，一侧炉壁的下方设有外部炉进气气嘴，另一侧炉壁的右侧上方设有外部炉出气气嘴，所述炉体Ⅱ和所述外部炉法兰盖之间设有石棉板；所述内部炉由炉体Ⅰ和内部炉法兰盖构成，所述炉体Ⅰ内设有内部炉铁网，所述炉体Ⅰ的底部设有内部炉进气气嘴，所述内部炉法兰盖上设有内部炉出气气嘴，所述炉体Ⅰ和内部炉法兰盖之间设有密封圈；

所述温度采集系统包括内部炉温度传感器、外部炉温度传感器、沙浴温度传感器和温度数据采集器构成；

所述温度补偿系统包括沙浴装置、内部炉进气管、外部炉进气管和温度控制器； 

所述供气系统包括气体流量计和空气压缩瓶；

所述气体分析系统包括色谱仪和PC机；

其中，所述内部炉嵌套于所述外部炉内，所述外部炉置于所述沙浴装置内，所述空气压缩瓶通过所述外部炉进气管和内部炉进气管分别与所述内部炉进气气嘴和外部炉进气气嘴连接，所述外部炉出气气嘴通过外部炉出气管与所述色谱仪连接，所述内部炉出气气嘴通过内部炉出气管与所述色谱仪连接；所述内部炉温度传感器置于所述内部炉内部通过导线与所述温度数据采集器连接，所述外部炉温度传感器置于所述外部炉内部通过导线与所述温度控制器控制连接，所述色谱仪和所述温度数据采集器与所述PC机数据连接，所述沙浴温度传感器置于所述沙浴装置内部通过导线与所述温度控制器控制连接；所述色谱仪和所述温度数据采集器与所述PC机数据连接,。

进一步，所述外部炉进气管和内部炉进气管上设有用于计量的气体流量计。

本发明的有益效果是：

1、用电沙浴保护外部炉的温度。沙浴温度由自动控温装置来调节，自动控温装置会跟踪外部炉煤样温度，使得沙浴温度与外部炉温度保持一致，进而实现对外部炉体的温度保护。