[实用新型]煤反应过程活性基团的实时测试系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤反应过程活性基团的实时测试系统，尤其适用于煤反应过程红外光谱的实时分析。

背景技术

煤炭自燃是我国煤矿安全生产面临的主要灾害之一，我国有自燃倾向性的煤层占开采煤层总数的79.93%，国有重点煤矿开采厚煤层的矿井基本上都存在自然发火的问题。开展煤自燃机理研究，对揭示煤自然发火的规律，并采取相应的防治措施具有十分重要的科学意义。煤炭自燃是一种复杂的物理化学反应过程，要揭示该过程的发生机制，阐明煤中各种基团在氧化过程中的转变规律是最直接有效的手段。目前，漫反射红外光谱仪是测试固体物质中基团种类及含量的最直观有效的手段之一。当前应用漫反射红外光谱研究煤的氧化过程主要有两种方式：                                                将煤样置于不同的恒定温度下充分氧化后冷却，随后通过测试冷却煤样的红外光谱得到各相应温度下煤中的基团分布，进而得到煤中基团随温度的近似变化规律。这种方法的缺陷是：首先，大量研究成果已表明煤在恒温条件下也会发生自反应，很难界定煤样应该在某一恒定温度下氧化到何种程度，且反应后的冷却煤样已无法反映该温度下煤反应过程中基团的真实情况；其次，这种方法所选取的温度点是间隔的，无法获取基团的连续变化规律，同时由于在每个温度点下都需要对煤样进行充分氧化，因此采集的温度点越密集，其测试过程越耗时。向煤样通入预加热的气体，采用预热气流对煤体进行加热来模拟煤的氧化过程，并采用傅里叶变换红外光谱仪进行测试。由于很难对气体进行精确的程序升温，目前该法仅适用于恒温氧化模拟，且煤样与预热气流之间存在的温度差往往导致难以精确控温，也未能实现煤中活性基团的实时测试。综上，现有的煤反应过程活性基团的测试装置与方法不能在模拟煤氧化过程的同时对该过程的基团变化情况进行实时测试，因而无法获取煤中活性基团的动态变化规律，这已成为阐明煤自燃机理的主要制约因素之一。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单、能实时测试连续分析煤反应过程活性基团的实时测试系统。

技术方案：本实用新型的煤反应过程活性基团的实时测试系统，主要由煤样反应池、温度控制装置、傅里叶变换红外光谱仪、水冷装置、供气装置和计算机构成；其中，煤样反应池置于傅里叶变换红外光谱仪的测试平台上，煤样反应池的中心设有样品槽，样品槽的上方设有带有玻璃扫描视窗的密封盖，煤样反应池的外侧分别设有进水口、出水口、进气口、排气口和温度控制模块接口；温度控制装置包括控制面板、分别设在控制面板上的显示屏、电源开关、输出开关和控温信号线，温度控制装置通过控温信号线与煤样反应池的温度控制模块接口相连；水冷装置由水泵、进水管路和排水管路组成，水泵的出水口通过进水管路与煤样反应池的进水口相连，排水管路与流经煤样反应池后的废水出水口相连；供气装置包括气瓶、设在气瓶上的稳压阀和稳流阀，气瓶经进气管路与煤样反应池的进气口相连，进气管路上设有流量控制器；傅里叶变换红外光谱仪经数据传输线连接计算机。

所述的煤样反应池由不锈钢制成；所述设在煤样反应池中心的样品槽为内径7mm、外径8mm、高10mm的圆柱状，其底部铺设有一层不锈钢丝网；所述的气体流量控制器的气体流速控制范围为0.1 mL/min~100 mL/min。

有益效果：本实用新型适用于煤反应过程中基团转变的实时连续测试，可揭示煤自燃的发生机理。测试过程中，将煤样放入煤样反应池中，盖上密封盖后放入傅里叶变换红外光谱仪的测试平台上，通过温度控制装置设定煤样的反应温度条件，通过供气装置设定煤样的反应气氛条件，启动红外光谱的采集系统，即可按照设定的时间间隔对煤反应过程的红外光谱进行实时测试分析，并将测试结果在计算机上实时显示，从而模拟不同条件下的煤反应过程；在此过程中，采用傅里叶变换红外光谱仪以设定的时间间隔实时连续地采集反应煤样的红外光谱数据，进而获取煤反应过程活性基团的实时变化规律。本实用新型实时测试系统的煤样用量小，测试周期短，操作过程方便、快捷，测试结果准确可靠，能实现不同反应条件下煤反应过程基团变化情况的实时测试。

附图说明

图1是本实用新型的平面结构示意图。