[实用新型]一种煤低温氧化过程中氧化反应生成水分的测量设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种煤低温氧化过程中氧化反应生成水分的测量 设备，属于煤氧化自热特性的分析及研究领域。

背景技术

煤炭是当今世界的主要能源和工业原料之一，但煤炭在开采、储 存与应用过程中面临严重的自燃发火威胁。煤的低温氧化是引起煤发 生自燃的直接原因，因此，研究揭示煤的低温氧化机理是实现煤炭资 源的安全、高效利用的关键。

煤的低温氧化是一个极其复杂的多孔介质中的传热、传质与化学 反应相耦合的过程，主要包含四个现象：①氧扩散到煤的颗粒表面和 孔隙表面；②煤和氧进行化学反应；③反应过程中热量的释放；④气 体氧化产物的生成。通过监测分析煤氧化过程中释放的气体产物可深 入分析煤的低温氧化特性。气体氧化产物主要为CO₂、CO和H₂O。 目前国内外的相关研究大多是围绕着CO₂和CO的产生进行分析，对 煤氧化过程中氧化反应生成的水分的监测与分析很匮乏。煤本身含有 水分，如褐煤水分可达到25-60％；煤氧化过程中释放出的热量会使煤 本身的水分蒸发，并与氧化反应生成的水分混合，这使得对氧化反应 生成水分的监测更加复杂。为了系统深入研究煤的低温氧化机制，如 何将煤中本身存在的水分与氧化反应生成的水分剥离开来，则是实现 煤氧化反应生成水分监测所要解决的一个重要问题。

实用新型内容：针对上述现有技术的不足，本实用新型提供了一 种可以实时测量低温氧化过程中煤氧化反应生成的水分质量的装置及 方法。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种煤低温氧 化过程中氧化反应生成水分的测量装置，包括两个测水分天平、气管 固定带、电阻炉和两个石英反应器。两个石英反应器置于电阻炉内， 其底部分别通入空气和氮气，煤样放置在石英反应器内。石英反应器 上端设有气体导管，气体导管与测水分天平的气体导入管连接。气管 固定带将气体导管和气体导入管固定。

优选的，所述的测水分天平包括电子天平、锥形瓶、无水氯化钙 干燥剂、活塞式密封塞、气体导入管和气体导出管。锥形瓶设置在电 子天平上。锥形瓶内放有无水氯化钙干燥剂，锥形瓶的瓶口通过活塞 式密封塞密封。气体导入管通过活塞式密封塞插入到锥形瓶的底部， 气体导出管通过活塞式密封塞插入到无水氯化钙干燥剂的上端。

优选的，所述的气体导管由耐高温弯管和橡胶软管组成，耐高温 弯管插入到石英反应器内，橡胶软管与气体导入管连接。

优选的，所述的石英反应器的上端设有活塞式密封塞。

本实用新型具有的有益效果是：

1)低温下，煤在空气中氧化生成气体产物中包括煤本身含有的水 分以及煤氧化反应生成的水分；而煤在氮气中加热生成的气体产物中 仅包含着煤本身带有的水分。本实用新型通过同步监测煤在空气下氧 化和在氮气下加热生成的水分质量，利用其差值将煤氧化反应生成的 水分与煤本身带有的水分剥离开来；

2)本实用新型直接用电子天平测量生成水分的质量，测量的数据 通过数据采集系统记录在计算机中，数据采集时间间隔短，可长时间 实时监测煤氧化反应生成的水分质量；

3)本实用新型使用的装置结构简单；测量装置中气体导入管采用 多种材质管件组合连接，既可以满足高温环境下测量，又能避免因气 路连接产生的测量系统误差；锥形瓶坐立在带罩电子天平托盘上，可 保证测量时锥形瓶平稳且不受外界环境气流扰动影响；电子天平精度 达0.1mg，量程220g满足煤中产生水分量的要求。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是煤在低温氧化过程中氧化反应生成水分的质量变化图。

具体实施方式：