[发明专利]煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测定煤层自然发火标志气体的设备，具体涉及煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置。

背景技术

煤层自燃是严重威胁煤矿安全的一种自然灾害。煤层自燃产生的火焰和高温不仅直接对人身和设备造成危害，还可能引起瓦斯、煤尘爆炸，使灾害进一步加剧和扩大，导致生产设备、生产环境和煤炭资源的严重破坏。煤炭自然发火是一个缓慢的氧化过程，随着氧化过程的发展，将产生一系列反应煤炭自燃特性的气体。随着温度的升高，各种气体的产生量发生显著变化。因此，为了在火灾综合防治中避免盲目性，做到有效、可靠和有预见性，通过利用特定设备测定气体生产量的变化，从而优选煤的自然发火标志气体对煤的早期自然发火预测预报技术的研究至关重要。

发明内容

本发明提供了一种煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置，此装置可模拟煤自然发火实验过程，并测定程序升温过程中各温度段气体产物种类、产生量及煤样温度变化特性，据此优选使用的自然发火标志气体及其指标。

为实现上述目的，本装置采用如下技术方案：

一种煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置，包括一个控温箱，在所述的控温箱内设有一个煤样罐，所述煤样罐的底部设有进气管，所述的进气管与设置在控温箱外的进气系统相连，且进气系统的输气管进入到控温箱内后连接预热管，所述的预热管再与进气管相连；所述煤样罐的上部设有一个出气管，所述的出气管与气象色谱仪相连；在所述的煤样罐上插装有用于检测煤样罐内温度的温度传感器I，在所述控温箱内设有温度传感器II,所述的温度传感器 I、温度传感器II与控制器相连，所述的控制器根据检测的温度控制控温箱内的温度，同时监测控温箱及煤样罐温度变化并记录。

进一步的，所述的控温箱内设有风扇和加热器，所述的风扇和加热器与控制器相连。

进一步的，所述控温箱内壁为不锈钢材质、内壁和外壁之间装设有石棉隔热层，能够实现恒温、程序升温两种运行方式。其程序升温速率0.1℃/min～30℃ /min，可控温度范围为室温～400℃，控温精度为±0.2℃，所述预热铜管为外径 2mm，内径1mm，长度50m的纯铜材质；

进一步的，所述加热器和风扇置于控温箱上部。

进一步的，所示温度传感器I置于煤样罐中部，煤样几何中心处，并与控制器连接；所述控制器进行程序升温控制并记录.

进一步的，所述气象色谱仪能够分析O₂、N₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₆、C₃H₈、C₂H₄、 C₃H₆、C₂H₂。

进一步的，所述供气系统包括干空气瓶、减压阀、稳压阀、稳流阀、压力表、气阻、流量传感器；所述减压阀、稳压阀与干空气瓶连接；所述稳流阀、压力表、气阻和流量传感器通过紫铜管路与设置在控温箱内的预热铜管连接；所述预热铜管为外径2mm，内径1mm，长度50m的纯铜材质。

进一步的，所述进气管、出气管和煤样罐体为热传导性能良好的纯铜材质；所述进气管在煤样罐体下方，活动连接；所述出气管在煤样罐体上方，活动连接。

进一步的，在所述的煤样罐上、下部设卡位，用于放置网垫，在煤样上部均匀覆盖一层石棉，对气流进行过滤，防止堵塞气路。

本发明所带来的有益技术效果：

1)煤样罐

该煤样罐罐体为1mm厚的纯铜材质，将其放置于控温箱内，与预热铜管连接，保证了煤样罐体温度与控温箱内温度的平衡；罐体上下位置设置可拆卸出、进气孔，方便更换煤样。进气孔置于煤样罐体底部，保证了经预热铜管预热后的气流能均匀通过预装煤样，保证了煤样氧化升温的供氧条件。出气口置于煤样罐体上部，利于产生的各种气体及时经出气孔排出，引入气象色谱进行气样组分分析。在煤样罐上下部设卡位，用于放置网垫，在煤样上部均匀覆盖一层石棉，对气流进行过滤，防止堵塞气路。煤样罐中部几何位置处连接铂金电阻传感器用于监控煤样温度变化。

2)温度控制系统

该系统主要包括控制器、控温箱、温度传感器、预热铜管、加热器、风扇等。