[实用新型]一种测量煤低温氧化发热率的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于煤炭发热率测量技术领域，具体涉及一种测量煤低温氧化发热率的装置。

背景技术

煤是一种重要的燃料和化工原料，在我国一次能源消费中占70％左右。煤炭在开采、堆放储存、运输等过程中会存在自然发火的现象，能造成严重的社会危害和环境污染。煤炭自燃的原因是在各温度下煤都能跟氧气发生反应并放出热量。尤其是，在低温下，煤就能同空气中的氧气反应而积热，使得温度不断升高。如果煤炭的散热量大于产热量，那么不会形成自燃；反之如果煤炭的散热量小于产热量，那么煤炭温度会不断升高而形成自燃。煤炭氧化放热是自燃发生的内因，因此，煤炭自燃性的强弱主要取决于该煤样在低温下氧化发热率的大小。

在我国统配和重点煤矿中，存在自然发火危险的矿井占总矿井数的46～49％，自然发火煤层占累计可采煤层数的60％，因此防治煤自燃是煤炭生产中的一项重要工作。矿井中的煤炭自燃具有以下几个特点：(1)煤自燃发生涉及的因素很多，包括煤自身的氧化自燃性，遗煤厚度、粒度、含水率、孔隙率、透气性，以及漏风条件、氧气浓度等等；(2)煤自燃的潜伏期很长，会达到几个月甚至几年；(3)在潜伏期很难判断是否会发生自燃。

基于以上特点，为满足实际煤自燃防治需要，对煤自燃性的检测方法应同时具备指标直观、结果有效、数据准确、测试快速等的特点。目前我国的标准检测方法是GBT 20104-2006《煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法》，该国标方法具有指标直观、数据准确、测试快速的特点，但业界内普遍认为该方法可以较好地用于参考，结果则不够准确和有效，也有大量的文献对此进行了分析讨论。

在理论上，绝热氧化升温法被认为是较好的方法。该方法与本实用新型方法类似地考虑了煤的氧化放热性。该方法具有指标直观、结果有效的特点，但在具有应用中目前还无法保证测量数据的准确性，和测试时间的快速性。该方法的核心条件是“绝热”，手段是人为地加热平衡。但由于低温下煤的氧化放热量非常弱，微小的加热误差都会使真实值完全被湮灭。另外测试时间也无法预先控制，完全取决于煤低温氧化反应的发展，可能需要几十小时，几天，甚至百千克以上的煤样需要数个月。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种测量煤低温氧化发热率的装置。本实用新型采用装置设计一种特定的方式对煤炭进行加热氧化，并对升温过程进行测量；然后对该特定方式进行理论分析，推导出煤氧化发热率的表达式；最后利用测量的数据就可以计算出煤低温氧化发热率的大小。

术语解释：

低温：本实用新型中低温指室温～100℃。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种测量煤低温氧化发热率的装置，包括加热炉，加热炉底部铺设有加热器，加热炉中央设有圆柱形煤样罐，所述圆柱形煤样罐的煤样高度h/底面半径R大于6，加热炉内和圆柱形煤样罐内插入热电偶，圆柱形煤样罐底部通有进气管，进气管通过空气流量计与外部空压机连接，加热器与计算机连接，由计算机进行程序加热控制，热电偶与计算机连接，热电偶采集数据由计算机进行存储。

进一步，加热器上盖有带孔洞的铁板。

进一步，圆柱形煤样罐为双底结构，包括下底和上底，下底为圆柱形煤样罐的密闭底部，在下底上方设置有上底，上底上均匀设置若干孔洞。

进一步，圆柱形煤样罐的下底和上底之间通入进气管。

进一步，加热炉中间放置第一热电偶，对炉内温度进行监测；圆柱形煤样罐内在中间高度平面上r＝0和r＝R/2处分别插入第二热电偶和第三热电偶，对圆柱形煤样罐内进行温度测量。

进一步，所述空气流量计调整空气流速为10ml/min。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型中的加热炉可实现电脑控制的程序加热，包括线性升温加热、恒温加热、设定升温曲线的加热等。

(2)本实用新型中的电加热器上设置多孔罩板，可以屏蔽热辐射，实现纯粹的空气浴加热。

(3)本实用新型中的煤样罐设计为双层底结构，下底密闭，上底均匀设置诸多小孔。上底以上为煤样装载空间，上下底之间为外加气流通入空间，气流再经过上底的小孔均匀进入煤样内部与煤发生氧化反应。