[发明专利]一种煤自燃绝热氧化实验台

说明书

本发明公开了一种煤自燃绝热氧化实验台，包括：压缩气体钢瓶，压缩气体钢瓶的出气口连接有流量控制阀，流量控制阀远离压缩气体钢瓶的一端连接有流量计，流量计远离流量控制阀的一端设置有进气导管，进气导管的进气口插入到浓硫酸中，浓硫酸中还插入有出气导管，出气导管的出气口插入到热解反应器中；该实验台可以近似模拟煤氧化自热升温并最终自燃的过程，可研究不同煤种的自燃周期与自燃过程中的温度变化、产物变化和耗氧量等参数变化的过程。

技术领域

本发明涉及煤炭技术领域，特别涉及一种煤自燃绝热氧化实验台。

背景技术

多年来国内外学者关于煤的分子结构做了大量的研究工作，提出了不同的分子结构模型。如：Fuchs模型、Given模型、Wiser模型、本田模型、Shinn模型等。模型化合是研究复杂体系的常用方法，Benjanmin等曾用50多种模型化合物品研究煤液化是桥键裂解的情况。王亚丽等利用九种模型化合物模拟煤的活性基团。研究了其氧化反应和化学反应。徐精彩等在Wiser模型和本田模型的基础上，结合对煤表面分子活性结构的推断，提出了自燃煤的便面分子化学结构示意模型。邓存宝等利用管式电阻炉和傅里叶变换红外光谱一联用的方法，分析了大同、铁法双鸭山和鹤岗矿区的55个煤样品，之后运用量子化学的方法研究氧分子与煤上侧链基团的化学反应，提出了煤自燃生成水和乙烯的反应机理。他们还利用量子化学的理论和方法，从微观角度研究煤分子对氧分子的吸附过程以及从物理吸附到化学吸附的演变过程。李增华于1996年提出煤自燃的自由基作用学说，该学说认为煤是一种邮寄大分子物质，在外力(如地应力，采煤机切割等)作用下媒体破碎，产生大量裂隙，必然造成酶分子的断裂。分子断裂本质就是链中共价键的断裂，从而产生大量自由基。自由基可存在于煤的表面，也可以存在于煤内部新生裂纹表面，为煤自燃氧化创造了条件，引发煤的自燃。Martin用SIMS(次级离子质谱)和XPS研究了在低温氧化过程中煤表面的氧分布，也支持自由基链反应机理。李增华等利用自旋共振分析仪以张集矿肥煤和白芨沟矿无烟煤为研究对象，测试其在费随过程和氧化过程中ESR参数的变化，分析煤炭自燃与自由基的关系。其他的还有从煤氧化学反应热的角度研究，如Itay研究了煤的氧化机理，指出了煤的低温氧化从外层开始，遵从核反应收缩模型，反应速度为由空气从氧化层的扩散控制。还有从煤岩相雪角度研究煤的自燃机理。如张玉贵对镜煤和丝炭的着火温度、差热分析、氧化腐植酸、氧化分解气体成份和自由基浓度进行了分析。分析结果认为镜煤的自燃倾向性大,丝炭的自燃倾向小。除了机理和微观的研究，人们还从经验和唯象的角度进行了研究了。这些研究在不能完全摸清自燃机理和微观本质的情况下是对现场实际的有力支撑。而且也为机理的研究提供观经验基础。比较有代表性的技术综述如下。

灰色理论是20世纪80年代初由邓聚龙教授提出并发展的。适用于研究和处理既含有已知信息(白元)又含有位置或非确知信息(黑元)的系统理论。其根据过去及现在一直的或非确知的信息，建立一个从过去引申到将来的GM模型，以发现和掌握系统的发展规律，从而对系统的未来状态做出科学的定量预测。据此，邓军等利用灰色理论，选取了挥发分、灰分、硫分、和含氧量四个宏观可测指标，建立了煤的最短自燃发火期的预测模型。张丑宏根据灰色理论在官地矿23509综采面进行了实践应用。在许多研究领域，人们对事物的认识常常局限于所观测到的数据，只能利用现有的数据去构造模型，进而推测未来的发展趋势，它是一种对历史数据变化规律的一种探索，属于时间序列分析范畴。由于人工神经网络具有极强的非线性逼近能力，所以在时间序列分析中得到了广泛的应用。很多学者也将其应用在煤矿自燃发火的预测中。施式亮等应用神经网络建立了时间序列的自燃发火预测模型。蒋军成等引用国内学者对52个生产矿井煤层自燃危险性分类研究所采用的样本，运用人工神经网络对22个学习样本“训练”，并将另20个样+本作为验证样本作为“未知”样本，进行了研究。杨忠超等将神经网络也应用在采场浮煤的自燃危险性预测中。