[发明专利]不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置

说明书

本发明涉及一种不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置，通过此装置可探究非接触式火焰对煤样的引燃情况。该实验装置包括箱体、火焰加热组件、煤样放置组件和检测组件；箱体设有实验平台、导气孔、排烟管道；火焰加热组件包括燃料罐和本生灯，本生灯与燃料罐通过导管连接；煤样放置组件包括伸缩杆、支杆、轨道和试样皿；轨道设置在实验平台上，伸缩杆设置在实验平台上；伸缩杆上设置有支杆，支杆末端放置有试样皿；检测组件设置在箱体内，包括质量传感器、光电热电偶、辐射热流计、气体传感器和摄像头；质量传感器设置在支杆的末端，光电热电偶、辐射热流计、气体传感器均设置在支杆上，摄像头设置在箱体上方。

技术领域

本发明涉及煤炭燃烧实验装置领域，具体涉及一种不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置。

背景技术

矿井火灾是一种严重的矿井灾害事故，每年造成大量的资源浪费与人员财产损失。在矿井煤炭燃烧事故中，因瓦斯燃烧直接或间接引燃煤体的事故占较大的比例。在大量的煤矿瓦斯与煤自燃火灾中，煤样并没有直接和瓦斯产生的火焰接触，且区域温度也没有达到煤的燃点，但仍然出现了煤炭被引燃的现象。瓦斯燃烧后产生的火焰与实验室条件下的射流火基本类似，故探究射流火强度对煤炭引燃的影响因素，及煤样在升温过程中各种参数的变化情况，对探究井下瓦斯与煤耦合燃烧具有十分重大的意义。

射流火是基本的扩散火焰类型之一，也是火焰传播过程中最常见的表现形式，具体为可燃气体在与空气混和后，经点火源作用产生的燃烧现象。如果可燃气体的流速低于临界值，气体流动呈层流状态，可燃气体与空气的混合以分子扩散的方式在薄火烙面内发生，在火焰面上的空间固定不动，是为射流火焰。瓦斯燃烧后火焰产生一定的热辐射，此时虽然火焰外焰没有与煤直接接触，但其产生的热辐射仍可能引起煤炭燃烧，不同强度的火焰提供的热辐射不同，不同距离下煤样所受的热辐射也不尽相同，因此煤的燃烧情况也各不相同，通过检测煤样在此过程中的特性参数的变化情况，就可反向推测煤样的受热情况。

现阶段监测煤样燃烧影响因素的方法与装置主要集中在煤炭自燃与外界温度与气体对煤炭燃烧的影响上面，很少涉及到非接触式的热辐射对煤样引燃情况的探究。

发明内容

本发明的目的是探究非接触式火焰对煤样的引燃情况，从而提供一种不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置。

本发明的技术方案是：

一种不同强度射流火焰热辐射下煤样燃烧特性测试装置，包括箱体、火焰加热组件、煤样放置组件和检测组件；所述箱体底部设置有实验平台，侧面设有导气孔，顶端设置有排烟管道；所述火焰加热组件包括燃料罐和本生灯，所述燃料罐设置在箱体外，所述本生灯设置在箱体内，且与燃料罐通过导管连接，所述本生灯的火焰出口处设置有火焰形状控制装置；所述煤样放置组件设置在箱体内，包括伸缩杆、支杆、轨道和试样皿；所述轨道设置在实验平台上，所述伸缩杆设置在实验平台上，且通过轨道在实验平台上移动；所述伸缩杆上设置有支杆，支杆末端放置有试样皿；所述检测组件设置在箱体内，包括质量传感器、光电热电偶、辐射热流计、气体传感器和摄像头；所述质量传感器设置在支杆的末端，且设置在试样皿的下端，所述光电热电偶、辐射热流计、气体传感器均设置在支杆上，所述摄像头设置在箱体顶端。

进一步地，为有效阻止火焰蔓延至燃料罐，所述导管上还设置有阻火器，同时，所述燃料罐的出口处还设置有流量开关，可调节火焰大小，改变煤样所受到的热辐射强度。

进一步地，所述伸缩杆、支杆和试样皿的表面涂有耐热涂层，耐热涂层可有效降低火焰产生的热传导，降低温度，防治因直接接触可能导致的热损伤。

进一步地，所述箱体的顶端为棱锥形状，可更大程度的聚拢烟气。

进一步地，所述箱体采用石英玻璃制成，便于观察实验进展；箱体左侧板的一边与前侧板铰接，实现左侧板的打开与闭合。

进一步地，为加快排烟速度，所述排烟管道内设置有风机。