[发明专利]一种多功能煤氧化特征实验装置及其使用方法

说明书

本发明涉及矿山安全工程技术领域，提供一种多功能煤氧化特征实验装置及其使用方法。该装置包括程序控温箱、数据存储处理单元；程序控温箱包括操控区、煤氧化工作区、气体冷却循环气路；操控区包括封闭循环气泵、第一和第二气路、第一和第二外源气体口、第一干燥管、第二进气管路、双向控温开关、数据采集传输模块、气体传感器室、微型阀门、均压毛细管、第二干燥管、第二出气管路；煤氧化工作区包括煤样罐、控温模块、湿度传感器、压力传感器、预热管路、第一出气管路；气体冷却循环气路包括流量计、流量控制阀、第一进气管路、集水瓶、气体冷却管。本发明能够用一种实验装置完成煤自燃氧化升温等七种实验，且能够提高实验效率和实验准确度。

技术领域

本发明涉及矿山安全工程技术领域，特别是涉及一种多功能煤氧化特征实验装置及其使用方法。

背景技术

煤矿火灾是影响煤矿安全生产和制约煤矿工作面顺利开采的一大重要灾害。根据发生火灾的原因可将其分为内因火灾和外因火灾两大类。内因火灾又称煤炭自燃火灾，是指煤因氧化产热而自然发火产生的火灾。

煤炭自燃严重影响煤矿安全生产，威胁人员生命安全。关于防治和研究煤炭自燃的基础工作中，须要进行三种基本指标测定的实验工作：一是煤氧化特征的实验测定，即了解一定性状(粒度、湿度和温度等)的煤在不同氧浓度下的耗氧速度和CO生成比率；二是测定煤自燃标志性气体，即测定在不同温度下煤炭释放出的各气体成分；三是最短自然发火期的测定，即测定煤在一定风流供氧的自然状态下的氧化升温过程等。

上述须要测定的关键指标对煤炭自燃研究和自燃灾害防治工程应用非常重要。但仅依靠这些指标对于煤炭自然发火防治工作的帮助还是有限，需要对煤自燃氧化升温、煤自燃标志性气体、煤导热系数、煤瓦斯释放、煤氧化水产生速率、煤最短自然发火期和煤氧化特征气体浓度变化系数这些指标测定的实验研究。传统的方法测定上述指标都是采用不同的仪器分别进行实验测定工作。其中，关于煤在不同氧浓度下的耗氧速度的测定，现有的传统方法是向煤样罐中分别通入不同氧浓度的气样，单独进行实验，首先配制出一定氧浓度的气样再做实验，一次实验只能获得煤在一种氧浓度下的耗氧速度值，不同氧浓度的实验须分别重新配置气样再一次做实验，实验方法繁琐、效率低；关于煤瓦斯解析的测定，现有的传统方法是在室温环境下，将一定量煤样密封在煤样罐中，一定时间后，将煤样罐中气体导入带刻度的盛满水的量筒内，量筒排出水的体积为煤瓦斯解析量，实验方法繁琐、效率低、精度差且无法完整记录不同温度环境下煤瓦斯解析的动态过程。关于煤氧化水产生速率与温度、O₂浓度之间的关系对煤炭自然发火影响意义重大，目前鲜有对这方面进行系统详细研究的实验设备和方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种多功能煤氧化特征实验装置及其使用方法，能够用一种实验装置完成煤自燃氧化升温实验、煤自燃标志性气体检测实验、煤导热系数实验、煤瓦斯释放实验、煤氧化水产生速率实验、煤最短自然发火期实验、煤氧化特征气体浓度变化系数测定实验这七种实验，且能够提高实验效率和实验准确度。

本发明的技术方案为：

一种多功能煤氧化特征实验装置，其特征在于：包括程序控温箱、数据存储处理单元；所述程序控温箱包括箱体、操控区、煤氧化工作区、气体冷却循环气路，所述操控区、煤氧化工作区设置在箱体内部，所述气体冷却循环气路设置在箱体外侧；

所述操控区包括封闭循环气泵、第一气路、第二气路、第一外源气体口、第二外源气体口、第一干燥管、第二进气管路、双向控温开关、数据采集传输模块、气体传感器室、微型阀门、均压毛细管、第二干燥管、第二出气管路；