一種煤樣升溫模擬試驗臺的製作方法
2023-06-24 16:50:01
專利名稱：一種煤樣升溫模擬試驗臺的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種煤樣升溫模擬試驗臺。
背景技術：
我國是世界上少數幾個以煤作為主要能源的國家之一，同時也是世界產煤大國。煤炭在我國一次性能源消費中佔76%，在國民經濟中佔有十分重要的地位。眾所周知，煤具有自燃的性質，尤其是那些低品位的煙煤，當從環境中吸收的熱量大於釋放到環境中的熱量時自燃現象就會發生。據不完全統計，我國國有煤礦自然發火危險礦井佔到60%，煤礦每年都會因火災造成人員重大傷亡，造成了數十億元的經濟損失，煤炭自燃不僅浪費煤炭資源，而且會引起嚴重的環境汙染和生態平衡的破壞。關於煤的自燃問題，從17世紀就已開始探索，並提出了許多的理論。100多年來，人們曾提出多種煤炭自燃學說，試圖能夠闡述清楚煤炭的自燃，主要有黃鐵礦學說、細菌學說和煤氧化合學說等十餘種，其中，煤氧化合學說已得到眾多學者的證實並認同，這個學說認為煤的自燃是空氣中的氧在常溫下與煤氧化作用產生的熱量聚集引起的，這種作用主要體現在煤中的碳化物氧化造成的，煤自身具有吸氧聚熱著火的特性，這種特性被稱為煤的自然傾向性，由此引發的火災稱為自然發火。20世紀90年代以來，世界各國學者相繼建立了大型自然發火實驗臺，其中，法國的實驗臺裝煤5t，美國的實驗臺裝煤13t，前蘇聯的實驗臺裝煤4t,英國的實驗臺裝煤It,`日本的實驗臺裝煤0.3t,紐西蘭的實驗臺裝煤0.17t,中國的實驗臺裝煤0.85t和1.5t，來對煤層自燃過程進行模擬，分析預測實際開採條件下煤炭自燃危險程度。然而，做大型模擬試驗的時候實驗模擬工作量大、周期長、影響幹擾因素多。
實用新型內容本實用新型實施例的目的在於提出一種煤樣升溫模擬試驗臺，需煤量少，實驗可操作性強，能夠真實模擬井下煤的升溫氧化過程，檢測出煤樣升溫氧化過程中的指標氣體，進而對煤礦生產過程中的煤炭自燃起到很好的預防作用。為了實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案:一種煤樣升溫模擬試驗臺，包括空氣發生裝置、溫控箱體、對所述溫控箱體內部進行加熱控制的溫度控制裝置和氣體檢測裝置；溫控箱體的內部設置有煤樣放置平臺，在溫控箱體的底部開設有進氣口，並通過導氣管與所述空氣發生裝置連通，溫控箱體的頂部開設有排氣口，並通過導氣管與所述氣體檢測裝置連通；在溫控箱體的排氣口處安裝有洩壓
>J-U裝直。優選地，所述空氣發生裝置採用空氣發生器、或鼓風機。優選地，所述氣體檢測裝置為氣象色譜儀。優選地，所述溫控箱體的內壁採用不鏽鋼材料製成，外壁採用碳鋼冷軋板材料製成，在溫控箱體的內壁與外壁之間充填有高密度矽酸鋁纖維。[0010]優選地，所述溫度控制裝置，包括溫控儀和電加熱元件，溫控儀，內部設置有溫度傳感器，用於對所述煤樣放置平臺上的煤樣溫度變化進行實時監測，電加熱元件安裝在所述溫控箱體的內部；所述電加熱元件採用不鏽鋼羽翼散熱片加熱管。優選地，所述電加熱元件的升溫速度為3°C /分鐘 20°C /分鐘。優選地，所述煤樣放置平臺位於所述進氣口上方25mm 35mm處，該煤樣放置平臺採用銅網材質。優選地，所述溫控器箱體的某一側壁上設置有開關門體，開關門體的內壁採用不鏽鋼材料製成，外壁採用碳鋼冷軋板材料製成，在開關門體的內壁與外壁之間充填有高密度矽酸鋁纖維；在開關門體處還設置有石棉密封材料。優選地，所述洩壓裝置包括洩壓閥、以及用於檢測所述溫控箱體內部壓力的壓力表。本實用新型具有如下優點:(I)本實用新型述及的煤樣升溫模擬試驗臺，體積小，需煤量少，實驗可操作性強，能夠真實模擬井下煤的升溫氧化過程，檢測出煤樣升溫氧化過程中的指標氣體，得出不同煤樣的升溫氧化規律，從而對煤礦生產過程中的煤炭自燃起到很好的預防作用。(2)本實用新型結構簡單，能夠根據不同煤礦、不同煤層埋藏深度和不同煤質條件設置相應的溫控箱體溫度，觀察在上述不同參數指標下氣體產生的試驗結果，使用靈活方便。(3)本實用新型中的溫度傳感器，可以實時測定升溫過程中煤樣內部溫度的變化，實現全過程中煤樣溫度和指標氣體的記錄與分析。(4)本實用新型在排氣口處設置有洩壓裝置，當溫控箱體內的壓力達到極限時，通過人工洩壓控制箱體內壓力，保證實驗過程的安全性並確保實驗結果的準確性。
圖1為本實用新型實施例中一種煤樣升溫模擬試驗臺的結構示意圖；圖2為圖1中溫控箱體的正面視圖；圖3為圖1中溫控箱體的側面視圖，圖中示出了溫控箱體的左側門處於打開時的狀態。
具體實施方式
以下結合附圖以及具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明:結合圖1至3所示，一種煤礦升溫模擬試驗臺，主要包括空氣發生裝置1、溫控箱體
2、溫度控制裝置(圖中未示出)和氣體檢測裝置4。在溫控箱體2的內部設置有煤樣放置平臺5，用於放置煤樣，在溫控箱體的底部開設有進氣口 10，並通過導氣管與空氣發生裝置I連通，溫控箱體的頂部開設有排氣口 11，並通過導氣管與氣體檢測裝置4連通。此外，在溫控箱體的排氣口處安裝有洩壓裝置3，包括洩壓閥和壓力表，壓力表用於檢測控箱體內部壓力，當溫控箱體2內部壓力超過一定值(安全值)後，人工手動操作洩壓。優選地，空氣發生裝置採用空氣發生器、或鼓風機。試驗過程中，由空氣發生裝置I向溫控箱體2通入空氣，並且由流量計控制進氣量的多少，同時在溫控箱體2的排氣口處也設置有流量計用於控制排氣量的多少。溫控箱體的內壁採用不鏽鋼材料製成，外壁採用2.5mmA3碳鋼冷軋板材料製成，板金折彎焊接鉚釘拼接，在溫控箱體的內壁與外壁之間充填有100K級高密度矽酸鋁纖維，溫控箱體的內外壁之間厚度達到200_，通過溫度控制裝置可對溫控箱體2內部溫度、溫控方式及氧化時間等參數進行控制，其可控溫度為室溫到650°C，控溫精度為±0.5°C。溫控箱體的增強材料為6#角鋼，箱體頂部框架材料和底部框架材料均使用5#角鋼。溫控器箱體2的某一側壁上設置有開關門體，用於向溫控箱體2內部放置煤樣，開關門體的內壁採用不鏽鋼材料製成，外壁採用2.5mmA3碳鋼冷軋板材料製成，板金折彎焊接鉚釘拼接。為了保證溫控箱體2的密封性能，同時使得整個溫控箱體能夠承受因為升溫帶來的巨大壓力，採用合金鉸鏈7和手搖鏈輪開關8來控制開關門體的打開與閉合，如圖2所示，同時在開關門體的內壁與外壁之間充填有100K級高密度矽酸鋁纖維密封，開關門體自身的厚度也達到200_。在開關門體處設置有石棉密封材料，起到密封保溫的效果。溫度控制裝置，包括溫度控制按鈕6、溫控儀和電加熱元件，控制開關溫度控制按鈕6設置在溫控箱體上，用於控制實驗設定的溫度，當溫度達到設定要求時，溫度控制按鈕6斷開，通過溫控箱體進行保溫；溫控儀，內部設置有溫度傳感器，用於對煤樣放置平臺5上的煤樣溫度變化進行實時監測，優選地，溫度傳感器被置於每一個試驗煤樣內部，電加熱元件安裝在溫控箱體的內部，採用不鏽鋼羽翼散熱片加熱管，升溫速度要求:TC/分鐘以上，不能超過20°C /分鐘，室溫升到300°C需20分鐘左右。優選地，本實用新型中的溫控儀，採用餘姚LED7512智能數顯溫控儀(帶程序)，控溫精度±1°C，帶PID調節，自動恆溫，測溫裝置為不鏽鋼鎧甲PT100電阻溫度傳感裝置，測溫精確±1%FS。整個實驗過程，由溫控箱體2左側門處的控制開關9控制實驗的開始與結束，圖3示出了左側門處於打開狀態時的內部結構示意圖。為了保證氣體能夠均勻的進入溫控箱體內部，煤樣放置平臺優選地設置在位於進氣口上方25mm 35mm處，一方面，達到氣體均勻上升的目的，另一方面，保證煤樣不會落到進氣口處堵塞通道，該煤樣放置平臺採用銅網材質，當然，根據煤樣的粗細程度可以自行剪裁不同目數的銅網墊在銅片上。氣體檢測裝置4為氣象色譜儀，排氣口設置在溫控箱體2的頂部，便於氣體流出，進入氣象色譜儀,氣象色譜儀能夠對溫控箱體2內部加熱過程中煤樣產生的多種氣體進行檢測，例如C0、H2，CO2等，根據不同煤礦、不同煤層埋藏深度和不同煤質條件為溫控箱體2內部設定相應的溫度，進而分析煤的氧化程度與產生的氣體量，得出不同階段煤的指標氣體，達到試驗要求。其大體實驗步驟如下:(I)整體設計:準備所需要的實驗材料，進行實驗整體安裝過程的設計，進行實驗材料的準備。(2)煤樣放置:按照預先設定好的實驗材料的配比方案進行實驗材料配備，煤樣放置在煤樣放置平臺之前必須進行包裝密封，以防止煤樣被氧化。根據煤層粒度鋪設不同粒徑孔度的銅網，將煤樣放置在銅網上，關閉開關門體進行密封。(3)加熱:根據實驗要求，設定實驗所需的溫度值，對煤樣進行加熱。[0036](4)充氣:將AG-1605型空氣泵連接在溫控箱體的進氣口上，利用空氣泵的加壓設備，向溫控箱體內部通入空氣。(5)氣體監測:打開氣象色譜儀，對升溫過程中產生的氣體進行檢測，根據溫度的不同找到氣體產生的規律，確定煤炭自燃的指標性氣體。至此，完成小煤樣升溫模擬實驗。當然，以上說明僅為本實用新型的較佳實施例，本實用新型並不限於列舉上述實施例，應當說明的是，任何熟悉本領域的技術人員在本說明書的教導下，做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實質範圍之內，理應受到本實用新型的保護。
權利要求1.一種煤樣升溫模擬試驗臺，其特徵在於，包括空氣發生裝置、溫控箱體、對所述溫控箱體內部進行加熱控制的溫度控制裝置和氣體檢測裝置；溫控箱體的內部設置有煤樣放置平臺，在溫控箱體的底部開設有進氣口，並通過導氣管與所述空氣發生裝置連通，溫控箱體的頂部開設有排氣口，並通過導氣管與所述氣體檢測裝置連通；在溫控箱體的排氣口處安裝有洩壓裝置。
2.根據權利要求1所述的一種煤樣升溫模擬試驗臺，其特徵在於，所述空氣發生裝置米用空氣發生器、或鼓風機。
3.根據權利要求1所述的一種煤樣升溫模擬試驗臺，其特徵在於，所述氣體檢測裝置為氣象色譜僅。
4.根據權利要求1所述的一種煤樣升溫模擬試驗臺，其特徵在於，所述溫控箱體的內壁採用不鏽鋼材料製成，外壁採用碳鋼冷軋板材料製成，在溫控箱體的內壁與外壁之間充填有高密度矽酸鋁纖維。
5.根據權利要求1所述的一種煤樣升溫模擬試驗臺，其特徵在於，所述溫度控制裝置，包括溫控儀和電加熱元件，溫控儀，內部設置有溫度傳感器，用於對所述煤樣放置平臺上的煤樣溫度變化進行實時監測，電加熱元件安裝在所述溫控箱體的內部；所述電加熱元件採用不鏽鋼羽翼散熱片加熱管。
6.根據權利要求5所述的一種煤樣升溫模擬試驗臺，其特徵在於，所述電加熱元件的升溫速度為3°C /分鐘 20°C /分鐘。
7.根據權利要求1所述的一種煤樣升溫模擬試驗臺，其特徵在於，所述煤樣放置平臺位於所述進氣口上方25mm 35mm處，該煤樣放置平臺採用銅網材質。
8.根據權利要求1或4或7所述的一種煤樣升溫模擬試驗臺，其特徵在於，所述溫控器箱體的某一側壁上設置有開關門體，開關門體的內壁採用不鏽鋼材料製成，外壁採用碳鋼冷軋板材料製成，在開關門體的內壁與外壁之間充填有高密度矽酸鋁纖維；在開關門體處還設置有石棉密封材料。
9.根據權利要求1所述的一種煤樣升溫模擬試驗臺，其特徵在於，所述洩壓裝置包括洩壓閥、以及用於檢測所述溫控箱體內部壓力的壓力表。
專利摘要本實用新型公開了一種煤樣升溫模擬試驗臺，包括空氣發生裝置、溫控箱體、對所述溫控箱體內部進行加熱控制的溫度控制裝置和氣體檢測裝置；溫控箱體的內部設置有煤樣放置平臺，在溫控箱體的底部開設有進氣口，並通過導氣管與所述空氣發生裝置連通，溫控箱體的頂部開設有排氣口，並通過導氣管與所述氣體檢測裝置連通；在溫控箱體的排氣口處安裝有洩壓裝置。本實用新型述及的煤樣升溫模擬試驗臺，體積小，需煤量少，實驗可操作性強，能夠真實模擬井下煤的升溫氧化過程，檢測出煤樣升溫氧化過程中的指標氣體，進而對煤礦生產過程中的煤炭自燃起到很好的預防作用。
文檔編號G01N33/22GK203053959SQ20132001365
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月11日 優先權日2013年1月11日
發明者王剛, 程衛民, 張新花, 周剛, 陳連軍, 孫路路 申請人:山東科技大學