[发明专利]煤最短自然发火期与自然发火特性参数测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于煤层实验测试装置技术领域，具体涉及一种煤最短自然发火期与自然发火特性参数测试装置及方法。

背景技术

煤自燃灾害是不仅严重威胁矿井安全生产、工人的生命健康以及环境安全，同时也会造成煤炭资源的巨大损失。煤自燃火区形成演化过程复杂，发展时间长、范围广、高温火源隐蔽，治理难度大，已成为当前亟待解决的难题。因此，研究煤自然发火期、煤自燃特性参数对于煤矿防灭火具有重要意义。长期以来，对于煤自然发火期主要采用统计法，只能精确到月，因此无法满足现场的防灭火需求。现有的宏观研究方法，如煤程序升温实验、煤绝热氧化实验，前者对煤样被动加热，后者不能反映煤自燃过程特性，均无法准确得到煤最短自然发火期及自然发火特性参数，难以有效指导煤矿的防灭火工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构紧凑、设计新颖合理、实现方便且成本低、能够准确得到煤最短自然发火期及自然发火特性参数、判定了煤样的自燃倾向性、为煤矿防灭火提供了坚实的基础、实用性强的煤最短自然发火期与自然发火特性参数测试装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种煤最短自然发火期与自然发火特性参数测试装置，其特征在于：包括测试炉、控制系统、温度监测系统和气体采集系统，所述测试炉包括中空设置的炉体和密封连接在炉体顶部的炉盖，所述炉体侧壁由从内到外依次设置的耐火砖层、第一碳钢层、第二碳钢层和不锈钢层组成，所述第一碳钢层和第二碳钢层在上下两端密闭组成了第一密闭间隙，所述第一密闭间隙的下部设置有穿出炉体外的进水管，所述进水管上连接有进水阀门，所述第一密闭间隙的上部设置有穿出炉体外的出水管，所述第二碳钢层和不锈钢层在上下两端密闭组成了第二密闭间隙，所述第二密闭间隙中充填有隔热材料，所述炉体底部为耐火砖层,所述炉体底部上方设置有与炉体内壁固定连接的煤样支撑架，所述煤样支撑架上铺设有铜网，位于煤样支撑架上方的炉体内壁上均匀设置有多层十字形隔架，所述炉体下部设置有卸煤口，所述卸煤口上连接有卸煤盖，所述炉盖中心连接有用于伸入废气处理水槽中的出气管；

所述控制系统包括温度控制系统和气流控制系统，所述温度控制系统包括温度控制器和设置在第一密闭间隙内的第一加热电阻丝，以及用于将220V交流电转换为第一加热电阻丝所需电压的第一电压调节器，所述温度控制器、第一电压调节器和第一加热电阻丝依次连接；所述气流控制系统包括空气压缩机和气流温度控制水箱，所述空气压缩机的输出端连接有伸入气流温度控制水箱内底部的第一输气管，所述第一输气管上设置有压力表、稳流阀和流量计，所述气流温度控制水箱上部连接有自第一密闭间隙上部进入第一密闭间隙，自第一密闭间隙下部穿入煤样支撑架与炉体底部之间的间隙内，再穿入煤样支撑架中间位置处上部的第二输气管，所述气流温度控制水箱内设置有第二加热电阻丝，所述温度控制器的输出端连接有用于将220V交流电转换为第二加热电阻丝所需电压的第二电压调节器；

所述温度监测系统包括监控计算机、数据采集模块、炉体温度监测传感器组和煤样温度监测传感器组，所述炉体温度监测传感器组由均匀设置在第一密闭间隙内中部的多个第一温度传感器组成，所述煤样温度监测传感器组由分布在多层十字形隔架上的多个第二温度传感器组成，多个第一温度传感器的输出端和多个第二温度传感器的输出端均与数据采集模块的输入端连接，所述数据采集模块和温度控制器均与监控计算机相接；

所述气体采集系统包括分布在多层十字形隔架上且伸出炉体外部的多根取气管，伸出炉体外部的一段取气管上设置有取气阀门。

上述的煤最短自然发火期与自然发火特性参数测试装置，其特征在于：所述炉体外轮廓的形状为圆柱形，所述煤样支撑架为圆盘状不锈钢架，所述十字形隔架由两根十字交叉连接的不锈钢筋构成，所述铜网的数量为一层或多层。

上述的煤最短自然发火期与自然发火特性参数测试装置，其特征在于：所述炉盖内部和卸煤盖内部均填充有隔热材料。

上述的煤最短自然发火期与自然发火特性参数测试装置，其特征在于：所述隔热材料为聚氨酯隔热材料。

上述的煤最短自然发火期与自然发火特性参数测试装置，其特征在于：位于煤样支撑架中间位置处上部的第二输气管0的端口上设置有防尘过滤器。

上述的煤最短自然发火期与自然发火特性参数测试装置，其特征在于：所述炉体侧壁的耐火砖层顶部设置有圆环状凹槽，所述炉盖卡合连接在圆环状凹槽内，所述圆环状凹槽内设置有用于密封炉体与炉盖的水。