[发明专利]基于引领绝热的煤自燃发火周期检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于引领绝热的煤自燃发火周期检测装置及方法，该装置包括炉体、铜罐、输气机构、气体检测机构和温度检测机构，炉体的炉膛底部设置有加热器，输气机构包括通气管和空气泵，气体检测机构包括排气管和通过三通管连接在排气管上的气相色谱检测仪；该方法包括步骤：一、采集煤样；二、密封炉体；三、安装温度检测机构；四、通入空气；五、设定加热器的加热功率和铜罐内的极限温度；六、获取第二热电偶在含有煤样状态下的温度时间参数；七、获取第二热电偶在不含有煤样状态下的温度时间参数；八、确定煤样自燃发火期。本发明通过加热器恒功率等热流引领煤样升温，记录煤自燃过程中对应时间上的温度值，精确检测煤自燃发火周期。

技术领域

本发明属于煤自燃发火周期检测技术领域，具体涉及一种基于引领绝热的煤自燃发火周期检测装置及方法。

背景技术

矿井火灾的防治是煤炭安全生产一大难题，很大程度上制约着矿井的正常生产和经济效益，影响着工作人员的身体健康，甚至是生命安全。其中，内因火灾火源隐蔽性之强，破坏性之大，发生率之高，仍然是威胁矿井安全的一个重要事故类型。内因火灾机理为煤氧复合理论，当满足良好蓄热环境及通风环境时，经历一系列吸附放热、氧化放热、热解吸热等反应后出现煤自燃现象。目前，为解决煤自燃问题国内外对煤自燃的研究方法多种多样。通过X-射线荧光光谱(XRF)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光子能谱技术(XPS)、13C核磁共振技术(13C-NMR)、热重色谱质谱红外法(TG-FTIR-GC/MS)联用或单用手段、电子显微镜结合能谱扫描(SEM-EDX)、全硫分析、物理化学吸附等手段研究煤分子的物化结构和自燃微观属性；通过不同规模的自燃升温、绝热升温、程序升温测试系统研究煤的自燃危险性；采用统计法、实验测试、数学模型计算、数值模拟等手段确定煤自燃发火期。其中，微观测试技术数据较为精准，但是很难做到综合考虑多方因素的影响集成；自燃危险性测定技术众多，但是重复实验可行性性不高；数值模拟或数学模型计算的方法权重分配行业内至今没有定论。

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，提供一种基于引领绝热的煤自燃发火周期检测装置，其设计新颖合理，通过将铜罐密封进在炉体内，为煤样自燃发火提供一个理想的实验环境，通过加热器恒功率等热流引领煤样升温，记录煤自燃过程中对应时间上的温度值，精确检测煤自燃发火周期，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：基于引领绝热的煤自燃发火周期检测装置，其特征在于：包括炉体、设置在炉体内用于放置煤样的铜罐、为铜罐通入空气的输气机构、用于检测铜罐内煤样反应后气体组分的气体检测机构以及检测炉体内炉膛温度与铜罐内温度的温度检测机构，炉体通过炉盖密封，炉体的炉膛底部设置有加热器，所述输气机构包括穿过炉盖伸入至铜罐内的通气管和连接在通气管位于炉盖外一端的空气泵，通气管与空气泵连接的管段上设置有流量计，通气管伸入至炉盖内的管段为螺旋结构，所述气体检测机构包括穿过炉盖伸入至铜罐内的排气管和通过三通管连接在排气管位于炉盖外一端的气相色谱检测仪，空气泵和加热器均由计算机控制，气相色谱检测仪的信号输出端和端流量计的信号输出端均与计算机的信号输入端相接。

上述的基于引领绝热的煤自燃发火周期检测装置，其特征在于：所述炉体的外侧设置有保温棉。

上述的基于引领绝热的煤自燃发火周期检测装置，其特征在于：所述三通管为T型三通管，排气管与所述T型三通管的第一端口连接，气相色谱检测仪通过取气管与所述T型三通管的第二端口连接，所述T型三通管的第三端口封闭，所述T型三通管的第一端口的中心轴线和所述T型三通管的第三端口的中心轴线为同一直线。

上述的基于引领绝热的煤自燃发火周期检测装置，其特征在于：所述温度检测机构包括中空结构且穿过炉盖伸入至炉体内的绝热管和设置在绝热管内用于测量炉体内炉膛温度的第一热电偶，以及依次穿过所述T型三通管的第三端口和所述T型三通管的第一端口伸入排气管内的第二热电偶，第一热电偶的信号输出端和第二热电偶的信号输出端均与计算机的信号输入端相接。