[发明专利]一种模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置及其实验方法

权利要求书

1.一种模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置，其特征在于：包括风筒(17)和计算机(8)，所述风筒(17)的一端安装有变频轴箱，所述变频轴箱与所述风筒(17)连通；所述风筒(17)的两对立侧壁上均设置有若干个用于实时检测表面风流大小的风速测量仪(11)，所述风速测量仪(11)与用于实时记录的风速测量仪(11)各项数据的风速显示器(5)信号连接；所述风筒(17)内嵌入有敞车相似模拟箱体(15)，所述敞车相似模拟箱体(15)的一侧开设有若干个正面测孔(13)，所述敞车相似模拟箱体(15)的另一侧开设有若干个反面测孔(14)；

所述敞车相似模拟箱体(15)与气体监测系统连接。

2.根据权利要求1所述的模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置，其特征在于：所述变频轴箱包括变频轴流风机(1)和扇叶(4)，所述扇叶(4)设置于所述变频轴流风机(1)的输出轴上，所述变频轴流风机(1)与风速控制器(2)信号连接。

3.根据权利要求1所述的模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置，其特征在于：所述风筒(17)的底部安装有若干个用于移动位置的驱动装置，所述驱动装置位于所述敞车相似模拟箱体(15)的两端。

4.根据权利要求2所述的模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置，其特征在于：所述驱动装置包括底座(9)，所述底座(9)上安装有用于实现风筒(17)在垂直方向上移动的自动升降支架(12)，所述自动升降支架(12)上设置有旋转螺母(6)，所述旋转螺母(6)与电动开关(7)信号连接；所述自动升降支架(12)与所述风筒(17)固定连接；所述底座(9)的底部设置有若干个用于实现风筒(17)在水平方向上移动的万向轮(10)。

5.根据权利要求4所述的模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置，其特征在于：所述气体监测系统包括若干根抽气管路(19)，若干根所述抽气管路(19)用于分别插入正面测孔(13)和反面测孔(14)中进行监测；所述抽气管路(19)的一端与所述敞车相似模拟箱体(15)连通，所述抽气管路(19)的另一端与气相色谱仪(22)连通。

6.根据权利要求5所述的模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置，其特征在于：所述抽气管路(19)中安装有用于对敞车相似模拟箱体(15)内各测点取样的抽气泵(20)和用于对煤灰过滤的粉尘过滤器(21)。

7.根据权利要求1所述的模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置，其特征在于：所述风筒(17)靠近所述变频轴箱的一端内部设置有用于均匀分配变频轴流风机(1)产生气流的均流板(3)；位于所述风速测量仪(11)所在位置的所述风筒(17)的侧壁上安装有若干个用于观察敞车相似模拟箱体(15)实验过程的观察窗(18)。

8.根据权利要求1所述的模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置，其特征在于：所述风筒(17)为圆筒，且所述风筒(17)的长度为3000mm，直径为800mm；所述敞车相似模拟箱体(15)的两端均安装有箱体支架(16)；所述敞车相似模拟箱体(15)的尺寸为2000mm×500mm×600mm。

9.根据权利要求5所述的模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置，其特征在于：所述风速控制器(2)、风速显示器(5)、电动开关(7)和粉尘过滤器(21)均与计算机(8)信号连接。

10.根据权利要求1-9任一所述的模拟敞车载运煤炭自燃演化实验装置的实验方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、在敞车相似模拟箱体(15)内加入煤炭样本，敞车相似模拟箱体(15)内部安装热电偶和气体传感器；

S2、放置风筒(17)于敞车相似模拟箱体(15)的上方位置，通过自动升降支架(12)将敞车相似模拟箱体(15)设置于风筒(17)内部；

S3、启动变频轴流风机(1)，通过风速控制器(2)调节风速大小，待变频轴流风机(1)稳定后，观察风速测量仪(11)所采集的数据，此时，变频轴流风机(1)在风筒(17)内形成稳定的风流场；

S4、启动热电偶实时监测测点温度，将温度数据通过数据接收器反馈到计算机(8)中，计算机(8)将所收集的数据进行储存分析，生成各测温点的温度-时间曲线，当监测到温度大于等于90℃，认为该测点周围煤体有自燃倾向，计算机(8)立即发出警报并提供该温度测点编号；

S5、启动抽气泵(20)根据测点温度变化，自动抽气，气相色谱仪(22)对测点数据进行分析，自动生成温度-气体曲线图；

S6、计算机(8)根据相似模拟实验得出的温度变化及气体浓度变化规律分析出铁路煤炭运输过程中煤体自然发火规律。