[发明专利]敞开环境程序温控煤自燃氧化动力学特性综合测试装置

权利要求书

1.敞开环境程序温控煤自燃氧化动力学特性综合测试装置，其特征在于，所述测试装置包括供气装置、非绝热升温炉、快速升/降温装置、温度测量装置、摄像装置、精准测重装置、气体检测装置、废气处理装置、数据终端；所述供气装置与非绝热升温炉密闭连接；所述非绝热升温炉为敞开式环境，内部网篮盛装煤样与炉内空气直接接触；所述快速升/降温装置沿炉内壁布置，降温装置位于升温装置后端，更贴近内壁；所述测温装置布置在网篮中轴线，实现多点探测；所述摄像装置均匀布置在非绝热升温炉内部，全方位观测煤体形态；所述气体检测装置利用红外气体检测装置和色谱柱完成快速测气和精准测气；所述数据终端接收并处理探测信息，确定煤自燃动力学特性；所述废气处理装置连接非绝热升温炉和气体检测装置，多余气体经活性炭层吸附后排放。

2.根据权利要求1所述非绝热升温炉，其特征在于，所述非绝热升温炉包括壳体和网篮；所述壳体顶部、底部及三个侧面选择不锈钢-保温棉-耐高温陶瓷板三层叠加保温结构，不易变形且保温性能优越；另一侧面选择双层高真空内腔耐高温玻璃，能够承受500℃高温且保温性能优越，实现实验人员对升温炉内状态直接观测；所述多孔网篮为圆柱体，选用透明高温玻璃，高10cm，半径4cm，下盖固定，上盖可移动，柱体表面均匀铺设圆形细孔，开孔率等于煤面空隙率；柱体中心位置设有垂直探测装置布置槽，直径为2.5mm，垂直探测装置布置槽内可插入单线多点的NTC温度传感器，实时测量不同位置煤样温度；在网篮内部设有三个水平探测装置布置槽，水平探测装置布置槽内设有微型吸气导管，可将煤样温升过程中产生的气体更充分的吸进气体检测装置；探测装置布置槽的四周开有圆形细孔，开孔率等于煤面空隙率，探测装置布置槽内部安装铜质超薄滤网，防止升温过程中煤体颗粒变小，进到探测装置布置槽内。

3.根据权利要求1所述快速升温装置，其特征在于，所述快速升温装置采用微晶玻璃波浪型加热板，安装在升温炉顶部、底部及三个侧面，加热板波浪形状由多个抛物线组合而成，抛物线水平投影长度与矢高的比值为4：3，显著增加了加热面积；微晶玻璃加热板使被加热物质在红外线作用下迅速升温；加热板升温速率由程序升温控制系统控制，升温范围为0-300℃，并可以实现分级升温，精度为±1℃。

4.根据权利要求1所述快速降温装置，其特征在于，所述快速降温装置包括水冷装置和风冷装置两部分；水冷装置由水泵、散热器、散热扇、水冷管道、流量调节阀组成，其中，散热器与水冷管道均为不锈钢结构，表面铺设石墨烯散热膜，提升循环水的冷却速度，提高升温炉内冷却效率，水冷管道布置在建筑三个侧面及底部，位于升温装置后端，采用回路式走管，管道连接处均为圆弧连接，减少局部损失，水冷管道宽度占升温炉内表面宽度3/4以上，提升冷却速度；风冷风扇安装在后墙和水冷管道之间，既可以促进热气排出，又可以加强水冷系统的冷却作用。

5.根据权利要求1所述摄像装置，其特征在于，所述摄像装置选用耐高温的高清针孔镜头，与高清摄像机相连，镜头表面为不锈钢材质，前端摄像部位采用石英护罩保护，可适应300℃高温；高清针孔镜头布置在非绝热升温炉内部，镜头与非绝热升温炉交界处采用螺纹连接，保证密封性能良好；高清针孔镜头角度、长度可调节，能够适应不同位置的观测要求；高清针孔镜头沿非绝热升温炉中心对称布置，四周间隔90°，共布置四个，可满足全方位观测煤体火焰、烟气、颜色、塌陷等现象；镜头内布置高温光纤补光灯，用于提高拍摄清晰度。

6.根据权利要求1所述精准测重装置，其特征在于，所述精准测重装置包括精密电子天平、透明钢化玻璃支撑台、透明钢化玻璃护罩及固定槽、金属球；精密电子天平精度为0.001g，带有数显装置，能够实现准确、清晰观测升温过程中煤体质量变化；透明钢化玻璃支撑台呈棱台状置于升温炉上部，内部为空心结构，顶部中心设有小孔，为电子天平与网篮连接提供通道，支撑台可以防止升温炉上部监测装置被压、为电子天平放置提供支撑、同时防止环境风对不锈钢连接线的扰动作用促使测重示数波动大；钢化玻璃护罩将支撑台和电子天平整体罩在内部，防止环境变化或人为失误造成测量误差，采用固定槽固定在装置上部；网篮下部连接金属球，用于减轻升温过程中炉内环境或煤体自身结构变化造成不锈钢连接线晃动。