[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

说明书

本发明公开了敞开环境程序温控煤自燃氧化动力学特性综合测试装置，包括供气装置、非绝热升温炉、快速升/降温装置、温度/图像/质量/气体测量装置、数据终端和废气处理装置。其中，供气装置通过弹性气囊保证供气均匀；非绝热升温炉网篮盛装煤样与炉内空气直接接触，贴近真实环境；微晶玻璃波浪型加热板实现快速加热；风冷和水冷装置协同作用实现快速降温；摄像装置全方位观测煤体形态；测重装置排除环境扰动，精确测重；红外气体检测和色谱柱满足快速和精准测气；数据终端接收并处理探测信息，确定煤自燃特性；废气处理装置净化处理废气。本发明装置与真实矿井环境适配度高，升/降温速度快，测量数据精准全面，显著提升煤自燃特性研究效率。

技术领域

本发明公开了敞开环境程序温控煤自燃氧化动力学特性综合测试装置，涉及煤自燃特性温度、图像、质量和气体的测试，能克服传统测试手段的弊端，显著提高测试准确性，属于煤自燃特性测试技术领域。

背景技术

我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，2022年4月会议指出要发挥煤炭主体能源作用，今年新增产能3亿吨，煤炭在能源消费中占据主导地位的格局还会持续相当长时间。煤矿安全生产问题始终制约煤矿发展，随着我国对煤炭资源开发利用的快速进行，采空区煤炭自燃问题成为影响煤矿生产的主要灾害之一。实验室内煤自燃氧化动力学特性测试能够在一定程度上预测煤自燃倾向性，并对实际现场工作产生指导作用。

目前，煤自燃氧化动力学特性的测试多采用绝热程序升温色谱法，该方法具有操作简单、程序固定的优点，但仍具有一些弊端，主要体现在绝热加热环境与实际生产状态不符，气体供应难以调配特殊比例，质量变化无法监测，数据呈现形式单一等。因此，为了对煤炭自燃发火特性进行更为精准的分析，亟需一种模拟真实环境，测量数据全面准确的煤自燃氧化动力学特性综合测试装置。

发明内容

鉴于此，本发明提供敞开环境程序温控煤自燃氧化动力学特性综合测试装置，可用于模拟不同条件下真实矿井环境中煤自燃演化进程，确定煤自燃氧化动力学特性。

为实现上述目的，本发明提供了敞开环境程序温控煤自燃氧化动力学特性综合测试装置，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，确保了装置气密性，避免气体泄漏导致供气量不足；

所述非绝热升温炉为敞开式环境，内部网篮四周开有均匀的小孔，盛装煤样与炉内空气直接接触，实现非绝热式升温；

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，提高对非绝热升温炉内煤样的加热速度；

所述快速降温装置由水冷装置和风冷装置两部分组成，加快实验后非绝热升温炉内环境冷却速度，提高实验效率；

所述温度测量装置布置在网篮柱体中心位置的垂直探测装置布置槽内，实时测量不同位置煤样的温度；

所述摄像装置内置于非绝热升温炉，中心对称布置，四周间隔 90°，可全方位观测煤体火焰、烟气、颜色、塌陷等现象；

所述精准测重装置通过增加玻璃护罩和金属球实现精准测重且减小波动作用；

所述气体检测装置利用色谱柱和红外气体检测装置完成气体检测，实现对稳定气相产物的全面监测；

所述废气处理装置连接非绝热升温炉和气体检测仪，多余气体进入废气处理装置，实现净化气体的效果；

所述数据终端收集探测装置探测的温度、质量、图像和气体信息，综合判断煤自燃的进行阶段及倾向性。

进一步的，所述供气装置包括气瓶、调压阀、配气仪、弹性气囊、流量计；

调压阀安装在气瓶上，气瓶输出气体压力通过调压阀控制，实现气体的均匀流出；