一種煤自燃氣體測試裝置的制作方法

本實用新型屬于煤自燃氣體測試技術領域，具體涉及一種煤自燃氣體測試裝置。

背景技術：

煤田火長久以來一直是世界性難題，煤田火區形成演化過程復雜，燃燒時間長、范圍廣、高溫火源隱蔽，治理難度大。我國現已查明的煤田火區共56個，分別分布于新疆、甘肅、青海、寧夏、陜西、山西、內蒙古等7個省、自治區，燃燒面積共達720平方公里，其中新疆地區是中國乃至世界上煤田自燃災害最嚴重的地區。在現有的繁多的煤自燃特性參數測試的實驗裝置中，測試煤自燃低溫階段的特性參數占了絕大多數，只能為煤自燃預測預報提供參考，預防煤田火區的形成，但是，對于已經發展的煤田火區，無法提供有價值的特性參數理論基礎支持，不能有效地指導煤田火的治理工作。此外，對于已有的煤自燃高溫階段的特性參數測試的裝置，隨著實驗溫度的不斷升高，往往會出現雜質油氣、水汽等混合揮發物在裝置管路中發生堵塞，特別是在取氣位置，這會阻礙實驗研究的順利進行，影響最后的實驗結果。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種煤自燃氣體測試裝置，其結構簡單，設計新穎合理，實現方便且成本低，使用操作方便，能夠真實地反映煤自燃高溫條件下的反應情況，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種煤自燃氣體測試裝置，其特征在于：包括保溫加熱箱和設置在保溫加熱箱內且用于放置煤樣的煤樣罐，以及空氣輸送系統、氣體過濾采樣系統和溫控系統；所述保溫加熱箱為帶有密閉門的立方體結構，所述保溫加熱箱內設置有加熱單元和均熱風扇；所述煤樣罐內底部和上部均設置有用于支撐煤樣的銅網，所述煤樣罐的底部設置有進氣管，所述煤樣罐的頂部設置有出氣管；所述空氣輸送系統包括從保溫加熱箱外部伸入保溫加熱箱內部的空氣輸送管，所述空氣輸送管上設置有流量計，所述空氣輸送管從上到下纏繞在煤樣罐的下部后與進氣管連接；所述氣體過濾采樣系統包括氣體采樣管和設置在保溫加熱箱旁側的氣體過濾采樣箱，所述氣體過濾采樣箱包括立方體形狀的采樣箱箱體，所述采樣箱箱體的前側側壁上設置有進氣口，所述采樣箱箱體的后側側壁上設置有出氣口，所述采樣箱箱體內從前到后設置有多層金屬過濾網，所述采樣箱箱體靠近設置出氣口的一側上部設置有取氣口，所述取氣口上設置有取氣密封蓋，所述采樣箱箱體靠近設置進氣口的一側下部設置有雜質過濾口，所述雜質過濾口上設置有雜質過濾密封蓋，所述氣體采樣管的一端從保溫加熱箱外部伸入保溫加熱箱內部后與出氣管連接，所述氣體采樣管的另一端與進氣口連接，所述氣體采樣管上設置有氣體過濾采樣閥；所述溫控系統包括溫控表，所述溫控表的輸入端接有用于對保溫加熱箱內的溫度進行實時檢測的第一溫度傳感器和用于對煤樣罐內的溫度進行實時檢測的第二溫度傳感器，所述加熱單元與溫控表的輸出端連接。

上述的一種煤自燃氣體測試裝置，其特征在于：所述保溫加熱箱包括內層的耐火磚層和外層的金屬層，所述金屬層的內壁上固定連接有聚氨酯層，所述聚氨酯層與耐火磚層之間留有間隙，所述聚氨酯層與耐火磚層之間的間隙為惰性氣體保溫腔，所述惰性氣體保溫腔內填充有惰性氣體；所述第一溫度傳感器設置在耐火磚層內部。

上述的一種煤自燃氣體測試裝置，其特征在于：所述煤樣罐由通過螺栓密閉連接的罐體和罐蓋組成，所述罐體的形狀為圓柱形，所述罐體的底面直徑為10cm，所述罐體的高度為30cm；所述進氣管設置在罐體的底部中間位置處，所述出氣管設置在罐蓋的頂部中間位置處；所述罐體高度方向的中間位置處設置有與罐體內部隔開的通孔，所述第二溫度傳感器插在所述通孔內。

上述的一種煤自燃氣體測試裝置，其特征在于：所述銅網為200目的銅網。

上述的一種煤自燃氣體測試裝置，其特征在于：所述加熱單元為電加熱管，所述電加熱管分布在保溫加熱箱內側壁周圍和底部。

上述的一種煤自燃氣體測試裝置，其特征在于：所述均熱風扇為不銹鋼風扇，所述均熱風扇的扇翼長為5cm。

上述的一種煤自燃氣體測試裝置，其特征在于：所述采樣箱箱體的形狀為立方體形。

上述的一種煤自燃氣體測試裝置，其特征在于：所述金屬過濾網的數量為三層，三層金屬過濾網的孔隙從設置進氣口的方向到設置出氣口的方向逐漸減小。

本實用新型與現有技術相比具有以下優點：

1、本實用新型的結構簡單，設計新穎合理，實現方便且成本低。

2、本實用新型的使用操作方便，能夠將煤自燃程序升溫實驗的溫度提高到1000℃，通過設置氣體過濾采樣箱，能夠避免試驗過程中油氣等雜質堵塞氣路，保證了煤自燃氣體測試實驗的順利進行，從而能夠更加真實地反映煤自燃高溫條件下的反應情況。

3、本實用新型通過設置溫控表、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、加熱單元和均熱風扇，溫度控制精確，從而能夠更加真實地反映煤自燃高溫條件下的反應情況。

4、采用本實用新型進行煤自燃氣體測試，記錄的實驗數據能夠用于建立相關煤自燃模型，可為煤田火的防治提供較好的指導。

5、本實用新型的實用性強，使用效果好，便于推廣使用。

綜上所述，本實用新型的結構簡單，設計新穎合理，實現方便且成本低，使用操作方便，能夠真實地反映煤自燃高溫條件下的反應情況，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為本實用新型氣體過濾采樣箱的結構示意圖。

圖3為本實用新型溫控表與其他各單元的電路連接框圖。

附圖標記說明:

1—保溫加熱箱； 1-1—耐火磚層； 1-2—金屬層；

1-3—聚氨酯層； 1-4—惰性氣體保溫腔； 2—煤樣罐；

2-1—罐體； 2-2—罐蓋； 3—煤樣；

4—加熱單元； 5—均熱風扇； 6—銅網；

7—進氣管； 8—出氣管； 9—空氣輸送管；

10—流量計； 11—氣體采樣管； 12—氣體過濾采樣箱；

12-1—采樣箱箱體； 12-2—取氣密封蓋； 12-3—雜質過濾密封蓋；

12-4—進氣口； 12-5—金屬過濾網； 12-6—出氣口；

12-7—取氣口； 12-8—雜質過濾口； 13—氣體過濾采樣閥；

14—溫控表； 15—第一溫度傳感器； 16—第二溫度傳感器。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型的一種煤自燃氣體測試裝置，包括保溫加熱箱1和設置在保溫加熱箱1內且用于放置煤樣3的煤樣罐2，以及空氣輸送系統、氣體過濾采樣系統和溫控系統；所述保溫加熱箱1為帶有密閉門的立方體結構，所述保溫加熱箱1內設置有加熱單元4和均熱風扇5；所述煤樣罐2內底部和上部均設置有用于支撐煤樣的銅網6，所述煤樣罐2的底部設置有進氣管7，所述煤樣罐2的頂部設置有出氣管8；所述空氣輸送系統包括從保溫加熱箱1外部伸入保溫加熱箱1內部的空氣輸送管9，所述空氣輸送管9上設置有流量計10，所述空氣輸送管9從上到下纏繞在煤樣罐2的下部后與進氣管7連接；所述氣體過濾采樣系統包括氣體采樣管11和設置在保溫加熱箱1旁側的氣體過濾采樣箱12，結合圖2，所述氣體過濾采樣箱12包括立方體形狀的采樣箱箱體12-1，所述采樣箱箱體12-1的前側側壁上設置有進氣口12-4，所述采樣箱箱體12-1的后側側壁上設置有出氣口12-6，所述采樣箱箱體12-1內從前到后設置有多層金屬過濾網12-5，所述采樣箱箱體12-1靠近設置出氣口12-6的一側上部設置有取氣口12-7，所述取氣口12-7上設置有取氣密封蓋12-2，所述采樣箱箱體12-1靠近設置進氣口12-4的一側下部設置有雜質過濾口12-8，所述雜質過濾口12-8上設置有雜質過濾密封蓋12-3，所述氣體采樣管11的一端從保溫加熱箱1外部伸入保溫加熱箱1內部后與出氣管8連接，所述氣體采樣管11的另一端與進氣口12-4連接，所述氣體采樣管11上設置有氣體過濾采樣閥13；結合圖3，所述溫控系統包括溫控表14，所述溫控表14的輸入端接有用于對保溫加熱箱1內的溫度進行實時檢測的第一溫度傳感器15和用于對煤樣罐2內的溫度進行實時檢測的第二溫度傳感器16，所述加熱單元4與溫控表14的輸出端連接。

本實施例中，如圖1所示，所述保溫加熱箱1包括內層的耐火磚層1-1和外層的金屬層1-2，所述金屬層1-2的內壁上固定連接有聚氨酯層1-3，所述聚氨酯層1-3與耐火磚層1-1之間留有間隙，所述聚氨酯層1-3與耐火磚層1-1之間的間隙為惰性氣體保溫腔1-4，所述惰性氣體保溫腔1-4內填充有惰性氣體；所述第一溫度傳感器15設置在耐火磚層1-1內部。

本實施例中，如圖1所示，所述煤樣罐2由通過螺栓密閉連接的罐體2-1和罐蓋2-2組成，所述罐體2-1的形狀為圓柱形，所述罐體2-1的底面直徑為10cm，所述罐體2-1的高度為30cm；所述進氣管7設置在罐體2-1的底部中間位置處，所述出氣管8設置在罐蓋2-2的頂部中間位置處；所述罐體2-1高度方向的中間位置處設置有與罐體2-1內部隔開的通孔，所述第二溫度傳感器16插在所述通孔內。具體實施時，所述罐體2-1和罐蓋2-2均由碳化硅材料制成，所述進氣管7和出氣管8均由碳鋼管制成。

本實施例中，所述銅網6為200目的銅網。

本實施例中，如圖1所示，所述加熱單元4為電加熱管，所述電加熱管分布在保溫加熱箱1內側壁周圍和底部。

本實施例中，所述均熱風扇5為不銹鋼風扇，所述均熱風扇5的扇翼長為5cm。

本實施例中，所述采樣箱箱體12-1的形狀為立方體形。

本實施例中，如圖2所示，所述金屬過濾網12-5的數量為三層，三層金屬過濾網12-5的孔隙從設置進氣口12-4的方向到設置出氣口12-6的方向逐漸減小。

采用本實用新型進行罐式煤自燃氣體測試的方法，包括以下步驟：

步驟一、將煤樣3裝入煤樣罐2內，并擰緊連接罐體2-1和罐蓋2-2的螺栓，保證煤樣罐2的氣密性良好；

步驟二、打開保溫加熱箱1的密閉門，將煤樣罐2放入保溫加熱箱1內，并將空氣輸送管9穿入保溫加熱箱1內部，從上到下纏繞在煤樣罐2的下部后與進氣管7連接；

步驟三、將與氣體過濾采樣箱12的進氣口12-4連接的氣體采樣管11的一端穿入保溫加熱箱1內部后與出氣管8連接；

步驟四、閉合保溫加熱箱1的密閉門；

步驟五、通過操作溫控表14設定對煤樣3進行自燃氣體測試所需要的煤樣罐2內的溫度上限值，然后，溫控表14控制加熱單元4進行加熱；

步驟五中設定的對煤樣3進行自燃氣體測試所需要的煤樣罐2內的溫度上限值為1000℃；

步驟六、加熱單元4加熱過程中，第一溫度傳感器15對保溫加熱箱1內的溫度進行實時檢測，第二溫度傳感器16對煤樣罐2內的溫度進行實時檢測，溫控表14對第一溫度傳感器15檢測到的保溫加熱箱1內的溫度信號和第二溫度傳感器16檢測到的煤樣罐2內的溫度信號進行周期性采樣并顯示，并將煤樣罐2內的溫度信號的采樣值與設定的溫度上限值相比對，當采樣值未達到設定的溫度上限值時，溫控表14控制加熱單元4持續加熱，當采樣值達到設定的溫度上限值時，溫控表14控制加熱單元4停止加熱；同時，溫控表14記錄煤樣罐2內的溫度達到對煤樣3進行自燃氣體測試所需要測試的溫度點，在煤樣罐2內的溫度達到對煤樣3進行自燃氣體測試所需要測試的溫度點時，打開氣體過濾采樣閥13，煤樣3產生的氣體進入氣體過濾采樣箱12進行過濾，在氣體過濾采樣箱12的取氣口12-7處連接氣相色譜分析儀，對煤樣3產生的氣體組分進行檢測。

步驟六中對煤樣3進行自燃氣體測試所需要測試的溫度點為十的倍數的溫度點。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。