一种煤自燃多元特征参数的同步对比测定系统及测定方法技术方案

本发明专利技术公开了一种煤自燃多元特征参数的同步对比测定系统，包括供气装置、独立式多通道煤样反应装置、特征参数检测装置和数据采集分析装置。本煤自燃多元特征参数的同步对比测定系统通过控制电控恒温控制箱和独立式多通道煤样反应装置的加热隔板的加热电阻丝使两者的实时温度以及升温速率在试验过程中保持同步，将气体检测结果和独立式多通道煤样反应装置中温度传感器的检测结果实时传入数据采集分析装置中，通过对不同腔体中样品测试结果的对比，可以清楚反映出多种不同样品或同种样品在不同的测试条件下自燃特征参数的不同，能够更直观反映出样品的自燃特性，可以对煤样实际现场的防灭火工作提供数据支持和理论指导。

【技术实现步骤摘要】
一种煤自燃多元特征参数的同步对比测定系统及测定方法
本专利技术涉及一种煤样测定系统及测定方法，具体是一种适用于不同煤样的煤自燃多元特征参数同步对比测试的测定系统及测定方法，属于煤体自燃防治

技术介绍
充分暴露在大气中的煤以及破碎后未及时采出的煤，由于和空气接触而氧化生热，在合适的通风蓄热条件下氧化产热蓄积导致煤体升温，当达煤体升至一定温度时，最终导致煤的自燃。煤自燃不但造成巨大的经济损失，而且严重污染环境，危害人员健康，甚至导致重大的人员伤亡事故。煤自燃灾害已经成为影响煤炭安全开采的主要自然灾害之一，煤炭自燃引发的火灾占煤矿火灾总数的90％以上，由此导致的优质煤损失量已达43亿吨以上，现仍以2000～3000万吨/年的速度增加，而受其影响造成的呆滞资源储量超过2亿吨/年，每年直接经济损失高达数十亿元。因此煤自燃特性的综合评判和煤自燃技术防治效果的科学评价对于提高煤自燃防治效率具有重要意义。综合评价煤自燃特性是实现煤自燃高效防治的基础，需要综合测试煤样的自燃倾向性指数(I)、自然发火期、自热升温速率(R70)、指标气体(CO、C2H4等)初始生成温度及浓度变化趋势等多元参数。目前，上述参数主要通过煤自燃倾向性色谱吸氧仪、煤自燃倾向性氧化动力学测定装置、煤氧化过程绝热测试装置、气相色谱仪等测取。但现有装置单次测试过程获取参数单一，需要分多次采用不同装置逐一测试上述参数，不仅费时费力，而且不同测试过程模拟的反应条件存在差异，测试结果无法进行横向对比分析。而对于煤自燃倾向性等参数的标准化测试，按相关标准规范要求需要检验测试结果的重复性。为了评价测试结果的可重复性，现有仪器只能重复做两次后对测试结果进行对比，同样费时费力，且难以保证两次测试条件完全一致，导致测试结果的可重复性无法评判。同时，在实验室研究或现场实测过程中，需要采用处理前后煤样自燃特性参数的比对实验对煤自燃防治技术的效果进行评价。例如，为了评价某种煤自燃阻化剂的阻化效率，需要对原始煤样和阻化处理后煤样的自燃特性进行对比，而现有的测试仪器和测试条件难以保证测试条件完全一致，测试结果不具备对比性，导致评价结果不可靠。另外，煤自燃影响因素众多，为了掌握煤在不同条件下的自燃特性，需要将不同粒度、干燥程度的同类煤样置于不同气氛、升温环境等条件下开展测试，因此需要在模拟不同反应条件的基础上多次重复同一测试过程，测试过程同样费时、费力。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的比对实验需要分别单独测试、测试过程不同步、测试条件难以一致等问题，本专利技术提供一种煤自燃多元特征参数的同步对比测定系统及测定方法，结构紧凑、成本低，不仅操作简便、测试便捷，而且测试结果准确可靠、参照对比性强，特别适用于煤样自燃参数测定工作。为了实现上述目的，本煤自燃多元特征参数的同步对比测定系统包括供气装置、独立式多通道煤样反应装置、特征参数检测装置和数据采集分析装置；所述的供气装置包括供气机构和气体温控机构；供气机构包括氮气瓶、氧气瓶和混合室，氮气瓶和氧气瓶分别通过管路与混合室的入口端连通连接，且氮气瓶与混合室之间的管路上和氧气瓶与混合室之间的管路上均分别设有气瓶稳压阀、气瓶稳流阀、气瓶流量阀，混合室上还设有混合气体浓度计；气体温控机构包括电控恒温控制箱，电控恒温控制箱内部设有温度传感器、加热源和密闭的气体流通管路，气体流通管路进气口与混合室的出口端之间通过混合气管道Ⅰ连通连接，且混合气管道Ⅰ上设有混合气稳压阀、混合气稳流阀、混合气流量阀，气体流通管路出气口通过混合气管道Ⅱ与独立式多通道煤样反应装置连通连接；所述的独立式多通道煤样反应装置是密闭的筒型结构，独立式多通道煤样反应装置自外向内依次包括呈同心筒型结构的反应装置外壁、加热隔板和反应装置内壁；反应装置外壁与加热隔板之间构成密闭的外腔体，加热隔板与反应装置内壁之间构成密闭的内腔体，加热隔板内部设有螺旋环绕的加热电阻丝，外腔体内部设有外腔温度传感器，内腔体内部设有内腔温度传感器，外腔体通过外腔进气口与混合气管道Ⅱ连通连接，内腔体通过内腔进气口与混合气管道Ⅱ连通连接；所述的特征参数检测装置包括对应独立式多通道煤样反应装置腔体设置的多个检测单元，内腔检测单元包括内腔检测单元进气口和内腔检测单元出气口，内腔检测单元进气口通过内腔反应气路与内腔出气口连通连接，外腔检测单元包括外腔检测单元进气口和外腔检测单元出气口，外腔检测单元进气口通过外腔反应气路与外腔出气口连通连接；各个检测单元内部还均包括实时测试样品罐出气口氧浓度、交叉点温度、指标气体初始生成温度的传感器和测量仪器；所述的数据采集分析装置包括工业控制计算机、测试结果采集模块、数据分析模块、显示屏、控制面板、混合气温度控制回路、独立式多通道煤样反应装置温度控制回路、试验数据分析比较输出回路；工业控制计算机内置有能够通过计算得出样品的自然倾向性指数I以及R70指数、煤自燃倾向性相关参数的计算程序和数据比较输出程序，工业控制计算机分别通过数据总线接口和数据传输总线与特征参数检测装置、外腔温度传感器、内腔温度传感器、加热隔板的加热电阻丝电连接，工业控制计算机分别通过数据总线接口Ⅰ和数据传输总线Ⅰ与内腔检测单元、外腔检测单元电连接，工业控制计算机通过数据总线接口Ⅱ和数据传输总线Ⅱ与外腔温度传感器、内腔温度传感器电连接，工业控制计算机与电控恒温控制箱电连接。作为本专利技术的进一步改进方案，所述的独立式多通道煤样反应装置的轴向方向竖直设置；所述的反应装置外壁、加热隔板和反应装置内壁均是上下两端封闭的筒型结构，且三个筒型结构通过上下对称设置的定位环架自外向内依次同轴套接定位设置，筒型结构的加热隔板上下两端的内侧面与筒型结构的反应装置内壁上下两端的外侧面之间设有气流流通间隙，筒型结构的加热隔板上下两端的外侧面与筒型结构的反应装置外壁上下两端的内侧面之间设有气流流通间隙，加热隔板顶端设有包括内腔体密闭垫片的内腔盖、反应装置外壁顶端设有包括外腔体密闭垫片的外腔盖，外腔进气口设置在筒型结构的反应装置外壁的底端、外腔出气口设置在外腔盖上，内腔进气口设置在筒型结构的加热隔板的底端、内腔出气口设置在内腔盖上。作为本专利技术的进一步改进方案，所述的定位环架是石棉网材质、或者定位环架上设有石棉网。作为本专利技术的进一步改进方案，所述的加热隔板至少同轴设置为两层，相邻两层加热隔板之间构成密闭的中腔体，中腔体内部设有中腔温度传感器，中腔温度传感器通过数据总线接口和数据传输总线与数据采集分析装置的工业控制计算机电连接，中腔体通过中腔进气口与混合气管道Ⅱ连通连接，所述的特征参数检测装置还包括中腔检测单元，中腔体通过中腔出气口与特征参数检测装置的中腔检测单元连接。作为本专利技术的进一步改进方案，所述的反应装置外壁、加热隔板和反应装置内壁均是石英材质。一种煤自燃多元特征参数的同步对比测定方法，包括以下步骤：a.试验准备：将两种待测样品分别经颚式破碎机破碎，分别经标准筛筛选粒径0.3～0.8mm的样品作为试验用样品；然后将已经研磨配置好的待测样品分别放入独立式多通道煤样反应装置的外腔体和内腔体中，放置均匀妥当后将独立式多通道煤样反应装置密闭组装，完成样品放置；然后将独立式多通道煤样反应装置分别与供气装置和特征参数检测装置气路密闭连接；最后将数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤自燃多元特征参数的同步对比测定系统，其特征在于，包括供气装置(1)、独立式多通道煤样反应装置(2)、特征参数检测装置(3)和数据采集分析装置(4)；所述的供气装置(1)包括供气机构和气体温控机构；供气机构包括氮气瓶(5)、氧气瓶(6)和混合室(10)，氮气瓶(5)和氧气瓶(6)分别通过管路与混合室(10)的入口端连通连接，且氮气瓶(5)与混合室(10)之间的管路上和氧气瓶(6)与混合室(10)之间的管路上均分别设有气瓶稳压阀(7)、气瓶稳流阀(8)、气瓶流量阀(9)，混合室(10)上还设有混合气体浓度计；气体温控机构包括电控恒温控制箱(16)，电控恒温控制箱(16)内部设有温度传感器、加热源和密闭的气体流通管路，气体流通管路进气口(15)与混合室(10)的出口端之间通过混合气管道Ⅰ(14)连通连接，且混合气管道Ⅰ(14)上设有混合气稳压阀(11)、混合气稳流阀(12)、混合气流量阀(13)，气体流通管路出气口(17)通过混合气管道Ⅱ(18)与独立式多通道煤样反应装置(2)连通连接；所述的独立式多通道煤样反应装置(2)是密闭的筒型结构，独立式多通道煤样反应装置(2)自外向内依次包括呈同心筒型结构的反应装置外壁(25)、加热隔板(28)和反应装置内壁(26)；反应装置外壁(25)与加热隔板(28)之间构成密闭的外腔体(27)，加热隔板(28)与反应装置内壁(26)之间构成密闭的内腔体(29)，加热隔板(28)内部设有螺旋环绕的加热电阻丝，外腔体(27)内部设有外腔温度传感器(34)，内腔体(29)内部设有内腔温度传感器(34’)，外腔体(27)通过外腔进气口(19’)与混合气管道Ⅱ(18)连通连接，内腔体(29)通过内腔进气口(19)与混合气管道Ⅱ(18)连通连接；所述的特征参数检测装置(3)包括对应独立式多通道煤样反应装置(2)腔体设置的多个检测单元，内腔检测单元(23)包括内腔检测单元进气口(22)和内腔检测单元出气口(24)，内腔检测单元进气口(22)通过内腔反应气路(21)与内腔出气口(20)连通连接，外腔检测单元(23’)包括外腔检测单元进气口(22’)和外腔检测单元出气口(24’)，外腔检测单元进气口(22’)通过外腔反应气路(21’)与外腔出气口(20’)连通连接；各个检测单元内部还均包括实时测试样品罐出气口氧浓度、交叉点温度、指标气体初始生成温度的传感器和测量仪器；所述的数据采集分析装置(4)包括工业控制计算机、测试结果采集模块、数据分析模块、显示屏、控制面板、混合气温度控制回路、独立式多通道煤样反应装置温度控制回路、试验数据分析比较输出回路；工业控制计算机内置有能够通过计算得出样品的自然倾向性指数I以及R70指数、煤自燃倾向性相关参数的计算程序和数据比较输出程序，工业控制计算机分别通过数据总线接口和数据传输总线与特征参数检测装置(3)、外腔温度传感器(34)、内腔温度传感器(34’)、加热隔板(28)的加热电阻丝电连接，工业控制计算机分别通过数据总线接口Ⅰ(38)和数据传输总线Ⅰ(36)与内腔检测单元(23)、外腔检测单元(23’)电连接，工业控制计算机通过数据总线接口Ⅱ(37)和数据传输总线Ⅱ(35)与外腔温度传感器(34)、内腔温度传感器(34’)电连接，工业控制计算机与电控恒温控制箱(16)电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种煤自燃多元特征参数的同步对比测定系统，其特征在于，包括供气装置(1)、独立式多通道煤样反应装置(2)、特征参数检测装置(3)和数据采集分析装置(4)；所述的供气装置(1)包括供气机构和气体温控机构；供气机构包括氮气瓶(5)、氧气瓶(6)和混合室(10)，氮气瓶(5)和氧气瓶(6)分别通过管路与混合室(10)的入口端连通连接，且氮气瓶(5)与混合室(10)之间的管路上和氧气瓶(6)与混合室(10)之间的管路上均分别设有气瓶稳压阀(7)、气瓶稳流阀(8)、气瓶流量阀(9)，混合室(10)上还设有混合气体浓度计；气体温控机构包括电控恒温控制箱(16)，电控恒温控制箱(16)内部设有温度传感器、加热源和密闭的气体流通管路，气体流通管路进气口(15)与混合室(10)的出口端之间通过混合气管道Ⅰ(14)连通连接，且混合气管道Ⅰ(14)上设有混合气稳压阀(11)、混合气稳流阀(12)、混合气流量阀(13)，气体流通管路出气口(17)通过混合气管道Ⅱ(18)与独立式多通道煤样反应装置(2)连通连接；所述的独立式多通道煤样反应装置(2)是密闭的筒型结构，独立式多通道煤样反应装置(2)自外向内依次包括呈同心筒型结构的反应装置外壁(25)、加热隔板(28)和反应装置内壁(26)；反应装置外壁(25)与加热隔板(28)之间构成密闭的外腔体(27)，加热隔板(28)与反应装置内壁(26)之间构成密闭的内腔体(29)，加热隔板(28)内部设有螺旋环绕的加热电阻丝，外腔体(27)内部设有外腔温度传感器(34)，内腔体(29)内部设有内腔温度传感器(34’)，外腔体(27)通过外腔进气口(19’)与混合气管道Ⅱ(18)连通连接，内腔体(29)通过内腔进气口(19)与混合气管道Ⅱ(18)连通连接；所述的特征参数检测装置(3)包括对应独立式多通道煤样反应装置(2)腔体设置的多个检测单元，内腔检测单元(23)包括内腔检测单元进气口(22)和内腔检测单元出气口(24)，内腔检测单元进气口(22)通过内腔反应气路(21)与内腔出气口(20)连通连接，外腔检测单元(23’)包括外腔检测单元进气口(22’)和外腔检测单元出气口(24’)，外腔检测单元进气口(22’)通过外腔反应气路(21’)与外腔出气口(20’)连通连接；各个检测单元内部还均包括实时测试样品罐出气口氧浓度、交叉点温度、指标气体初始生成温度的传感器和测量仪器；所述的数据采集分析装置(4)包括工业控制计算机、测试结果采集模块、数据分析模块、显示屏、控制面板、混合气温度控制回路、独立式多通道煤样反应装置温度控制回路、试验数据分析比较输出回路；工业控制计算机内置有能够通过计算得出样品的自然倾向性指数I以及R70指数、煤自燃倾向性相关参数的计算程序和数据比较输出程序，工业控制计算机分别通过数据总线接口和数据传输总线与特征参数检测装置(3)、外腔温度传感器(34)、内腔温度传感器(34’)、加热隔板(28)的加热电阻丝电连接，工业控制计算机分别通过数据总线接口Ⅰ(38)和数据传输总线Ⅰ(36)与内腔检测单元(23)、外腔检测单元(23’)电连接，工业控制计算机通过数据总线接口Ⅱ(37)和数据传输总线Ⅱ(35)与外腔温度传感器(34)、内腔温度传感器(34’)电连接，工业控制计算机与电控恒温控制箱(16)电连接。2.根据权利要求1所述的煤自燃多元特征参数的同步对比测定系统，其特征在于，所述的独立式多通道煤样反应装置(2)的轴向方向竖直设置；所述的反应装置外壁(25)、加热隔板(28)和反应装置内壁(26)均是上下两端封闭的筒型结构，且三个筒型结构通过上下对称设置的定位环架(30)自外向内依次同轴套接定位设置，筒型结构的加热隔板(28)上下两端的内侧面与筒型结构的反应装置内壁(26)上下两端的外侧面之间设有气流流通间隙，筒型结构的加热隔板(28)上下两端的外侧面与筒型结构的反应装置外壁(25)上下两端的内侧面之间设有气流流通间隙，加热隔板(28)顶端设有包括内腔体密闭垫片(31’)的内腔盖(32)、反应装置外壁(25)顶端设有包括外腔体密闭垫片(31)的外腔盖(33)，外腔进气口(19’)设置在筒型结构的反应装置外壁(25)的底端、外腔出气口(20’)设置在外腔盖(33)上，内腔进气口(19)设置在筒型结构的加热隔板(28)的底端、内腔出气口(20)设置在内腔盖(32)上。3.根据权利要求2所述的煤自燃多元特征参数的同步对比测定系统，其特征在于，所述的定位环架(30)是石棉网材质、或者定位环架(30)上设有石棉网。4.根据权利要求1或2或3所述的煤自燃多元特征参数的同...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚绪尧，白子明，辛海会，白成武，黄敬，姬有仓，刘益文，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32