本发明专利技术公开了一种煤自燃发火过程中高温阶段光谱测试试验系统，包括恒温炉、煤样罐、恒温炉升降机构、供气系统和温度控制柜；恒温炉包括恒温炉炉体、恒温炉炉盖、炉膛和加热单元；煤样罐由罐体和罐盖组成，罐体的中部设置有煤样罐石英玻璃观测孔；恒温炉升降机构包括支撑框架、升降机、电机、轴转向器、第一传动轴、第二传动轴和升降座，支撑框架上安装有四根导向柱；供气系统包括空气气源、干燥管、稳压阀、气体质量流量计和预热管；本发明专利技术还公开了一种煤自燃发火过程中高温阶段光谱测试试验方法。本发明专利技术设计新颖合理，实现方便，使用操作方便，温度控制精确，能够真实地反映煤自燃高温条件下的煤样分子结构变化情况，实用性强，便于推广使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤自燃实验
，具体涉及一种煤自燃发火过程中高温阶段光谱测试试验系统及方法。
技术介绍
煤自然发火特性的最基本的影响因素是煤体分子结构，因此研究煤分子结构对最终解释煤自然发火特性具有重要意义。对于煤自然发火过程中煤体中分子结构的变化，多数研究者使用傅立叶变换红外光谱分析(FTIR)方法对影响煤反应性的官能团进行了定量分析。这种方法虽能定性定量揭示出煤分子结构中存在的官能团，然而该方法一般选用实验过程中一定温度阶段的煤样制成压片样品，进而应用傅里叶变换红外光谱分析仪进行分析实验，且该方法仅能分析出试验样品的官能团而不能分析出其整体分子结构。因此有必要使用其他试验方法作为补充，进一步分析试验煤样的分子结构。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种、设计新颖合理、实现方便且成本低、使用操作方便、温度控制精确、能够真实地反映煤自燃高温条件下的煤样分子结构变化情况、实用性强、使用效果好、便于推广使用的煤自燃发火过程中高温阶段光谱测试试验系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种煤自燃发火过程中高温阶段光谱测试试验系统，其特征在于：包括恒温炉和设置在恒温炉内且用于放置煤样的煤样罐，以及恒温炉升降机构、供气系统和温度控制柜；所述恒温炉包括立方体形状的恒温炉炉体和设置在所述恒温炉炉体上方的恒温炉炉盖，所述恒温炉炉盖上设置有第一通孔，所述第一通孔上设置有用于密封第一通孔的堵头，所述恒温炉炉盖与所述恒温炉炉体闭合后的所述恒温炉炉体内部空间为炉膛，所述炉膛内四个侧面上和炉膛内底部均设置有加热单元，所述恒温炉炉体上设置有恒温炉石英玻璃观测孔，所述恒温炉炉体包括位于所述炉膛外侧的陶瓷纤维层、位于陶瓷纤维层外侧的碳钢层和位于碳钢层外侧的不锈钢层，所述陶瓷纤维层与碳钢层之间设置有第一间隙，所述碳钢层与不锈钢层之间设置有第二间隙，所述第一间隙为真空间隙；所述煤样罐由通过螺栓密闭连接的罐体和罐盖组成，所述罐体的中部设置有煤样罐石英玻璃观测孔，所述罐体由内层罐体和外层罐体构成，所述内层罐体和外层罐体之间的间隙内设置有进气管，所述进气管的下端穿入内层罐体内部，所述进气管的上端伸出到内层罐体和外层罐体之间的间隙外部，所述罐盖上设置有下端伸入内层罐体内部的出气管，所述进气管的上端和出气管的上端均从第一通孔穿出到所述恒温炉炉体外部；所述恒温炉升降机构包括支撑框架和分别安装在支撑框架下部左右两侧中间位置处的两个升降机，所述支撑框架的下部后侧安装有用于带动两个升降机同步运动的电机，所述支撑框架的下部后侧左拐角处和右拐角处均安装有轴转向器，两个所述升降机分别通过两根第一传动轴与两个轴转向器连接，两个所述轴转向器分别通过两根第二传动轴与电机的输出轴连接，两个所述升降机上固定连接有升降座，所述温度控制柜和所述恒温炉炉体均安装在升降座顶部，所述恒温炉炉盖悬挂设置在支撑框架的顶部且位于所述恒温炉炉体的正上方，所述支撑框架上安装有分别位于升降座的四个角位置处且用于对升降座的升降进行导向的四根导向柱，所述支撑框架上安装有用于对升降座上升到极限位置进行限位的上限位开关和用于对升降座下降到极限位置进行限位的下限位开关；所述恒温炉升降机构上安装有观测头正对恒温炉石英玻璃观测孔设置的紫外分析仪；所述供气系统包括依次连接的空气气源、干燥管、稳压阀、气体质量流量计和预热管，所述进气管的上端与预热管连接；所述温度控制柜内设置有控制器、煤样罐内温度温控表和煤样罐外温度温控表，所述控制器、煤样罐内温度温控表和煤样罐外温度温控表均通过电源开关与电源连接，所述煤样罐内温度温控表的输入端接有用于对所述煤样罐内部温度进行实时检测的第一测温探头，所述煤样罐外温度温控表的输入端接有用于对所述煤样罐外部温度进行实时检测的第二测温探头，所述第一测温探头和第二测温探头均设置在所述恒温炉炉体的侧壁上，所述第一测温探头伸入煤样罐内部，所述煤样罐内温度温控表的输出端接有可控硅，所述加热单元与可控硅的输出端连接，所述煤样罐外温度温控表的输出端接有超温指示灯；所述上限位开关和下限位开关均与控制器的输入端连接，所述控制器的输入端还接有上升控制按钮和下降控制按钮，所述控制器的输出端接有电机驱动器，所述电机与电机驱动器的输出端连接。上述的煤自燃发火过程中高温阶段光谱测试试验系统，其特征在于：所述第一通孔的形状为管状，所述第一通孔的上端面高于恒温炉炉盖的上表面。上述的煤自燃发火过程中高温阶段光谱测试试验系统，其特征在于：所述罐体的形状为圆柱形，所述内层罐体和外层罐体均由碳硅材料制成，所述进气管和出气管均由紫铜材料制成。上述的煤自燃发火过程中高温阶段光谱测试试验系统，其特征在于：所述空气气源为压缩空气瓶或无油空气泵。上述的煤自燃发火过程中高温阶段光谱测试试验系统，其特征在于：所述恒温炉炉体的形状为长方体形，所述第一测温探头设置在所述恒温炉炉体的长度方向的侧壁上，所述第二测温探头的数量为两个且分别设置在所述恒温炉炉体的宽度方向的两个侧壁上，相应所述煤样罐外温度温控表的数量和超温指示灯的数量均为两个；所述第一测温探头和第二测温探头均为铂铑热电偶。上述的煤自燃发火过程中高温阶段光谱测试试验系统，其特征在于：位于所述炉膛底部的陶瓷纤维层上设置有耐火砖，所述加热单元为加热电阻丝，所述炉膛内四个侧面上的所述加热电阻丝镶嵌在陶瓷纤维层上，所述炉膛内底部的加热电阻丝镶嵌在耐火砖上。上述的煤自燃发火过程中高温阶段光谱测试试验系统，其特征在于：所述罐体的中部设置有与煤样罐石英玻璃观测孔相对设置的第二通孔，所述第一测温探头通过穿入所述第二通孔中的方式伸入煤样罐内部。本专利技术还公开了一种方法步骤简单、实现方便、能够真实地反映煤自燃高温条件下的煤样分子结构变化情况、实用性强、使用效果好的煤自燃发火过程中高温阶段光谱测试试验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将破碎、筛分好的煤样装入内层罐体内部，然后将所述罐体和罐盖密闭；步骤二、按下电源开关，并按下下降控制按钮，所述控制器通过电机驱动器驱动电机转动，电机带动两个升降机下降，两个升降机带动升降座下降，所述恒温炉炉体随升降座下降，当下限位开关检测到升降座下降到极限位置时，输出信号给控制器，控制器停止通过电机驱动器驱动电机转动，所述恒温炉炉体下降到了最低，与恒温炉炉盖分离，将所述煤样罐放置到所述恒温炉炉体内，并调整煤样罐的位置，使煤样罐石英玻璃观测孔对准恒温炉石英玻璃观测孔，去掉用于密封第一通孔的堵头，将进气管的上端和出气管的上端均从第一通孔穿出到所述恒温炉炉体外部，将进气管的上端与预热管连接，并将第一测温探头穿过所述第二通孔伸入内层罐体内部，然后对第一通孔进行密闭处理；步骤三、按下上升控制按钮，所述控制器通过电机驱动器驱动电机转动，电机带动两个升降机上升，两个升降机带动升降座上升，所述恒温炉炉体随升降座上升，当上限位开关检测到升降座上升到极限位置时，输出信号给控制器，控制器停止通过电机驱动器驱动电机转动，所述恒温炉炉体上升到了最高，与恒温炉炉盖闭合；步骤四、将紫外分析仪安装到升降座上，使紫外分析仪的观测头正对恒温炉石英玻璃观测孔；步骤五、操作煤样罐内温度温控表，设定所述煤样罐内的温度上限值，操作煤样罐外温度温控表，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种煤自燃发火过程中高温阶段光谱测试试验系统，其特征在于：包括恒温炉(1)和设置在恒温炉(1)内且用于放置煤样(13)的煤样罐(14)，以及恒温炉升降机构、供气系统和温度控制柜(21)；所述恒温炉(1)包括立方体形状的恒温炉炉体(23)和设置在所述恒温炉炉体(23)上方的恒温炉炉盖(22)，所述恒温炉炉盖(22)上设置有第一通孔(5)，所述第一通孔(5)上设置有用于密封第一通孔(5)的堵头，所述恒温炉炉盖(22)与所述恒温炉炉体(23)闭合后的所述恒温炉炉体(23)内部空间为炉膛(4)，所述炉膛(4)内四个侧面上和炉膛(4)内底部均设置有加热单元(12)，所述恒温炉炉体(23)上设置有恒温炉石英玻璃观测孔(26)，所述恒温炉炉体(23)包括位于所述炉膛(4)外侧的陶瓷纤维层(27)、位于陶瓷纤维层(27)外侧的碳钢层(2)和位于碳钢层(2)外侧的不锈钢层(3)，所述陶瓷纤维层(27)与碳钢层(2)之间设置有第一间隙(6)，所述碳钢层(2)与不锈钢层(3)之间设置有第二间隙(50)，所述第一间隙(6)为真空间隙；所述煤样罐(14)由通过螺栓密闭连接的罐体和罐盖(15)组成，所述罐体的中部设置有煤样罐石英玻璃观测孔(11)，所述罐体由内层罐体(8)和外层罐体(7)构成，所述内层罐体(8)和外层罐体(7)之间的间隙内设置有进气管(9)，所述进气管(9)的下端穿入内层罐体(8)内部，所述进气管(9)的上端伸出到内层罐体(8)和外层罐体(7)之间的间隙外部，所述罐盖(15)上设置有下端伸入内层罐体(8)内部的出气管(10)，所述进气管(9)的上端和出气管(10)的上端均从第一通孔(5)穿出到所述恒温炉炉体(23)外部；所述恒温炉升降机构包括支撑框架(28)和分别安装在支撑框架(28)下部左右两侧中间位置处的两个升降机(29)，所述支撑框架(28)的下部后侧安装有用于带动两个升降机(29)同步运动的电机(30)，所述支撑框架(28)的下部后侧左拐角处和右拐角处均安装有轴转向器(31)，两个所述升降机(29)分别通过两根第一传动轴(32)与两个轴转向器(31)连接，两个所述轴转向器(31)分别通过两根第二传动轴(33)与电机(30)的输出轴连接，两个所述升降机(29)上固定连接有升降座(34)，所述温度控制柜(21)和所述恒温炉炉体(23)均安装在升降座(34)顶部，所述恒温炉炉盖(22)悬挂设置在支撑框架(28)的顶部且位于所述恒温炉炉体(23)的正上方，所述支撑框架(28)上安装有分别位于升降座(34)的四个角位置处且用于对升降座(34)的升降进行导向的四根导向柱(35)，所述支撑框架(28)上安装有用于对升降座(34)上升到极限位置进行限位的上限位开关(36)和用于对升降座(34)下降到极限位置进行限位的下限位开关(37)；所述恒温炉升降机构上安装有观测头正对恒温炉石英玻璃观测孔(26)设置的紫外分析仪(38)；所述供气系统包括依次连接的空气气源(16)、干燥管(17)、稳压阀(18)、气体质量流量计(19)和预热管(20)，所述进气管(9)的上端与预热管(20)连接；所述温度控制柜(21)内设置有控制器(39)、煤样罐内温度温控表(40)和煤样罐外温度温控表(41)，所述控制器(39)、煤样罐内温度温控表(40)和煤样罐外温度温控表(41)均通过电源开关(42)与电源(43)连接，所述煤样罐内温度温控表(40)的输入端接有用于对所述煤样罐(14)内部温度进行实时检测的第一测温探头(24)，所述煤样罐外温度温控表(41)的输入端接有用于对所述煤样罐(14)外部温度进行实时检测的第二测温探头(25)，所述第一测温探头(24)和第二测温探头(25)均设置在所述恒温炉炉体(23)的侧壁上，所述第一测温探头(24)伸入煤样罐(14)内部，所述煤样罐内温度温控表(40)的输出端接有可控硅(44)，所述加热单元(12)与可控硅(44)的输出端连接，所述煤样罐外温度温控表(41)的输出端接有超温指示灯(45)；所述上限位开关(36)和下限位开关(37)均与控制器(39)的输入端连接，所述控制器(39)的输入端还接有上升控制按钮(46)和下降控制按钮(47)，所述控制器(39)的输出端接有电机驱动器(48)，所述电机(30)与电机驱动器(48)的输出端连接。...
【技术特征摘要】
1.一种煤自燃发火过程中高温阶段光谱测试试验系统，其特征在于：包括恒温炉(1)和设置在恒温炉(1)内且用于放置煤样(13)的煤样罐(14)，以及恒温炉升降机构、供气系统和温度控制柜(21)；所述恒温炉(1)包括立方体形状的恒温炉炉体(23)和设置在所述恒温炉炉体(23)上方的恒温炉炉盖(22)，所述恒温炉炉盖(22)上设置有第一通孔(5)，所述第一通孔(5)上设置有用于密封第一通孔(5)的堵头，所述恒温炉炉盖(22)与所述恒温炉炉体(23)闭合后的所述恒温炉炉体(23)内部空间为炉膛(4)，所述炉膛(4)内四个侧面上和炉膛(4)内底部均设置有加热单元(12)，所述恒温炉炉体(23)上设置有恒温炉石英玻璃观测孔(26)，所述恒温炉炉体(23)包括位于所述炉膛(4)外侧的陶瓷纤维层(27)、位于陶瓷纤维层(27)外侧的碳钢层(2)和位于碳钢层(2)外侧的不锈钢层(3)，所述陶瓷纤维层(27)与碳钢层(2)之间设置有第一间隙(6)，所述碳钢层(2)与不锈钢层(3)之间设置有第二间隙(50)，所述第一间隙(6)为真空间隙；所述煤样罐(14)由通过螺栓密闭连接的罐体和罐盖(15)组成，所述罐体的中部设置有煤样罐石英玻璃观测孔(11)，所述罐体由内层罐体(8)和外层罐体(7)构成，所述内层罐体(8)和外层罐体(7)之间的间隙内设置有进气管(9)，所述进气管(9)的下端穿入内层罐体(8)内部，所述进气管(9)的上端伸出到内层罐体(8)和外层罐体(7)之间的间隙外部，所述罐盖(15)上设置有下端伸入内层罐体(8)内部的出气管(10)，所述进气管(9)的上端和出气管(10)的上端均从第一通孔(5)穿出到所述恒温炉炉体(23)外部；所述恒温炉升降机构包括支撑框架(28)和分别安装在支撑框架(28)下部左右两侧中间位置处的两个升降机(29)，所述支撑框架(28)的下部后侧安装有用于带动两个升降机(29)同步运动的电机(30)，所述支撑框架(28)的下部后侧左拐角处和右拐角处均安装有轴转向器(31)，两个所述升降机(29)分别通过两根第一传动轴(32)与两个轴转向器(31)连接，两个所述轴转向器(31)分别通过两根第二传动轴(33)与电机(30)的输出轴连接，两个所述升降机(29)上固定连接有升降座(34)，所述温度控制柜(21)和所述恒温炉炉体(23)均安装在升降座(34)顶部，所述恒温炉炉盖(22)悬挂设置在支撑框架(28)的顶部且位于所述恒温炉炉体(23)的正上方，所述支撑框架(28)上安装有分别位于升降座(34)的四个角位置处且用于对升降座(34)的升降进行导向的四根导向柱(35)，所述支撑框架(28)上安装有用于对升降座(34)上升到极限位置进行限位的上限位开关(36)和用于对升降座(34)下降到极限位置进行限位的下限位开关(37)；所述恒温炉升降机构上安装有观测头正对恒温炉石英玻璃观测孔(26)设置的紫外分析仪(38)；所述供气系统包括依次连接的空气气源(16)、干燥管(17)、稳压阀(18)、气体质量流量计(19)和预热管(20)，所述进气管(9)的上端与预热管(20)连接；所述温度控制柜(21)内设置有控制器(39)、煤样罐内温度温控表(40)和煤样罐外温度温控表(41)，所述控制器(39)、煤样罐内温度温控表(40)和煤样罐外温度温控表(41)均通过电源开关(42)与电源(43)连接，所述煤样罐内温度温控表(40)的输入端接有用于对所述煤样罐(14)内部温度进行实时检测的第一测温探头(24)，所述煤样罐外温度温控表(41)的输入端接有用于对所述煤样罐(14)外部温度进行实时检测的第二测温探头(25)，所述第一测温探头(24)和第二测温探头(25)均设置在所述恒温炉炉体(23)的侧壁上，所述第一测温探头(24)伸入煤样罐(14)内部，所述煤样罐内温度温控表(40)的输出端接有可控硅(44)，所述加热单元(12)与可控硅(44)的输出端连接，所述煤样罐外温度温控表(41)的输出端接有超温指示灯(45)；所述上限位开关(36)和下限位开关(37)均与控制器(39)的输入端连接，所述控制器(39)的输入端还接有上升控制按钮(46)和下降控制按钮(47)，所述控制器(39)的输出端接有电机驱动器(48)，所述电机(30)与电机驱动器(48)的输出端连接。2.按照权利要求1所述的煤自燃发火过程中高温阶段光谱测试试验系统，其特征在于：所述第一通孔(5)的形状为管状，所述第一通孔(5)的上端面高于恒温炉炉盖(22)的上表面。3.按照权利要求1所述的煤自燃发火过程中高温阶段光谱测试试验系统，其特征在于：所述罐体的形状为圆柱形，所述内层罐体(8)和外层罐体(7)均由碳硅材料制成，所述进气管(9)和出气管(10)均由紫铜材料制成。4.按照权利要求1所述的煤自燃发火过程中高温阶段光谱测试试验...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘文永，金永飞，程方明，郭军，文虎，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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