高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置及方法，该装置包括煤体反应器、加热控温子系统、配气子系统、数据采集子系统和上位机；该方法包括步骤：一、装入实验煤粒并检验煤体反应器的气密性；二、确定真空气瓶的真空状态；三、松散煤体的高温加热及高温监测；四、配比可燃易爆气体并调节煤体反应器内压力平衡；五、高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合数据的采集及传输；六、高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合的数据分析及存储。本发明专利技术可用于精确测试可燃易爆气体与高温松散煤体爆炸性相互促进关系，并可重复使用，分别确定多种条件下各参数的演化规律，对矿井煤火热动力灾害防治具有重大的指导意义。

Device and method for coupling test of flammable and explosive gas explosion induced by high temperature loose coal

The invention discloses a high temperature coal gas explosion induced flammable explosive coupling test device and method, the device comprises a coal heating reactor, temperature control subsystem, gas distribution subsystem, data acquisition subsystem and host computer; the method comprises the following steps: first, in the experiment and test the air tightness of coal coal particles the reactor body; two, to determine the vacuum vacuum cylinder; high temperature heating, three loose coal and high temperature monitoring; four, the ratio of flammable and explosive gas and adjust the pressure of coal in the reactor balance; five, high temperature coal induced by the collection and transmission of flammable and explosive gas explosion coupled data; six, high temperature loose coal explosion induced coupling of flammable and explosive gas data analysis and storage. The invention can be used for accurate testing of flammable and explosive gas and high-temperature coal explosion of mutual promotion relations, and can be used repeatedly, respectively to determine the evolution law of the parameters under various conditions, is of great significance to the mine hot coal dynamic disaster prevention.

【技术实现步骤摘要】
高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置及方法
本专利技术属于松散煤体诱导可燃气体爆炸
，具体涉及一种高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置及方法。
技术介绍
近年来，随着煤层开采工艺、技术不断进步和深度加大，造成的矿井热动力灾害事故发生极为频繁，其中瓦斯爆炸及煤自燃事故具有隐蔽性强、预测预报不精确、治理难度大、后果严重等显著特点。在煤矿发生的热动力灾害事故中，大多数情况下都有松散煤体有关，其中与松散煤体有关的瓦斯爆炸导致的死亡人数约占80％以上，然而当隐蔽的高温松散煤体不能完全氧化时，会生成CO、C2H4、C2H2等易燃易爆气体，这在一定程度上加重了爆炸危险性及后果。尽管其他易燃易爆气体与松散煤体混合爆炸的特征尚未明确，但是混合后爆炸威力比易燃易爆气体或松散煤体单一因素的爆炸更为强烈，当采空区或巷道甚至是煤层内部高温松散煤体在易燃易爆气体爆燃的影响下会发生多种物理化学反应，生成大量的有毒有害产物并产生较强的冲击波，严重威胁矿工的生命和财产安全。所以，在煤矿灾害事故中，松散煤体存在的易燃易爆气体爆炸事故会对煤矿安全生产造成严重影响，同时也极大程度上制约了煤炭工业前进的步伐。研究易燃易爆气体、松散煤体混合爆炸特性对掌握其破坏规律和防控重特大煤矿灾害事故具有重要意义；然而目前关于这方面的研究很少，因此，现如今缺少一种能开展松散煤体粒度、温度、易燃易爆气体浓度对松散煤体受易燃易爆气体爆炸极限的影响，以及易燃易爆气体松散煤体混合爆炸的压力、温度、气体产物、火焰、烟气云的演化特性的高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置及方法，为煤矿井下重特大热动力灾害事故的防控和救援提供基础参数。
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，提供一种高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置，其设计新颖合理，可用于精确测试可燃易爆气体与高温松散煤体爆炸性相互促进关系，并可重复使用，分别确定多种条件下各参数的演化规律，对矿井煤火热动力灾害防治具有重大的指导意义。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置，其特征在于：包括盛放松散的实验煤粒的煤体反应器、控制实验煤粒温度的加热控温子系统、向所述煤体反应器输送可燃易爆气体的配气子系统、采集所述煤体反应器测试数据的数据采集子系统和用于测试数据分析的上位机，所述煤体反应器包括两端开口且竖向放置的透明容器、封堵透明容器开口的保温塞、固定所述保温塞的紧固件和设置在透明容器内的网篮，实验煤粒设置在网篮内，网篮内侧底部设置有绝缘纸，透明容器的侧壁上设置有泄爆孔，泄爆孔上设置有泄爆管，所述加热控温子系统包括设置在透明容器外的温度控制模块以及均与温度控制模块相接且伸入至网篮内用于加热实验煤粒的电热丝、用于采集实验煤粒的加热温度的测温仪、用于采集加热后实验煤粒产生的热电动势数据的温控电偶丝，温控电偶丝位于网篮外的电偶丝段上设置有温控开关，温度控制模块与上位机连接，所述配气子系统包括自动配气仪以及均与自动配气仪输入气管连通的单性可燃气体瓶和空气瓶，自动配气仪通过输出气管与透明容器底部连通，所述数据采集子系统包括设置在透明容器外侧的图像动态采集仪、伸入透明容器取气并检测透明容器内气体产物成分的气体分析单元、设置在网篮外侧面上的火焰传感器、设置在透明容器外侧壁上的温度传感器和压力传感器，图像动态采集仪和自动配气仪通过同步控制器由上位机控制。上述的高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置，其特征在于：所述保温塞包括封堵透明容器底部的第一保温塞和封堵透明容器顶部的第二保温塞，所述紧固件包括设置在第一保温塞底部固定第一保温塞的第一压板和设置在第二保温塞顶部固定第二保温塞的第二压板，以及用于紧固第一压板和第二压板的螺杆，螺杆紧固第一压板和第二压板的两端均安装有螺帽，网篮通过绝热丝悬吊在第二保温塞底部。上述的高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置，其特征在于：所述火焰传感器通过火焰数据采集仪与上位机连接，温度传感器通过温度巡检仪与上位机连接，压力传感器通过与压力巡检仪与上位机连接。上述的高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置，其特征在于：所述温度传感器和压力传感器的数量均为多个，多个温度传感器沿透明容器长度方向呈直线等间距设置在透明容器外侧壁上，多个压力传感器沿透明容器长度方向呈直线等间距设置在透明容器外侧壁上，透明容器为圆柱状透明容器，多个温度传感器与多个压力传感器对称设置在透明容器的中轴线两侧，透明容器上设置有用于采集透明容器内部压力值的压力表。上述的高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置，其特征在于：所述单性可燃气体瓶的数量为多个，多个单性可燃气体瓶内存放的单性可燃气体各不相同。上述的高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置，其特征在于：所述气体分析单元包括真空气瓶、四通阀和检测真空气瓶内气体成分的气相色谱分析仪，真空气瓶与透明容器连通的管路上、单性可燃气体瓶与自动配气仪连通的管路上、空气瓶与自动配气仪连通的管路上均设置有流量计，流量计的信号输出端与上位机的输入端相接，自动配气仪与透明容器连通的管路上以及透明容器与真空气瓶连通的管路上均设置有逆止阀、用于控制气体流通开关的电磁阀和用于控制气体泄压的三通阀，所述三通阀未接入管路的一端安装有卸压管，四通阀的第一端口与真空气瓶连通，四通阀的第二端口与连接真空气瓶和透明容器的管路连通，四通阀的第三端口与气相色谱分析仪连通，四通阀的第四端口与由上位机控制的抽气泵连通，单性可燃气体瓶和空气瓶上均安装有减压阀、压力测试仪、气瓶开关和密封圈。上述的高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置，其特征在于：所述图像动态采集仪为高速摄影仪，所述高速摄影仪安装在高度可调的三角支架上。同时，本专利技术还公开了一种方法步骤简单、设计合理、可测试高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、装入实验煤粒并检验煤体反应器的气密性：首先，采用滤网过滤实验煤粒，向网篮内放置经电热鼓风干燥箱干燥并用电子天平称量好重量的过滤后的实验煤粒，安装煤体反应器；然后，检验煤体反应器的气密性，在透明容器上设置用于采集透明容器内部压力值的压力表，当压力表采集的透明容器内气压不稳则说明透明容器的密封不够完全，应检查煤体反应器的安装，直至气压稳定；步骤二、确定真空气瓶的真空状态：通过上位机启动四通阀和抽气泵工作，将四通阀的第一端口和第四端口导通，通过与四通阀的第四端口连通的抽气泵将与四通阀的第一端口连通的真空气瓶抽至真空状态；步骤三、松散煤体的高温加热及高温监测：首先，温度控制模块控制伸入至网篮内的电热丝工作，对实验煤粒进行高温加热至温度T；然后，通过测温仪实时采集实验煤粒的实际加热温度，并将实验煤粒的实际加热温度传输至温度控制模块，当实验煤粒的实际加热温度达到温控开关的闭合温度时，温控电偶丝获取实验煤粒的热电动势，并将实验煤粒的热电动势输至温度控制模块；步骤四、配比可燃易爆气体并调节煤体反应器内压力平衡：开启自动配气仪，通过单性可燃气体瓶和空气瓶向自动配气仪内输送含有可燃气体的混合气体，利用自动配气仪配制符合要求的混合气体后输送至透明容器，当透明容器内的混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置，其特征在于：包括盛放松散的实验煤粒(8)的煤体反应器、控制实验煤粒(8)温度的加热控温子系统、向所述煤体反应器输送可燃易爆气体的配气子系统、采集所述煤体反应器测试数据的数据采集子系统和用于测试数据分析的上位机(42)，所述煤体反应器包括两端开口且竖向放置的透明容器(1)、封堵透明容器(1)开口的保温塞、固定所述保温塞的紧固件和设置在透明容器(1)内的网篮(7)，实验煤粒(8)设置在网篮(7)内，网篮(7)内侧底部设置有绝缘纸(15)，透明容器(1)的侧壁上设置有泄爆孔(17)，泄爆孔(17)上设置有泄爆管(18)，所述加热控温子系统包括设置在透明容器(1)外的温度控制模块(9)以及均与温度控制模块(9)相接且伸入至网篮(7)内用于加热实验煤粒(8)的电热丝(14)、用于采集实验煤粒(8)的加热温度的测温仪(13)、用于采集加热后实验煤粒(8)产生的热电动势数据的温控电偶丝(11)，温控电偶丝(11)位于网篮(7)外的电偶丝段上设置有温控开关(12)，温度控制模块(9)与上位机(42)连接，所述配气子系统包括自动配气仪(38)以及均与自动配气仪(38)输入气管连通的单性可燃气体瓶(35)和空气瓶(36)，自动配气仪(38)通过输出气管与透明容器(1)底部连通，所述数据采集子系统包括设置在透明容器(1)外侧的图像动态采集仪、伸入透明容器(1)取气并检测透明容器(1)内气体产物成分的气体分析单元、设置在网篮(7)外侧面上的火焰传感器(29)、设置在透明容器(1)外侧壁上的温度传感器(31)和压力传感器(33)，图像动态采集仪和自动配气仪(38)通过同步控制器(39)由上位机(42)控制。...

【技术特征摘要】
1.高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置，其特征在于：包括盛放松散的实验煤粒(8)的煤体反应器、控制实验煤粒(8)温度的加热控温子系统、向所述煤体反应器输送可燃易爆气体的配气子系统、采集所述煤体反应器测试数据的数据采集子系统和用于测试数据分析的上位机(42)，所述煤体反应器包括两端开口且竖向放置的透明容器(1)、封堵透明容器(1)开口的保温塞、固定所述保温塞的紧固件和设置在透明容器(1)内的网篮(7)，实验煤粒(8)设置在网篮(7)内，网篮(7)内侧底部设置有绝缘纸(15)，透明容器(1)的侧壁上设置有泄爆孔(17)，泄爆孔(17)上设置有泄爆管(18)，所述加热控温子系统包括设置在透明容器(1)外的温度控制模块(9)以及均与温度控制模块(9)相接且伸入至网篮(7)内用于加热实验煤粒(8)的电热丝(14)、用于采集实验煤粒(8)的加热温度的测温仪(13)、用于采集加热后实验煤粒(8)产生的热电动势数据的温控电偶丝(11)，温控电偶丝(11)位于网篮(7)外的电偶丝段上设置有温控开关(12)，温度控制模块(9)与上位机(42)连接，所述配气子系统包括自动配气仪(38)以及均与自动配气仪(38)输入气管连通的单性可燃气体瓶(35)和空气瓶(36)，自动配气仪(38)通过输出气管与透明容器(1)底部连通，所述数据采集子系统包括设置在透明容器(1)外侧的图像动态采集仪、伸入透明容器(1)取气并检测透明容器(1)内气体产物成分的气体分析单元、设置在网篮(7)外侧面上的火焰传感器(29)、设置在透明容器(1)外侧壁上的温度传感器(31)和压力传感器(33)，图像动态采集仪和自动配气仪(38)通过同步控制器(39)由上位机(42)控制。2.按照权利要求1所述的高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置，其特征在于：所述保温塞包括封堵透明容器(1)底部的第一保温塞(2-1)和封堵透明容器(1)顶部的第二保温塞(2-2)，所述紧固件包括设置在第一保温塞(2-1)底部固定第一保温塞(2-1)的第一压板(3-1)和设置在第二保温塞(2-2)顶部固定第二保温塞(2-2)的第二压板(3-2)，以及用于紧固第一压板(3-1)和第二压板(3-2)的螺杆(4)，螺杆(4)紧固第一压板(3-1)和第二压板(3-2)的两端均安装有螺帽(5)，网篮(7)通过绝热丝(6)悬吊在第二保温塞(2-2)底部。3.按照权利要求1所述的高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置，其特征在于：所述火焰传感器(29)通过火焰数据采集仪(30)与上位机(42)连接，温度传感器(31)通过温度巡检仪(32)与上位机(42)连接，压力传感器(33)通过与压力巡检仪(34)与上位机(42)连接。4.按照权利要求3所述的高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置，其特征在于：所述温度传感器(31)和压力传感器(33)的数量均为多个，多个温度传感器(31)沿透明容器(1)长度方向呈直线等间距设置在透明容器(1)外侧壁上，多个压力传感器(33)沿透明容器(1)长度方向呈直线等间距设置在透明容器(1)外侧壁上，透明容器(1)为圆柱状透明容器，多个温度传感器(31)与多个压力传感器(33)对称设置在透明容器(1)的中轴线两侧，透明容器(1)上设置有用于采集透明容器(1)内部压力值的压力表(16)。5.按照权利要求1所述的高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置，其特征在于：所述单性可燃气体瓶(35)的数量为多个，多个单性可燃气体瓶(35)内存放的单性可燃气体各不相同。6.按照权利要求1所述的高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置，其特征在于：所述气体分析单元包括真空气瓶(26)、四通阀(24)和检测真空气瓶(26)内气体成分的气相色谱分析仪(28)，真空气瓶(26)与透明容器(1)连通的管路上、单性可燃气体瓶(35)与自动配气仪(38)连通的管路上、空气瓶(36)与自动配气仪(38)连通的管路上均设置有流量计(22)，流量计(22)的信号输出端与上位机(42)的输入端相接，自动配气仪(38)与透明容器(1)连通的管路上以及透明容器(1)与真空气瓶(26)连通的管路上均设置有逆止阀、用于控制气体流通开关的电磁阀和用于控制气体泄压的三通阀，所述三通阀未接入管路的一端安装有卸压管，四通阀(24)的第一端口...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秋红，李海涛，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61