一种测量煤低温氧化发热率的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种测量煤低温氧化发热率的装置，包括加热炉，加热炉底部铺设有加热器，加热炉中央设有圆柱形煤样罐，所述圆柱形煤样罐的煤样高度h/底面半径R大于6，加热炉内和圆柱形煤样罐内插入热电偶，圆柱形煤样罐底部通有进气管，进气管通过空气流量计与外部空压机连接，加热器与计算机连接，由计算机进行程序加热控制，热电偶与计算机连接，热电偶采集数据由计算机进行存储。本实用新型专利技术采用装置设计一种特定的方式对煤炭进行加热氧化，并对升温过程进行测量；然后对该特定方式进行理论分析，推导出煤氧化放热率的表达式；最后利用测量的数据就可以计算出煤低温氧化放热率的大小。

A device for measuring the heating rate of coal at low temperature

【技术实现步骤摘要】
一种测量煤低温氧化发热率的装置
本技术属于煤炭发热率测量
，具体涉及一种测量煤低温氧化发热率的装置。
技术介绍
煤是一种重要的燃料和化工原料，在我国一次能源消费中占70％左右。煤炭在开采、堆放储存、运输等过程中会存在自然发火的现象，能造成严重的社会危害和环境污染。煤炭自燃的原因是在各温度下煤都能跟氧气发生反应并放出热量。尤其是，在低温下，煤就能同空气中的氧气反应而积热，使得温度不断升高。如果煤炭的散热量大于产热量，那么不会形成自燃；反之如果煤炭的散热量小于产热量，那么煤炭温度会不断升高而形成自燃。煤炭氧化放热是自燃发生的内因，因此，煤炭自燃性的强弱主要取决于该煤样在低温下氧化发热率的大小。在我国统配和重点煤矿中，存在自然发火危险的矿井占总矿井数的46～49％，自然发火煤层占累计可采煤层数的60％，因此防治煤自燃是煤炭生产中的一项重要工作。矿井中的煤炭自燃具有以下几个特点：(1)煤自燃发生涉及的因素很多，包括煤自身的氧化自燃性，遗煤厚度、粒度、含水率、孔隙率、透气性，以及漏风条件、氧气浓度等等；(2)煤自燃的潜伏期很长，会达到几个月甚至几年；(3)在潜伏期很难判断是否会发生自燃。基于以上特点，为满足实际煤自燃防治需要，对煤自燃性的检测方法应同时具备指标直观、结果有效、数据准确、测试快速等的特点。目前我国的标准检测方法是GBT20104-2006《煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法》，该国标方法具有指标直观、数据准确、测试快速的特点，但业界内普遍认为该方法可以较好地用于参考，结果则不够准确和有效，也有大量的文献对此进行了分析讨论。在理论上，绝热氧化升温法被认为是较好的方法。该方法与本技术方法类似地考虑了煤的氧化放热性。该方法具有指标直观、结果有效的特点，但在具有应用中目前还无法保证测量数据的准确性，和测试时间的快速性。该方法的核心条件是“绝热”，手段是人为地加热平衡。但由于低温下煤的氧化放热量非常弱，微小的加热误差都会使真实值完全被湮灭。另外测试时间也无法预先控制，完全取决于煤低温氧化反应的发展，可能需要几十小时，几天，甚至百千克以上的煤样需要数个月。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供一种测量煤低温氧化发热率的装置。本技术采用装置设计一种特定的方式对煤炭进行加热氧化，并对升温过程进行测量；然后对该特定方式进行理论分析，推导出煤氧化发热率的表达式；最后利用测量的数据就可以计算出煤低温氧化发热率的大小。术语解释：低温：本技术中低温指室温～100℃。为实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种测量煤低温氧化发热率的装置，包括加热炉，加热炉底部铺设有加热器，加热炉中央设有圆柱形煤样罐，所述圆柱形煤样罐的煤样高度h/底面半径R大于6，加热炉内和圆柱形煤样罐内插入热电偶，圆柱形煤样罐底部通有进气管，进气管通过空气流量计与外部空压机连接，加热器与计算机连接，由计算机进行程序加热控制，热电偶与计算机连接，热电偶采集数据由计算机进行存储。进一步，加热器上盖有带孔洞的铁板。进一步，圆柱形煤样罐为双底结构，包括下底和上底，下底为圆柱形煤样罐的密闭底部，在下底上方设置有上底，上底上均匀设置若干孔洞。进一步，圆柱形煤样罐的下底和上底之间通入进气管。进一步，加热炉中间放置第一热电偶，对炉内温度进行监测；圆柱形煤样罐内在中间高度平面上r＝0和r＝R/2处分别插入第二热电偶和第三热电偶，对圆柱形煤样罐内进行温度测量。进一步，所述空气流量计调整空气流速为10ml/min。与现有技术相比，本技术的有益效果为：(1)本技术中的加热炉可实现电脑控制的程序加热，包括线性升温加热、恒温加热、设定升温曲线的加热等。(2)本技术中的电加热器上设置多孔罩板，可以屏蔽热辐射，实现纯粹的空气浴加热。(3)本技术中的煤样罐设计为双层底结构，下底密闭，上底均匀设置诸多小孔。上底以上为煤样装载空间，上下底之间为外加气流通入空间，气流再经过上底的小孔均匀进入煤样内部与煤发生氧化反应。(4)由于煤自燃发生涉及的因素很多，很复杂，并且煤自燃的潜伏期很长，而且在潜伏期很难判断是否会发生自燃，因此在煤炭生产、储存、运输中需要一种指标直观、结果有效、数据准确、测试快速的检测方法来判断煤自燃性的强弱和氧化发热率的大小。本技术测试方法最终给出煤样在各温度下的单一氧化放热曲线及数值，指标直观。煤自燃发生的决定性因素是煤低温下氧化发热率的大小，因此本方法测量反应放热量从理论上就保证了有效性。本方法不涉及非常严格的“绝热”等难以实现的条件，只要保证加热炉按程序进行线性升温，各次测试中空气流量保持相同，以及煤样温度值能准确测量就可以保证最后数据结果的准确性，而这些都是可以很好地实现的。本方法的测试时间是依据程序人为设定的，有确定的时间长度，可以是几十分钟或几小时。本方法具有良好效果，能满足煤低温氧化放热量测量和自燃性强弱判断的要求，便于推广应用。附图说明图1为本技术测量煤低温氧化发热率的装置示意图；图2为本技术实施例1测试温度结果；图3为本技术实施例2测试温度结果；图4为本技术实施例1氧化发热率结果；图5为本技术实施例2氧化发热率结果；图中：1-加热炉，2-加热器，3-圆柱形煤样罐，31-下底，32-上底，33-孔洞，4-热电偶，41-第一热电偶，42-第二热电偶，43-第三热电偶，5-进气管，6-空气流量计，7-空压机，8-铁板。具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术作进一步的详细说明。图1为本技术测量煤低温氧化发热率的装置。如图1所示，一种测量煤低温氧化发热率的装置，包括加热炉1，加热炉1底部铺设有加热器2，加热炉1中央放置有圆柱形煤样罐3，例如可以在加热器2上方固定设置金属网托架，将圆柱形煤样罐3放置在金属网托架上即可。其中，加热炉1为煤样提供测定的空间，为保证测定条件更严谨，结果更准确，在加热器2上盖有带孔洞的铁板8，实现热空气的对流，同时阻挡加热器2的辐射，保证对试样的加热是纯粹的空气加热，使加热炉1为空气浴式的加热炉，加热器2优选为电阻丝加热器，加热器2与计算机连接，由计算机进行程序加热控制，可实现加热炉1的不同速率线性升温加热、定温加热、确定曲线升温加热等模式。其中，所述圆柱形煤样罐3中煤样高度h/底面半径R大于6，这样设置可以使轴向z方向传热相对较小可忽略，便于对氧化发热率的计算。为使圆柱形煤样罐3内的煤样均匀受热，优选将圆柱形煤样罐3设计为双底结构，下底31为圆柱形煤样罐3的密闭底部，在下底31上方设置有上底32，上底32上均匀设置若干孔洞33，这样，上底32以上为煤样装载空间，上底32、下底31之间为外加气流通入的空间，气流再经过上底32的孔洞33均匀进入煤样内部，保证了煤样的均匀受热。该装置还包括，在圆柱形煤样罐3底部通有进气管5，具体的是，进气管5通入上底32与下底31之间的空间内，进气管5通过空气流量计6与外部空压机7连接，其中，所述空气流量计6调整空气流速为10ml/min。该装置还包括对煤样的温度采集，在加热炉1内和圆柱形煤样罐3内插入热电偶4，加热炉1中间放置第一热电偶41，对炉内温度进行监测；圆柱形煤样罐3内在中间高度平面上r＝0和r＝R/2处分别插入第二热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量煤低温氧化发热率的装置，其特征在于，包括加热炉，加热炉底部铺设有加热器，加热炉中央设有圆柱形煤样罐，所述圆柱形煤样罐的煤样高度h/ 底面半径R大于6，加热炉内和圆柱形煤样罐内插入热电偶，圆柱形煤样罐底部通有进气管，进气管通过空气流量计与外部空压机连接，加热器与计算机连接，由计算机进行程序加热控制，热电偶与计算机连接，热电偶采集数据由计算机进行存储。

【技术特征摘要】
1.一种测量煤低温氧化发热率的装置，其特征在于，包括加热炉，加热炉底部铺设有加热器，加热炉中央设有圆柱形煤样罐，所述圆柱形煤样罐的煤样高度h/底面半径R大于6，加热炉内和圆柱形煤样罐内插入热电偶，圆柱形煤样罐底部通有进气管，进气管通过空气流量计与外部空压机连接，加热器与计算机连接，由计算机进行程序加热控制，热电偶与计算机连接，热电偶采集数据由计算机进行存储。2.根据权利要求1所述的一种测量煤低温氧化发热率的装置，其特征在于，加热器上盖有带孔洞的铁板。3.根据权利要求1所述的一种测量煤低温氧化发热率的装置，其特征在于，圆柱形煤样罐为双底结...

【专利技术属性】
技术研发人员：路长，刘洋，汪莉霞，王小康，潘荣锟，余明高，王鸿波，贾海林，王健，裴蓓，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：河南,41