本实用新型专利技术公开了一种无参比气顺磁压差法实时监测煤自燃过程氧浓度的装置，包括气源系统、程序升温箱和顺磁压力式测氧系统；程序升温箱内设置有预热铜管、加热部件和多个盛煤炉体，加热部件与设置于程序升温箱表面的温度调节控制面板连接，盛煤炉体中部设置有感温探头，感温探头与设置于程序升温箱表面的温度显示仪连接，盛煤炉体顶部设置有出气管，盛煤炉体底部设置有进气管，进气管内设置有气流分配孔，预热铜管与进气管相连。本实用的装置无需精氮、精氧等参比气，直接以两侧炉体煤自燃过程中产生的气体作为对比，具有自动化程度高、响应快速、气体净化干燥、运行成本低的优点。运行成本低的优点。运行成本低的优点。
【技术实现步骤摘要】
一种无参比气顺磁压差法实时监测煤自燃过程氧浓度的装置
[0001]本技术属于煤自燃特性参数测定装置
，具体涉及一种无参比气顺磁压差法实时监测煤自燃过程氧浓度的装置。
技术介绍
[0002]煤炭自燃是自然界存在的一种客观现象，世界上许多国家都面临着严重的煤火灾害问题。以我国为例，由于煤炭自燃而引起的火灾占矿井火灾事故的85％以上。煤自燃是一个复杂的物理化学过程，其中物理变化包含有气体的吸附、脱附、水分的蒸发与凝结、热传导、煤体的升温、结构的松散等；化学变化包含有煤表面分子中各种活性结构与氧发生化学吸附和化学反应，生成各种含氧基团及产生多种气体，同时伴随着热效应的产生。煤自燃事故的发生与氧气有着密切联系，连续的供氧条件即为煤自燃的必要条件之一，因此实时、迅速的监测氧气浓度对于煤自燃的预测尤为重要。
[0003]现行的煤自燃参数测试系统中，主要采用气相色谱仪对氧气浓度进行测试。该装置操作较为复杂，测气周期长，需通过人工采样、记录等方式获取气体浓度参数。人工取气过程容易受外界环境影响，气体中的水分、杂质等易损伤气相色谱仪内部结构，从而使得氧气浓度测试结果的准确性降低；而且气相色谱仪测气所需时间一般在10min以上，无法实时反映煤自燃过程的耗氧量，更无法通过特性参数测算迅速预测煤的氧化自燃进程。
技术实现思路
[0004]针对上述现有技术，本技术提供一种无参比气顺磁压差法实时监测煤自燃过程氧浓度的装置，以解决现有测试方法操作复杂、测气周期长、易受环境影响、测试准确性低、无法实时反映煤自燃过程的耗氧量等问题。
[0005]为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案是：提供一种无参比气顺磁压差法实时监测煤自燃过程氧浓度的装置，包括气源系统、程序升温箱和顺磁压力式测氧系统；程序升温箱内设置有预热铜管、加热部件和多个盛煤炉体，加热部件与设置于程序升温箱表面的温度调节控制面板连接，盛煤炉体中部设置有感温探头，感温探头与设置于程序升温箱表面的温度显示仪连接，盛煤炉体顶部设置有出气管，盛煤炉体底部设置有进气管，进气管内设置有气流分配孔，预热铜管与进气管相连。
[0006]本实用采取上述技术方案的有益效果是：程序升温箱用于给盛煤炉体中的煤自燃提供受热环境。实验气源经预热铜管预热后，温度与温箱达到一致，再从进气管进入，经气流分配孔均匀分流后，进入盛煤炉体反应，再从顶部出气管流出。箱体外部设有温度调节控制面板和温度显示仪，温度显示仪与设置于盛煤炉体内的感温探头连接，从而检测煤自燃的温度。温度调节控制面板可根据温度显示仪上的温度，调控箱体内的加热棒进行加热，从而改变箱内温度。
[0007]在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。
[0008]进一步，加热部件为加热棒，加热棒设置于程序升温箱底部并横贯整个程序升温
箱体。
[0009]本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：加热棒设置于程序升温箱底部并横贯整个程序升温箱体，可以使箱体内预热管路与炉体温度保持一致。
[0010]进一步，盛煤炉体底部通过支架固定于程序升温箱内，盛煤炉体底部和顶部均设置有2～4cm的自由空间，盛煤炉体底部设置有金属细网。
[0011]本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：支架可以使盛煤炉体更加稳定，自由空间用以保持气流在炉体内的均匀流动，底部的金属细网可以防止煤粒堵塞气体管路。
[0012]进一步，感温探头为螺旋式感温探头，螺旋式感温探头与盛煤炉体的炉壁螺旋连接。
[0013]本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：感温探头通过与炉壁螺旋连接能够提高盛煤炉体的密闭性。
[0014]进一步，程序升温箱顶部设置有风扇。
[0015]本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：在风扇的吹扫作用下，箱体温度更加均匀，避免了受热不均匀带来的误差。
[0016]进一步，出气管外部设置有水冷设备，出气管内设置有过滤片。
[0017]本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：水冷设备用于对出气管进行水冷处理，过滤片用于吸收煤自燃气体中的灰尘、水气等杂质。
[0018]进一步，盛煤炉体为直径4cm、高度18cm的圆柱状。
[0019]本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：通过控制盛煤炉体的大小和形状，能够保证炉体短时间内完全受热。
[0020]进一步，气源系统包括高压氧气瓶与高压氮气瓶，高压氧气瓶与高压氮气瓶与预热铜管通过三通阀门连接；三通阀门与高压氧气瓶、高压氮气瓶和预热铜管之间的管路上均设置有稳流阀和压力表，三通阀门与高压氧气瓶和高压氮气瓶之间的管路上均设置有稳压阀、限流气阻和转子流量计；三通阀门与预热铜管之间的管路上设置有流量传感器。
[0021]本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：气源系统用于给程序升温箱供给气源，高压氧气瓶与高压氮气瓶用于储存气源，气体流量通过限流气阻、稳流阀控制并根据转子流量计、流量传感器读取，气体压强通过稳压阀控制并根据压力表读取。
[0022]进一步，顺磁压力式测氧系统包括与出气管连接的样气通道；其中一个样气通道连接有测量室，测量室的样气入口处设置有电磁阀，测量室的出气口与另一个样气通道的出气口设置有气体微压差计，气体微压差计与接收器通信连接，接收器与信号放大器通信连接，信号放大器与信号转换器通信连接，信号转换器与数字显示器通过连接。
[0023]本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：顺磁压力式测氧系统用煤自燃过程中产生的气体(样气)直接作为参比气，依据氧气具有极强顺磁性的特点，对一侧的样气入口加设超低功耗电磁阀，通电时电磁阀产生的磁场能够快速吸附氧气分子，此时样气在磁场内和无磁场空间会存在一定的压力差，通过气体微压差计将压力差信号传递至接收器，用信号放大器将输出信号传递至信号转换器，并将输出信号转换为数字信号，数字信号由显示器读取，从而计算出待测气体中氧气的浓度。
[0024]进一步，电磁阀内设置有芯片；电磁阀内线圈直径为0.02mm/匝，电磁阀产生的磁
场强度在10hz以上。
[0025]本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：芯片能够将电磁吸力大幅提升，将电磁线圈的温升明显减小，将线圈工作功率明显降低，可以显著改善传统电磁线圈因通电产生热量导致管道内气体压力增大的缺点。
[0026]本技术的有益效果是：本实用的顺磁压差法测氧装置以煤自燃过程产生的混合气体直接作为参比气，相比普通的顺磁压差法测氧装置不仅省去用精氧、精氮作为参比气，降低了运行成本，而且由于参比气与样气压力、组分与浓度等参数严格保持一致，外界压力波动对测量结果影响小，能够提高测量精度；通过加设超低功耗电磁阀，当通电时气体之间的压力差能够被气体微压差计检测并经过信号处理后由显示仪显示氧气浓度，有效弥补了人工取样造成的实验误差；顺磁压力法测氧相比气相色谱仪测氧效率明显提高，能够实时监测煤自燃过程中的氧浓度变化规律；通过气体净化装置能够显著降低气体温度，有效吸收本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无参比气顺磁压差法实时监测煤自燃过程氧浓度的装置，其特征在于：包括气源系统、程序升温箱(21)和顺磁压力式测氧系统；所述程序升温箱(21)内设置有预热铜管(10)、加热部件和多个盛煤炉体(14)，所述加热部件与设置于程序升温箱(21)表面的温度调节控制面板(19)连接，所述盛煤炉体(14)中部设置有感温探头(15)，所述感温探头(15)与设置于程序升温箱(21)表面的温度显示仪(18)连接，所述盛煤炉体(14)顶部设置有出气管(26)，所述盛煤炉体(14)底部设置有进气管(25)，所述进气管(25)内设置有气流分配孔(11)，所述预热铜管(10)与所述进气管(25)相连。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述加热部件为加热棒(20)，所述加热棒(20)设置于程序升温箱(21)底部并横贯整个程序升温箱(21)。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述盛煤炉体(14)底部通过支架(16)固定于程序升温箱(21)内，所述盛煤炉体(14)底部和顶部均设置有2～4cm的自由空间(12)，所述盛煤炉体(14)底部设置有金属细网(13)。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述感温探头(15)为螺旋式感温探头，所述螺旋式感温探头与盛煤炉体(14)的炉壁螺旋连接。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述程序升温箱(21)顶部设置有风扇(17)。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述出气管(26)外部设置有水冷设备，所述出气管(26)内设置有过滤片(...
【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，丁佳友，范豪豪，张嬿妮，邓军，杜雨桐，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：
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