多参量程序升温气体爆炸装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及气体爆炸试验技术领域，公开了多参量程序升温气体爆炸装置，包括绝热氧化装置、供气系统、温度检测与控制系统、氧化气体产物分析系统、质量变化检测系统以及爆炸装置，所述绝热氧化装置包括温控箱以及位于温控箱内部的绝热桶。本发明专利技术通过绝热氧化装置可以模拟煤层在自然环境下的状态，通过供气系统可以模拟在不同氧含量下的状态，通过温度检测与控制系统可以检测和控制煤层在不同温度环境下的状态，通过氧化气体产物分析系统可以模拟煤层自然发火过程中产生的气体种类和浓度，通过质量变化检测系统可以模拟煤层自然发火过程中的煤层和气体的质量变化，且整个装置便于精确操作和控制，精度高，同时可以直观地显示各种特征参数。种特征参数。种特征参数。

【技术实现步骤摘要】
多参量程序升温气体爆炸装置


[0001]本专利技术涉及气体爆炸试验
，具体是多参量程序升温气体爆炸装置。

技术介绍

[0002]煤自燃发火是由于煤与氧接触时发生化学吸附和化学反应放出热量，当放出热量大于散发热量时，每温上升而导致发火自燃；煤自燃严重影响着煤炭工业的发展,给煤矿企业的生产带来极大的安全隐患；为了尽可能地减少煤自燃所带来的危害和损失,有效预防煤炭自燃成为了煤矿安全生产的重中之重；通过煤自燃全过程的模拟有助于人们了解其发生的内在原因,从而找到合适的解决办法；即在实验条件下，依靠煤自身氧化放热升温，观察其煤温、氧气消耗量、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等气体的浓度和变化率等特征参数的量值以及变化等，同时根据实验结果分析煤样的临界温度、加速氧化温度等极限参数以及其他物化参数，全面考察该煤样的自燃特性，可以很好地了解和认识了煤自燃的全过程，减少事故的发生。
[0003]中国专利公开了一种模拟采空区自然发火的实验装置及试验方法(授权公告号CN108333291B)，该专利技术可以在实验室准确有效地模拟漏风条件下采空区煤自然发火的全过程，但是其实验精度差，与自然煤层的环境差异性较大，不能直观地显示各种实验特征数据。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供多参量程序升温气体爆炸装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]多参量程序升温气体爆炸装置，包括绝热氧化装置、供气系统、温度检测与控制系统、氧化气体产物分析系统、质量变化检测系统以及爆炸装置，所述绝热氧化装置包括温控箱以及位于温控箱内部的绝热桶，所述绝热桶的外侧下端的设置有支撑桶，且绝热桶的底端贯穿进气管的内侧设置有进气管；所述绝热桶的上端嵌入设置有桶塞，所述桶塞的顶端贯穿设置有两个排气管，所述绝热桶的内部中间位置填装有煤层，并在煤层内部布置有若干个测温探头和气体采样点，且测温探头和气体采样点的坐标位置一致；
[0007]所述供气系统包括压缩空气瓶、氮气瓶、第一气体质量流量控制器和第二气体质量流量控制器；所述压缩空气瓶和氮气瓶的出气口分别安装有第一稳压稳流阀和第二稳压稳流阀，所述第一稳压稳流阀和第二稳压稳流阀的一端共同连接有第一气体质量流量控制器，第一气体质量流量控制器的一端依次连接预热铜管和辅助温控管，所述辅助温控管的一端与进气管的底端相连接，并在进气管和排气管之间安装有压差计；
[0008]所述氧化气体产物分析系统包括第一色谱分析仪和第二色谱分析仪，所述第一色谱分析仪用于分析分析干燥后的气体的成分和含量，所述第二色谱分析仪用于分析未干燥的气体的成分和含量；
[0009]所述质量变化检测系统包括第一电子天平和第二电子天平，所述第一电子天平用于称量流经第一气体质量流量控制器和第二气体质量流量控制器的气体质量，所述第二电子天平用于称量填装在绝热桶内的煤层质量；
[0010]所述温度检测与控制系统包括主温控器、辅温控器、465/232转换器和32路高精温度采集器，所述32路高精温度采集器用于采集测温探头测量的温度数据；并将采集的温度数据传输给465/232转换器；所述主温控器和辅温控器的一端分别连接有第一固态调压器和第二固态调压器；所述第一固态调压器和第二固态调压器的一端共同连接有模拟量输出器；
[0011]所述爆炸装置包括爆炸球，所述爆炸球的内侧的下端嵌入设置有电极，且爆炸球的内侧的手段嵌入设置有U型管，所述爆炸球的内侧的一端嵌入设置有出气采样管，所述U型管的内侧的左端从下向上依次设置有第一流量计和低速风扇，且U型管的内侧的右端设置有第二流量计，所述U型管的底端设置有若干个渗透网，且U型管的右侧的上端固定连接有储气罐，所述储气罐的左端固定连接有连接管，所述连接管的左端固定连接有电热炉，所述电热炉的左端固定连接有空气进口管，且电热炉的上端嵌入设置有水雾喷头，所述空气进口管的内侧安装有第三流量计，所述储气罐的上端嵌入设置有进气采样管；所述连接管、进气采样管、出气采样管的内侧，以及第二流量计的内侧的左端两端均安装有电磁阀，其中，进气采样管和出气采样管内侧的电磁阀为三通电磁阀；所述空气进口管与压缩空气瓶相连接。
[0012]作为本专利技术再进一步的方案：所述进气管和排气管均采用绝热性能良好的硅胶管，所述桶塞采用耐高温耐腐蚀的聚四氟乙烯塞。
[0013]作为本专利技术再进一步的方案：所述绝热桶由上下两部分组成，其中上部分为圆形筒状结构，下部分为半球状结构；所述进气管在半球状结构内部的二分之一高度处盘绕1圈，且进气管壁上每隔2cm开设一个直径为1mm的开口向下的气孔，并在气孔上表面覆盖有石棉。
[0014]作为本专利技术再进一步的方案：所述煤层的顶部和底部均设置有透气的石棉层，所述石棉层的厚度为5～10cm，以保证进出气均匀。
[0015]作为本专利技术再进一步的方案：所述绝热桶由三层结构组成，其中外层为钢板，内层为镜面铁皮，中间夹层为保温石棉，所述温控箱的侧部和底部均安装有加热电阻丝。
[0016]作为本专利技术再进一步的方案：其中一个所述排气管的上端通过三通电磁阀连接有进气采样管和第二色谱分析仪，另一个所述排气管的上端连接有内部填装有硅胶干燥剂的干燥管，所述干燥管的一端连接有第二气体质量流量控制器，并在第二气体质量流量控制器的一端连接有第一色谱分析仪；分别经过第一色谱分析仪和第二色谱分析仪分析后的尾气经过相应的出口排空，且在出口处也设置一个气体采样点。
[0017]作为本专利技术再进一步的方案：所述主温控器用于控制温控箱的侧部和底部的加热电阻丝的发热功率，所述辅温控器用于控制预热铜管和辅助温控管的发热功率。
[0018]作为本专利技术再进一步的方案：所述第一电子天平、第二电子天平、32路高精温度采集器和模拟量输出器均与465/232转换器相连接，所述465/232转换器的一端连接有计算机终端；并在计算机终端内安装有控制软件。
[0019]作为本专利技术再进一步的方案：其模拟方法包括以下步骤：
[0020]S1、在井下采集大块煤样，并严禁淋水和淋雨，记录所采煤样的煤种、采样地点和方式；
[0021]S2、将大块煤样破碎、称重、粒度分析后，填装到绝热桶内，形成煤层，并量出煤层的垂直高度，并通过石棉层和桶塞将绝热桶顶部封严；
[0022]S3、启动预热铜管和辅助温控管以及温控箱的侧部和底部的加热电阻丝，同时打开压缩空气瓶和氮气瓶，根据实际模拟的需要，通过第一气体质量流量控制器和第二气体质量流量控制器控制压缩空气瓶和氮气瓶中压缩空气和氮气的流量，并形成不同氧气浓度的混合气体，混合气体经过预热铜管和辅助温控管加热到设定的温度后，经过进气管表面开设的气孔均匀地进入到煤层中；同时通过加热电阻丝对温控箱中的空气进行加热，使得实现进入绝热桶中的空气与温控箱内部环境温度达到平衡，同时通过测温探头对煤层中进行测温，测量的温度被32路高精温度采集器所采集，并通过465/232转换器进行转换，最后在计算机终端的控制软件进行界面显示；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多参量程序升温气体爆炸装置，包括绝热氧化装置、供气系统、温度检测与控制系统、氧化气体产物分析系统、质量变化检测系统以及爆炸装置，其特征在于，所述绝热氧化装置包括温控箱(10)以及位于温控箱(10)内部的绝热桶(11)，所述绝热桶(11)的外侧下端的设置有支撑桶(12)，且绝热桶(11)的底端贯穿进气管(13)的内侧设置有进气管(13)；所述绝热桶(11)的上端嵌入设置有桶塞(15)，所述桶塞(15)的顶端贯穿设置有两个排气管(17)，所述绝热桶(11)的内部中间位置填装有煤层(16)，并在煤层(16)内部布置有若干个测温探头(18)和气体采样点(19)，且测温探头(18)和气体采样点(19)的坐标位置一致；所述供气系统包括压缩空气瓶(21)、氮气瓶(22)、第一气体质量流量控制器(25)和第二气体质量流量控制器(26)；所述压缩空气瓶(21)和氮气瓶(22)的出气口分别安装有第一稳压稳流阀(23)和第二稳压稳流阀(24)，所述第一稳压稳流阀(23)和第二稳压稳流阀(24)的一端共同连接有第一气体质量流量控制器(25)，第一气体质量流量控制器(25)的一端依次连接预热铜管(27)和辅助温控管(28)，所述辅助温控管(28)的一端与进气管(13)的底端相连接，并在进气管(13)和排气管(17)之间安装有压差计(29)；所述氧化气体产物分析系统包括第一色谱分析仪(41)和第二色谱分析仪(42)，所述第一色谱分析仪(41)用于分析分析干燥后的气体的成分和含量，所述第二色谱分析仪(42)用于分析未干燥的气体的成分和含量；所述质量变化检测系统包括第一电子天平(51)和第二电子天平(52)，所述第一电子天平(51)用于称量流经第一气体质量流量控制器(25)和第二气体质量流量控制器(26)的气体质量，所述第二电子天平(52)用于称量填装在绝热桶(11)内的煤层(16)质量；所述温度检测与控制系统包括主温控器(31)、辅温控器(32)、465/232转换器(36)和32路高精温度采集器(38)，所述32路高精温度采集器(38)用于采集测温探头(18)测量的温度数据；并将采集的温度数据传输给465/232转换器(36)；所述主温控器(31)和辅温控器(32)的一端分别连接有第一固态调压器(33)和第二固态调压器(34)；所述第一固态调压器(33)和第二固态调压器(34)的一端共同连接有模拟量输出器(35)；所述爆炸装置包括爆炸球(68)，所述爆炸球(68)的内侧的下端嵌入设置有电极(69)，且爆炸球(68)的内侧的手段嵌入设置有U型管(71)，所述爆炸球(68)的内侧的一端嵌入设置有出气采样管(66)，所述U型管(71)的内侧的左端从下向上依次设置有第一流量计(73)和低速风扇(72)，且U型管(71)的内侧的右端设置有第二流量计(74)，所述U型管(71)的底端设置有若干个渗透网(67)，且U型管(71)的右侧的上端固定连接有储气罐(65)，所述储气罐(65)的左端固定连接有连接管(75)，所述连接管(75)的左端固定连接有电热炉(61)，所述电热炉(61)的左端固定连接有空气进口管(63)，且电热炉(61)的上端嵌入设置有水雾喷头(62)，所述空气进口管(63)的内侧安装有第三流量计(76)，所述储气罐(65)的上端嵌入设置有进气采样管(64)；所述连接管(75)、进气采样管(64)、出气采样管(66)的内侧，以及第二流量计(74)的内侧的左端两端均安装有电磁阀，其中，进气采样管(64)和出气采样管(66)内侧的电磁阀为三通电磁阀；所述空气进口管(63)与压缩空气瓶(21)相连接。2.根据权利要求1所述的多参量程序升温气体爆炸装置，其特征在于，所述进气管(13)和排气管(17)均采用绝热性能良好的硅胶管，所述桶塞(15)采用耐高温耐腐蚀的聚四氟乙烯塞。3.根据权利要求1所述的多参量程序升温气体爆炸装置，其特征在于，所述绝热桶(11)
由上下两部分组成，其中上部分为圆形筒状结构，下部分为半球状结构；所述进气管(13)在半球状结构内部的二分之一...

【专利技术属性】
技术研发人员：单麒源，刘永立，王海涛，任梦轩，董长吉，代少军，
申请(专利权)人：黑龙江科技大学，
类型：发明
国别省市：