一种煤自燃气体测试装置的制作方法

本实用新型属于煤自燃气体测试技术领域，具体涉及一种煤自燃气体测试装置。

背景技术：

煤田火长久以来一直是世界性难题，煤田火区形成演化过程复杂，燃烧时间长、范围广、高温火源隐蔽，治理难度大。我国现已查明的煤田火区共56个，分别分布于新疆、甘肃、青海、宁夏、陕西、山西、内蒙古等7个省、自治区，燃烧面积共达720平方公里，其中新疆地区是中国乃至世界上煤田自燃灾害最严重的地区。在现有的繁多的煤自燃特性参数测试的实验装置中，测试煤自燃低温阶段的特性参数占了绝大多数，只能为煤自燃预测预报提供参考，预防煤田火区的形成，但是，对于已经发展的煤田火区，无法提供有价值的特性参数理论基础支持，不能有效地指导煤田火的治理工作。此外，对于已有的煤自燃高温阶段的特性参数测试的装置，随着实验温度的不断升高，往往会出现杂质油气、水汽等混合挥发物在装置管路中发生堵塞，特别是在取气位置，这会阻碍实验研究的顺利进行，影响最后的实验结果。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤自燃气体测试装置，其结构简单，设计新颖合理，实现方便且成本低，使用操作方便，能够真实地反映煤自燃高温条件下的反应情况，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种煤自燃气体测试装置，其特征在于：包括保温加热箱和设置在保温加热箱内且用于放置煤样的煤样罐，以及空气输送系统、气体过滤采样系统和温控系统；所述保温加热箱为带有密闭门的立方体结构，所述保温加热箱内设置有加热单元和均热风扇；所述煤样罐内底部和上部均设置有用于支撑煤样的铜网，所述煤样罐的底部设置有进气管，所述煤样罐的顶部设置有出气管；所述空气输送系统包括从保温加热箱外部伸入保温加热箱内部的空气输送管，所述空气输送管上设置有流量计，所述空气输送管从上到下缠绕在煤样罐的下部后与进气管连接；所述气体过滤采样系统包括气体采样管和设置在保温加热箱旁侧的气体过滤采样箱，所述气体过滤采样箱包括立方体形状的采样箱箱体，所述采样箱箱体的前侧侧壁上设置有进气口，所述采样箱箱体的后侧侧壁上设置有出气口，所述采样箱箱体内从前到后设置有多层金属过滤网，所述采样箱箱体靠近设置出气口的一侧上部设置有取气口，所述取气口上设置有取气密封盖，所述采样箱箱体靠近设置进气口的一侧下部设置有杂质过滤口，所述杂质过滤口上设置有杂质过滤密封盖，所述气体采样管的一端从保温加热箱外部伸入保温加热箱内部后与出气管连接，所述气体采样管的另一端与进气口连接，所述气体采样管上设置有气体过滤采样阀；所述温控系统包括温控表，所述温控表的输入端接有用于对保温加热箱内的温度进行实时检测的第一温度传感器和用于对煤样罐内的温度进行实时检测的第二温度传感器，所述加热单元与温控表的输出端连接。

上述的一种煤自燃气体测试装置，其特征在于：所述保温加热箱包括内层的耐火砖层和外层的金属层，所述金属层的内壁上固定连接有聚氨酯层，所述聚氨酯层与耐火砖层之间留有间隙，所述聚氨酯层与耐火砖层之间的间隙为惰性气体保温腔，所述惰性气体保温腔内填充有惰性气体；所述第一温度传感器设置在耐火砖层内部。

上述的一种煤自燃气体测试装置，其特征在于：所述煤样罐由通过螺栓密闭连接的罐体和罐盖组成，所述罐体的形状为圆柱形，所述罐体的底面直径为10cm，所述罐体的高度为30cm；所述进气管设置在罐体的底部中间位置处，所述出气管设置在罐盖的顶部中间位置处；所述罐体高度方向的中间位置处设置有与罐体内部隔开的通孔，所述第二温度传感器插在所述通孔内。

上述的一种煤自燃气体测试装置，其特征在于：所述铜网为200目的铜网。

上述的一种煤自燃气体测试装置，其特征在于：所述加热单元为电加热管，所述电加热管分布在保温加热箱内侧壁周围和底部。

上述的一种煤自燃气体测试装置，其特征在于：所述均热风扇为不锈钢风扇，所述均热风扇的扇翼长为5cm。

上述的一种煤自燃气体测试装置，其特征在于：所述采样箱箱体的形状为立方体形。

上述的一种煤自燃气体测试装置，其特征在于：所述金属过滤网的数量为三层，三层金属过滤网的孔隙从设置进气口的方向到设置出气口的方向逐渐减小。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型的结构简单，设计新颖合理，实现方便且成本低。

2、本实用新型的使用操作方便，能够将煤自燃程序升温实验的温度提高到1000℃，通过设置气体过滤采样箱，能够避免试验过程中油气等杂质堵塞气路，保证了煤自燃气体测试实验的顺利进行，从而能够更加真实地反映煤自燃高温条件下的反应情况。

3、本实用新型通过设置温控表、第一温度传感器、第二温度传感器、加热单元和均热风扇，温度控制精确，从而能够更加真实地反映煤自燃高温条件下的反应情况。

4、采用本实用新型进行煤自燃气体测试，记录的实验数据能够用于建立相关煤自燃模型，可为煤田火的防治提供较好的指导。

5、本实用新型的实用性强，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本实用新型的结构简单，设计新颖合理，实现方便且成本低，使用操作方便，能够真实地反映煤自燃高温条件下的反应情况，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型气体过滤采样箱的结构示意图。

图3为本实用新型温控表与其他各单元的电路连接框图。

附图标记说明:

1—保温加热箱； 1-1—耐火砖层； 1-2—金属层；

1-3—聚氨酯层； 1-4—惰性气体保温腔； 2—煤样罐；

2-1—罐体； 2-2—罐盖； 3—煤样；

4—加热单元； 5—均热风扇； 6—铜网；

7—进气管； 8—出气管； 9—空气输送管；

10—流量计； 11—气体采样管； 12—气体过滤采样箱；

12-1—采样箱箱体； 12-2—取气密封盖； 12-3—杂质过滤密封盖；

12-4—进气口； 12-5—金属过滤网； 12-6—出气口；

12-7—取气口； 12-8—杂质过滤口； 13—气体过滤采样阀；

14—温控表； 15—第一温度传感器； 16—第二温度传感器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的一种煤自燃气体测试装置，包括保温加热箱1和设置在保温加热箱1内且用于放置煤样3的煤样罐2，以及空气输送系统、气体过滤采样系统和温控系统；所述保温加热箱1为带有密闭门的立方体结构，所述保温加热箱1内设置有加热单元4和均热风扇5；所述煤样罐2内底部和上部均设置有用于支撑煤样的铜网6，所述煤样罐2的底部设置有进气管7，所述煤样罐2的顶部设置有出气管8；所述空气输送系统包括从保温加热箱1外部伸入保温加热箱1内部的空气输送管9，所述空气输送管9上设置有流量计10，所述空气输送管9从上到下缠绕在煤样罐2的下部后与进气管7连接；所述气体过滤采样系统包括气体采样管11和设置在保温加热箱1旁侧的气体过滤采样箱12，结合图2，所述气体过滤采样箱12包括立方体形状的采样箱箱体12-1，所述采样箱箱体12-1的前侧侧壁上设置有进气口12-4，所述采样箱箱体12-1的后侧侧壁上设置有出气口12-6，所述采样箱箱体12-1内从前到后设置有多层金属过滤网12-5，所述采样箱箱体12-1靠近设置出气口12-6的一侧上部设置有取气口12-7，所述取气口12-7上设置有取气密封盖12-2，所述采样箱箱体12-1靠近设置进气口12-4的一侧下部设置有杂质过滤口12-8，所述杂质过滤口12-8上设置有杂质过滤密封盖12-3，所述气体采样管11的一端从保温加热箱1外部伸入保温加热箱1内部后与出气管8连接，所述气体采样管11的另一端与进气口12-4连接，所述气体采样管11上设置有气体过滤采样阀13；结合图3，所述温控系统包括温控表14，所述温控表14的输入端接有用于对保温加热箱1内的温度进行实时检测的第一温度传感器15和用于对煤样罐2内的温度进行实时检测的第二温度传感器16，所述加热单元4与温控表14的输出端连接。

本实施例中，如图1所示，所述保温加热箱1包括内层的耐火砖层1-1和外层的金属层1-2，所述金属层1-2的内壁上固定连接有聚氨酯层1-3，所述聚氨酯层1-3与耐火砖层1-1之间留有间隙，所述聚氨酯层1-3与耐火砖层1-1之间的间隙为惰性气体保温腔1-4，所述惰性气体保温腔1-4内填充有惰性气体；所述第一温度传感器15设置在耐火砖层1-1内部。

本实施例中，如图1所示，所述煤样罐2由通过螺栓密闭连接的罐体2-1和罐盖2-2组成，所述罐体2-1的形状为圆柱形，所述罐体2-1的底面直径为10cm，所述罐体2-1的高度为30cm；所述进气管7设置在罐体2-1的底部中间位置处，所述出气管8设置在罐盖2-2的顶部中间位置处；所述罐体2-1高度方向的中间位置处设置有与罐体2-1内部隔开的通孔，所述第二温度传感器16插在所述通孔内。具体实施时，所述罐体2-1和罐盖2-2均由碳化硅材料制成，所述进气管7和出气管8均由碳钢管制成。

本实施例中，所述铜网6为200目的铜网。

本实施例中，如图1所示，所述加热单元4为电加热管，所述电加热管分布在保温加热箱1内侧壁周围和底部。

本实施例中，所述均热风扇5为不锈钢风扇，所述均热风扇5的扇翼长为5cm。

本实施例中，所述采样箱箱体12-1的形状为立方体形。

本实施例中，如图2所示，所述金属过滤网12-5的数量为三层，三层金属过滤网12-5的孔隙从设置进气口12-4的方向到设置出气口12-6的方向逐渐减小。

采用本实用新型进行罐式煤自燃气体测试的方法，包括以下步骤：

步骤一、将煤样3装入煤样罐2内，并拧紧连接罐体2-1和罐盖2-2的螺栓，保证煤样罐2的气密性良好；

步骤二、打开保温加热箱1的密闭门，将煤样罐2放入保温加热箱1内，并将空气输送管9穿入保温加热箱1内部，从上到下缠绕在煤样罐2的下部后与进气管7连接；

步骤三、将与气体过滤采样箱12的进气口12-4连接的气体采样管11的一端穿入保温加热箱1内部后与出气管8连接；

步骤四、闭合保温加热箱1的密闭门；

步骤五、通过操作温控表14设定对煤样3进行自燃气体测试所需要的煤样罐2内的温度上限值，然后，温控表14控制加热单元4进行加热；

步骤五中设定的对煤样3进行自燃气体测试所需要的煤样罐2内的温度上限值为1000℃；

步骤六、加热单元4加热过程中，第一温度传感器15对保温加热箱1内的温度进行实时检测，第二温度传感器16对煤样罐2内的温度进行实时检测，温控表14对第一温度传感器15检测到的保温加热箱1内的温度信号和第二温度传感器16检测到的煤样罐2内的温度信号进行周期性采样并显示，并将煤样罐2内的温度信号的采样值与设定的温度上限值相比对，当采样值未达到设定的温度上限值时，温控表14控制加热单元4持续加热，当采样值达到设定的温度上限值时，温控表14控制加热单元4停止加热；同时，温控表14记录煤样罐2内的温度达到对煤样3进行自燃气体测试所需要测试的温度点，在煤样罐2内的温度达到对煤样3进行自燃气体测试所需要测试的温度点时，打开气体过滤采样阀13，煤样3产生的气体进入气体过滤采样箱12进行过滤，在气体过滤采样箱12的取气口12-7处连接气相色谱分析仪，对煤样3产生的气体组分进行检测。

步骤六中对煤样3进行自燃气体测试所需要测试的温度点为十的倍数的温度点。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。