一种煤场储煤自燃倾向性的测定方法
【专利摘要】本发明涉及一种煤场储煤自燃倾向性的测定方法。现在还没有一种方法简单，测试结果准确、可靠的煤场储煤自燃倾向性的测定方法。本发明的步骤为：（1）煤样的制备；（2）将2?3Kg煤样放入煤样罐中，真实模拟煤堆堆积压力；（3）低温缓慢氧化升温速率的测定；（4）高温加速氧化升温速率的测定；（5）将低温缓慢氧化升温速率和高温加速氧化升温速率代入下列公式计算得到储煤自燃倾向性判定指数R值；（6）根据计算得到的储煤自燃倾向性判定指数R值，确定储煤自燃倾向性。本发明便于操作和使用，测试结果准确、可靠。
【专利说明】
-种煤场储煤自燃倾向性的测定方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种煤场储煤自燃倾向性的测定方法，尤其是能模拟煤场真实堆积压 力、真实粒度、真实环境溫湿度下煤的自燃倾向性，主要适用于煤场储煤自燃倾向性的鉴定 与分类。
【背景技术】
[0002] 我国能源形势短期内仍W火力发电为主，每年需要消耗大量的煤炭资源，煤炭自 燃着火是煤炭储存过程中的主要灾害之一。对于发电企业而言，为防止缺煤停机的危险，通 常在煤场存储一定量的煤炭，但是煤炭在存储过程中易因氧化而发热、自燃，对发电企业造 成经济损失，导致煤场存在安全隐患。煤场储煤自燃倾向性的测定是发电企业有效开展储 煤防自燃工作的前提，然而我国暂时还没有全面的、准确的判定煤场储煤自燃倾向性的鉴 定方法。
[0003] 目前，我国煤炭行业主要采用色谱动态吸氧法来确定煤的自燃倾向性，但是该种 方法仅考虑煤样在30°C时物理吸氧量来判定煤自燃倾向性强弱，是一种间接测试方法，并 且还没有证据表明煤在某一溫度点对氧的吸附能力同煤的自燃倾向性有必然的联系，如公 开日为2008年6月25日，公开号为CN101206211A的中国专利中，公开了一种煤自燃倾向性的 测定方法，【公开日】为2015年05月27日，公开号为CN204359758U的中国专利中，公开了一种模 拟煤场煤自燃倾向性的测定装置，W及【公开日】为2009年07月15日，公开号为CN201273896的 中国专利中，公开了一种煤自燃倾向性的测定装置，均存在上述问题。
[0004] 安全生产行业主要考察低溫耗氧量及交叉点溫度来鉴定煤自燃倾向性，我国现行 煤自燃倾向性鉴定方法存在W下不足:1)将煤炭破碎成粉，破坏了煤炭本身的物理结构;2) 试验煤样与真实存放煤样差异较大，试验煤样一般是空气干燥基煤样。3 )试验环境、条件与 煤炭存储时真实环境差异较大，得出的结论作为评判现场煤堆自燃倾向性出入较大。
[0005] 现在还没有一种方法简单、便于操作和使用，测试结果准确、可靠的煤场储煤自燃 倾向性的测定方法。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种方法简单、便于 操作和使用，测试结果准确、可靠的煤场储煤自燃倾向性的测定方法。
[0007] 本发明解决上述问题所采用的技术方案是:该煤场储煤自燃倾向性的测定方法的 特点在于:所述方法的步骤如下： (1)煤样的制备，为保证实验煤样与煤场煤堆煤样一致，煤场上采集的煤样制备成标称 最大粒度为6mm的煤样，密封保存，W备实验； (2 )将2-3Kg煤样放入煤样罐中，煤样罐放入控溫箱中，气体从煤样罐底部进口进入，顶 部出口排出；首先通入氮气，排空煤样中的空气，煤样罐顶部有增压装置，真实模拟煤堆堆 积压力； (3) 低溫缓慢氧化升溫速率的测定:将控溫箱设定为69.5°C，当煤样几何中屯、溫度达到 69.5Γ时，W稳定流量向煤样罐通入空气，同时数据采集装置采集煤样几何中屯、溫度和控 溫箱几何中屯、溫度，调整控溫箱溫度跟踪煤样溫度，使得煤样在绝热条件下由自身氧化升 溫，待煤样中屯、溫度升至70.5 Γ时，停止数据采集，计算煤样在7(TC的升溫速率V70; (4) 高溫加速氧化升溫速率的测定:将控溫箱设定为119.5°C，当煤样几何中屯、溫度达 到119.5°C时，W稳定流量向煤样罐通入空气，同时数据采集装置采集煤样几何中屯、溫度和 控溫箱几何中屯、溫度，调整控溫箱溫度跟踪煤样溫度，使得煤样在绝热条件下由自身氧化 升溫，待煤样中屯、溫度升至120.5 Γ时，停止数据采集，计算煤样在12(TC的升溫速率V120; (5) 将低溫缓慢氧化升溫速率和高溫加速氧化升溫速率代入下列公式计算得到储煤自 燃倾向性判定指数R值，
式中：R为储煤自燃倾向性判定指数； V70为低溫缓慢氧化升溫速率； Vl20为高溫加速氧化升溫速率； (6) 根据计算得到的储煤自燃倾向性判定指数R值，确定储煤自燃倾向性。
[000引由此使得本发明的工艺简单，便于操作和使用，测试结果准确、可靠。
[0009] 作为优选，本发明所述测定方法模拟煤场储煤真实堆积压力、真实粒度和真实环 境溫湿度。
[0010] 作为优选，本发明放入煤样罐内的煤样为煤场原煤经处理为标称最大粒度为6mm 的煤样。
[0011] 作为优选，本发明所述步骤(3)和步骤(4)中，向煤样罐内通入空气的流量为30ml/ mi打〇
[0012] 作为优选，本发明所述控溫箱能够设定程序跟踪煤样溫度，使得煤样在绝热条件 下由自身氧化升溫。
[0013] 作为优选，本发明所述步骤(4)中，所述数据采集装置同时采集煤样几何中屯、溫度 和控溫箱几何中屯、溫度，采集频率为6次/分钟。
[0014] 作为优选，本发明所述步骤(6)中，储煤自燃倾向性判定指数R<1为不易自燃煤 堆，1<R<2为自燃煤堆，R>2为易自燃煤堆。
[0015] 本发明与现有技术相比，具有W下优点和效果:是一种模拟煤场真实堆积方式、真 实粒度、真实环境溫湿度下煤的自燃倾向性的测试方法，适用于模拟煤场真实堆积方式、真 实粒度、真实环境溫湿度下储煤自燃过程，研究煤场储煤自燃过程内外影响因素，对煤场储 煤自燃倾向性进行测定，方法简单、便于操作和使用，测试结果准确、可靠。
[0016] 本发明通过测定煤样低溫缓慢氧化升溫速率来判断煤样低溫缓慢氧化阶段氧化 速率的快慢;通过测定煤样高溫加速氧化升溫速率来判断煤样加速氧化阶段氧化速率的快 慢;再通过对运两个参数合成计算得到储煤自燃倾向性判定指数的值，储煤自燃倾向性判 定指数越大越容易自燃，储煤自燃倾向性判定指数越小越不易自燃，从而有效的解决了煤 炭在煤场存储过程中真实的自燃倾向性，提高了储煤自燃倾向性测定的准确度，分类标准 统一，操作简单，整个测定过程只需测试两个参数，其方法能够模拟煤堆真实堆放压力、真 实粒度及真实环境溫湿度下的储煤自燃倾向性，测试结果真实、准确、可靠，在本领域内具 有广泛的实用性。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明实施例中煤场储煤自燃倾向性的测定方法的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，W下实施例是对本发 明的解释而本发明并不局限于W下实施例。
[0019]实施例1。
[0020] 参见图1，本实施例中煤场储煤自燃倾向性的测定方法的步骤如下。
[0021] 采取云南小龙潭煤矿煤样，制备到标称最大粒度为6mm的煤样，经缩分器缩分出 2.5Kg左右煤样密封保存，防止水分损失。将煤样放入煤样罐中，煤样罐顶部有增压装置模 拟煤堆压力，顶部和底部均有均匀透气隔网，底部均匀透气隔网防止煤样撒落堵塞气体进 口，顶部均匀透气隔网防止煤粉随气体进入出气口。将装好煤样的煤样罐放入控溫箱中，连 接好气路并检查气密性，通入氮气排空煤样中的空气，待空气排空，关闭气体。设定控溫箱 溫度为69.5°C，待煤样溫度达到69.5°C时，W30ml/min的稳定流量向煤样罐通入空气，同时 数据采集装置采集煤样罐中屯、溫度及控溫箱几何中屯、溫度，设定控溫箱程序跟踪煤样罐中 屯、溫度，使得煤样绝热氧化，待煤样中屯、溫度升至70.5Γ时，停止数据采集，测定该煤样70 °C溫升速率V70为0.998°C A。然后关闭气路，设定控溫箱溫度为119.5 °C，待煤样溫度达到 119.5Γ时，W30ml/min的稳定流量向煤样罐通入空气，同时数据采集装置采集煤样罐中屯、 溫度及控溫箱几何中屯、溫度，设定控溫箱程序跟踪煤样罐中屯、溫度，使得煤样绝热氧化，待 煤样中屯、溫度升至120.5 °C时，停止数据采集，测定该煤样120°C溫升速率Vi2〇为4.717 °C A。
[0022] 将低溫缓慢氧化升溫速率和高溫加速氧化升溫速率代入计算公式得到储煤自燃 倾向性判定指数R值，
式中：R为储煤自燃倾向性判定指数； V70为低溫缓慢氧化升溫速率； Vl20为高溫加速氧化升溫速率。
[0023] 根据计算得到的储煤自燃倾向性判定指数R值，确定储煤自燃倾向性。本实施例中 的R=2.858，2.858> 2，测定云南小龙潭煤矿煤样在存储过程中为易自燃煤样。
[0024] 根据大量现场试验结果表明，煤堆溫度从40°C升至70°C过程中，升溫较均匀。根据 储煤自燃氧化理论，V70越大，表明煤样在特定压力，真实湿度环境下，煤样氧化速率越快； Vl20越大，表明煤样在特定压力下，没有水分的情况下，煤样绝热氧化速率越快。因此，合成 计算得到储煤自燃倾向性判定指数R值越大，煤样越容易自燃，R值越小越不容易自燃。经过 大量试验数据分析结果，可W设定储煤自燃倾向性判定指数R< 1为不易自燃煤样，1含R < 2 为自燃煤样，R>2为易自燃煤样;通过计算得到的储煤自燃倾向性判定指数R值大小，即可 确定煤炭在存储过程中的自燃倾向性。
[0025] 实施例2。
[0026] 本实施例中煤场储煤自燃倾向性的测定方法的步骤与实施例1中的步骤相同，只 不过本实施例中采取内蒙鄂尔多斯煤矿煤样，测得低溫缓慢氧化升溫速率V70为ο. 59rc A， 高溫加速氧化升溫速率Vi2Q为2.494°CA，将低溫缓慢氧化升溫速率和高溫加速氧化升溫速 率代入计算公式得到储煤自燃倾向性判定指数R值，R=1.543，1含1.543含2，测定内蒙鄂尔 多斯煤矿煤样在存储过程中为自燃煤样。
[0027] 实施例3。
[0028] 本实施例中煤场储煤自燃倾向性的测定方法的步骤与实施例1中的步骤相同，只 不过本实施例中采取山西阳泉煤矿煤样，测得低溫缓慢氧化升溫速率V70为0.370°C A，高溫 加速氧化升溫速率Vi2〇为1.096 °C A，将低溫缓慢氧化升溫速率和高溫加速氧化升溫速率代 入计算公式得到储煤自燃倾向性判定指数R值，R=0.733,0.733<1，测定山西阳泉煤矿煤样 在存储过程中为不易自燃煤样。
[0029] 此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名 称等可W不同，本说明书中所描述的W上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依 据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发 明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可W对所描述的具体实施例做各种 各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求 书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种煤场储煤自燃倾向性的测定方法，其特征在于:所述方法的步骤如下： (1) 煤样的制备，为保证实验煤样与煤场煤堆煤样一致，煤场上采集的煤样制备成标称 最大粒度为6mm的煤样，密封保存，以备实验； (2) 将2-3Kg煤样放入煤样罐中，煤样罐放入控温箱中，气体从煤样罐底部进口进入，顶 部出口排出；首先通入氮气，排空煤样中的空气，煤样罐顶部有增压装置，真实模拟煤堆堆 积压力； (3) 低温缓慢氧化升温速率的测定:将控温箱设定为69.5°C，当煤样几何中心温度达到 69.5°C时，以稳定流量向煤样罐通入空气，同时数据采集装置采集煤样几何中心温度和控 温箱几何中心温度，调整控温箱温度跟踪煤样温度，使得煤样在绝热条件下由自身氧化升 温，待煤样中心温度升至70.5 °C时，停止数据采集，计算煤样在70 °C的升温速率V7〇; (4) 高温加速氧化升温速率的测定:将控温箱设定为119.5°C，当煤样几何中心温度达 到119.5°C时，以稳定流量向煤样罐通入空气，同时数据采集装置采集煤样几何中心温度和 控温箱几何中心温度，调整控温箱温度跟踪煤样温度，使得煤样在绝热条件下由自身氧化 升温，待煤样中心温度升至120.5 °C时，停止数据采集，计算煤样在120 °C的升温速率V120; (5) 将低温缓慢氧化升温速率和高温加速氧化升温速率代入下列公式计算得到储煤自 燃倾向性判定指数R值，式中:R为储煤自燃倾向性判定指数； V70为低温缓慢氧化升温速率； V12〇为高温加速氧化升温速率； (6) 根据计算得到的储煤自燃倾向性判定指数R值，确定储煤自燃倾向性。2. 根据权利要求1所述的煤场储煤自燃倾向性的测定方法，其特征在于:所述测定方法 模拟煤场储煤真实堆积压力、真实粒度和真实环境温湿度。3. 根据权利要求1所述的煤场储煤自燃倾向性的测定方法，其特征在于:放入煤样罐内 的煤样为煤场原煤经处理为标称最大粒度为6_的煤样。4. 根据权利要求1所述的煤场储煤自燃倾向性的测定方法，其特征在于:所述步骤(3) 和步骤(4)中，向煤样罐内通入空气的流量为30ml/min。5. 根据权利要求1所述的煤场储煤自燃倾向性的测定方法，其特征在于:所述控温箱能 够设定程序跟踪煤样温度，使得煤样在绝热条件下由自身氧化升温。6. 根据权利要求1所述的煤场储煤自燃倾向性的测定方法，其特征在于:所述步骤(4) 中，所述数据采集装置同时采集煤样几何中心温度和控温箱几何中心温度，采集频率为6 次/分钟。7. 根据权利要求1所述的煤场储煤自燃倾向性的测定方法，其特征在于:所述步骤(6) 中，储煤自燃倾向性判定指数R< 1为不易自燃煤堆，1 2为自燃煤堆，R> 2为易自燃煤 堆。
【文档编号】G01N25/22GK105823796SQ201610141085
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】张磊, 李小江, 秦岭, 汪后港, 陆超, 曾彬, 沈朝峰
【申请人】华电电力科学研究院