采集检测分析煤升温氧化过程中气体组分的装置的制造方法
【专利摘要】一种采集检测分析煤升温氧化过程中气体组分的装置，包括加热升温机构、气体采集净化机构和气体组分分析机构。这种装置，是一种预测预报煤矿井下煤炭发生自燃的安全检测实验装置，集采集、检测、分析于一体，能对煤矿井下煤炭发生自燃的倾向性进行预测预报，有利于矿山火灾防治提高矿山安全。
【专利说明】
采集检测分析煤升温氧化过程中气体组分的装置
技术领域
[0001]本发明涉及采集检测分析煤升温氧化过程中气体组分的联合实验装置，按国际专利分类表(IPC)划分属于固定建筑物部，土层或岩石的钻进采矿分部，矿井或隧道中或其自身的安全装置，运输、充填、救护、通风或排水技术领域。
【背景技术】
[0002]煤自燃是煤矿开采面临的主要自燃灾害，实现其有效预测是煤自燃灾害防治的关键技术。到目前为止，煤自燃倾向性的测试方法很多，主要包括:指标气体分析法、绝热测试法、着火点温度法、双氧水法(H202)、静态吸氧法、高温活化能法、差热分析法(DTA)、热重法(TG)、交叉点法(CPT)。在煤自燃倾向性的测试系统方面，国内外煤炭科技工作者开发研制出一系列的相关设备且在不断地改进和完善中，典型的测试设备包括:日本研制的SIT-2型超小型绝热氧化测试系统;奥克兰大X.D.Chen等研制的一维煤自燃模拟试验系统；中国矿业大学研制的小煤样综合绝热氧化测试装置:西安科技大学研制的系列大型煤自燃模拟试验装置等。综上可见，这些单一的测试仪器还不能完成煤自燃倾向性的判定，需要一套集煤氧化产气、采集气样、检测分析于一体的联合实验装置，该装置通过煤升温氧化过程中所产生气体组分含量的分析，为煤自燃的预测预报判定提供依据。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供是一套采集、检测和分析煤升温氧化过程中气体组分的联合实验装置。
[0004]本发明要解决的上述技术问题所采用的技术方案是这样实现的:
一种采集检测分析煤升温氧化过程中气体组分的装置，包括加热升温机构、气体采集净化机构和气体组分分析机构；
所述加热升温装置包括金属容器、热电偶、温度显示仪及程序控温箱;至少两个金属容器安装在程序控温箱内部，金属容器顶部的金属盖中央设置有热电偶，热电偶通过导线与设置在程序控温箱外部的温度显示仪连接；
所述气体采集净化机构包括压缩空气钢瓶、流量计、管道、过滤器及气体采样袋;压缩空气钢瓶通过管道与金属容器连接，管道上装有流量计；金属容器分别通过管道与过滤器连接，过滤器的另一端与气体采样袋连接；
所述气体组分分析装置包括氢气发生器、氮气钢瓶、空气发生器、标气钢瓶、色谱仪及微机处理工作台；氢气发生器、氮气钢瓶、空气发生器、标气钢瓶以及气体采样袋分别与色谱仪连接，色谱仪与微机处理工作台连接。
[0005]管道包括置于程序控温箱外部的橡胶管和置于程序控温箱内部的金属管。
[0006]金属管包括送气金属管和出气金属管，所述橡胶管包括送气橡胶管和出气橡胶管;压缩空气钢瓶与送气橡胶管连接，送气橡胶管与送气金属管连接，送气金属管与金属容器连接;金属容器与出气金属管连接，出气金属管与出气橡胶管连接，出气橡胶管与过滤器连接。
[0007]过滤器的配置数量与金属容器的数量相同。
[0008]微机处理工作台，包括工控机和液晶显示器，工控机对系统采集终端采集的数据进行处理并输出到液晶显示器显示。
[0009]氢气发生器，通过水的电离产生氢气，氢气作为氢火焰离子化检测器(FID)的燃烧气。
[0010]氮气钢瓶，提供一定压力的氮气通入色谱仪作为载气.空气发生器，把自然空气经过净化，除去空气中的水分、油污和杂质，经设置在空气发生器上的稳压装置输送至色谱仪。
[0011]标气钢瓶，提供标准气体，经过色谱仪检测，通过工作台进行处理并保存数据。
[0012]色谱仪为矿井色谱仪，进行矿井井下气体分析，利用热导检测器、双氢焰检测器四根分析柱完成对H2、N2、02、N2、C0、C02、烷烃、烯烃、炔烃的常量及微量组份分析，预测、预报煤炭自燃过程中的指标气体全分析。
[0013]本发明所公开的这种装置，是一种预测预报煤矿井下煤炭发生自燃的安全检测实验装置，集采集、检测、分析于一体，能对煤矿井下煤炭发生自燃的倾向性进行预测预报，有利于矿山火灾防治提高矿山安全。
【附图说明】
[0014]图1为本发明中升温氧化、气样采集及净化结构示意图。
[0015]图2金属容器结构示意图。
[0016]图3为本发明中气样输送、检测分析及数据处理连接结构示意图。
[0017]图中:压缩空气钢瓶I，流量计2，金属容器3，温度显示仪4，过滤器5，气体采样袋6，出气橡胶管7，出气金属管8，程序控温箱9，送气金属管10，送气橡胶管11，金属盖12，热电偶13，导线14，氢气发生器15，色谱仪16，氮气钢瓶17，空气发生器18，标气钢瓶19，微机处理工作台20。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0019]参见附图1-3，本发明所公开的这种装置一种集采集、检测、分析于一体，能够预测预报煤矿井下煤炭发生自燃的安全检测的联合实验装置。
[0020]它包括加热升温机构、气体采集净化机构和气体组分分析机构，主要包括压缩空气钢瓶I，流量计2，金属容器3，温度显示仪4，过滤器5，气体采样袋6，出气橡胶管7，出气金属管8，程序控温箱9，送气金属管10，送气橡胶管11，金属盖12，热电偶13，导线14，氢气发生器15，色谱仪16，氮气钢瓶17，空气发生器18，标气钢瓶19，微机处理工作台20。
[0021]加热升温装置包括金属容器、热电偶、温度显示仪及程序控温箱。至少两个金属容器安装在程序控温箱内部，金属容器顶部的金属盖中央设置有热电偶，热电偶通过导线与设置在程序控温箱外部的温度显示仪连接。本实施例中，金属容器为两个圆柱形容器，两个圆柱形金属容器通过螺栓分别固定安装在程序控温箱内部，容器内侧壁上有刻度。金属容器顶部的金属盖的中央部位安装有热电偶，与热电偶连接的导线，通过金属盖上的小孔径内伸出，然后与控温箱外部的温度显示仪连接，作为优选，程序控温箱为电热鼓风式。金属容器主要作用是作为破碎煤粉发生氧化反应的腔体。
[0022]气体采集净化机构包括压缩空气钢瓶、流量计、管道、过滤器及气体采样袋。压缩空气钢瓶通过管道与金属容器连接，管道上装有流量计；金属容器分别通过管道与过滤器连接，过滤器的另一端与气体采样袋连接;过滤器的配置数量与金属容器的数量相同。管道包括置于程序控温箱外部的橡胶管和置于程序控温箱内部的金属管。金属管包括送气金属管和出气金属管，橡胶管包括送气橡胶管和出气橡胶管。压缩空气钢瓶与送气橡胶管连接，送气橡胶管与送气金属管连接，送气金属管与金属容器连接;金属容器与出气金属管连接，出气金属管与出气橡胶管连接，出气橡胶管与过滤器连接。
[0023]压缩空气钢瓶，主要提供压缩空气，一方面满足金属容器里的破碎煤粉发生氧化反应需要的氧气，一方面对煤粉氧化反应产生的气体产生推动力，便于采集和检测分析。过滤器对金属容器中煤粉氧化产生的气体起到过滤的作用，它的一端通过出气橡胶管分别于金属容器连接，它的另一端通过气体收集管与气体采样袋连接。气体采样袋用于实验室间断采集气样或矿井开采现场采集气样远距离运输。
[0024]气体组分分析装置包括氢气发生器、氮气钢瓶、空气发生器、标气钢瓶、色谱仪及微机处理工作台；氢气发生器、氮气钢瓶、空气发生器、标气钢瓶以及气体采样袋分别与色谱仪连接，色谱仪与微机处理工作台连接。微机处理工作台，包括工控机和液晶显示器，工控机对系统采集终端采集的数据进行处理并输出到液晶显示器显示。
[0025]氢气发生器通过水的电离产生氢气，氢气作为氢火焰离子化检测器(FID)的燃烧气。
[0026]氮气钢瓶提供一定压力的氮气通入色谱仪作为载气.空气发生器把自然空气经过净化，除去空气中的水分、油污和杂质后，经设置在空气发生器上的稳压装置输送至色谱仪。
[0027]标气钢瓶提供标准气体，提供标准气体，在测试气样之前，标准气体先经过色谱仪检测分析，并通过工作台进行处理并保存数据。
[0028]色谱仪为矿井色谱仪，进行矿井井下气体分析，利用热导检测器、双氢焰检测器四根分析柱完成对H2、N2、02、N2、C0、C02、烷烃、烯烃、炔烃的常量及微量组份分析，预测、预报煤炭自燃过程中的指标气体全分析。
[0029]压缩空气钢瓶提供压缩空气，压缩空气通过流量计控制流量，压缩空气通入金属容器，一方面提供煤粉参与氧化反应的氧气，另一方面对煤粉氧化的气体产物产生正压推动力;温度显示仪实时显示金属容器内的煤粉氧化反应温度;程序控温箱通过电加热实现氧化升温;金属容器里煤粉氧化产生的气体通过过滤器，对气样进行过滤、除湿净化，最终形成实验所需的气样，实现气样采集。
[0030]氢气发生器能通过水的电离产生氢气，氢气可作为色谱仪中氢火焰离子化检测器(FID)的燃烧气，供色谱仪工作使用;氮气钢瓶提供一定压力的氮气通入色谱仪作为色谱仪检测过程中使用的载气;空气发生器作用是把自然空气经过净化，除去空气中的水分、油污和杂质，经稳压装置输出稳定、洁净的空气。标气钢瓶提供标准气体，在检测气体采样袋中的气样之前，先经过色谱仪检测标气，并通过工作台进行处理保存数据，然后再将气体采样袋中的样气通入色谱仪中，以在先保存的标气数据为基础进行检测对比，检测的气样数据及图像均是以标气数据作为参照的，即在检测气样之前，用标气先对色谱仪进行标定，工作台显示标气数据及图像，并保存，标气是由气体生产厂家合成的，其组分含量是已知的，后来检测的气样数据及图像均是以标气数据作为参照的；色谱仪利用其热导检测器、双氢焰检测器四根分析柱完成对H2、N2、02、C0、C02、烷烃、烯烃、炔烃等气体组分的分析，预测、预报煤炭自燃过程中的自燃倾向性;微机处理工作台包括工控机和液晶显示器，工控机对系统采集终端采集的数据进行处理并输出到液晶显示器显示，实现对气样的检测和分析。
【主权项】
1.一种采集检测分析煤升温氧化过程中气体组分的装置，其特征在于，包括加热升温机构、气体米集净化机构和气体组分分析机构； 所述加热升温装置包括金属容器、热电偶、温度显示仪及程序控温箱;至少两个金属容器安装在程序控温箱内部，金属容器顶部的金属盖中央设置有热电偶，热电偶通过导线与设置在程序控温箱外部的温度显示仪连接； 所述气体采集净化机构包括压缩空气钢瓶、流量计、管道、过滤器及气体采样袋;压缩空气钢瓶通过管道与金属容器连接，管道上装有流量计；金属容器分别通过管道与过滤器连接，过滤器的另一端与气体采样袋连接； 所述气体组分分析装置包括氢气发生器、氮气钢瓶、空气发生器、标气钢瓶、色谱仪及微机处理工作台；氢气发生器、氮气钢瓶、空气发生器、标气钢瓶以及气体采样袋分别与色谱仪连接，色谱仪与微机处理工作台连接。2.根据权利要求1所述的采集检测分析煤升温氧化过程中气体组分的装置，其特征在于，所述管道包括置于程序控温箱外部的橡胶管和置于程序控温箱内部的金属管。3.根据权利要求2所述的采集检测分析煤升温氧化过程中气体组分的装置，其特征在于，所述金属管包括送气金属管和出气金属管，所述橡胶管包括送气橡胶管和出气橡胶管；压缩空气钢瓶与送气橡胶管连接，送气橡胶管与送气金属管连接，送气金属管与金属容器连接;金属容器与出气金属管连接，出气金属管与出气橡胶管连接，出气橡胶管与过滤器连接。4.根据权利要求1所述的采集检测分析煤升温氧化过程中气体组分的装置，其特征在于，过滤器的配置数量与金属容器的数量相同。5.根据权利要求1所述的采集检测分析煤升温氧化过程中气体组分的装置，其特征在于，所述微机处理工作台，包括工控机和液晶显示器，工控机对系统采集终端采集的数据进行处理并输出到液晶显示器显示。6.根据权利要求1所述的采集检测分析煤升温氧化过程中气体组分的装置，其特征在于，所述氢气发生器，通过水的电离产生氢气，氢气作为氢火焰离子化检测器(FID)的燃烧Ho7.根据权利要求1所述的采集检测分析煤升温氧化过程中气体组分的装置，其特征在于，所述氮气钢瓶，提供一定压力的氮气通入色谱仪作为载气。8.根据权利要求1所述的采集检测分析煤升温氧化过程中气体组分的装置，其特征在于，所述空气发生器，把自然空气经过净化，除去空气中的水分、油污和杂质，经设置在空气发生器上的稳压装置输送至色谱仪。9.根据权利要求1所述的采集检测分析煤升温氧化过程中气体组分的装置，其特征在于，所述标气钢瓶，提供标准气体，经过色谱仪检测，通过工作台进行处理并保存数据。10.根据权利要求1所述的采集检测分析煤升温氧化过程中气体组分的装置，其特征在于，所述色谱仪为矿井色谱仪，进行矿井井下气体分析，利用热导检测器、双氢焰检测器四根分析柱完成对H2、N2、02、N2、C0、C02、烷烃、烯烃、炔烃的常量及微量组份分析，预测、预报煤炭自燃过程中的指标气体全分析。
【文档编号】G01N25/22GK105891259SQ201610388194
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】董宪伟, 朱令起, 王福生, 侯欣然, 许慎, 张艳芳, 宋艳娇, 赵悦红, 李森, 艾晴雪, 曹聪聪
【申请人】华北理工大学