[发明专利]基于热重的煤自燃特性测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于热重的煤自燃特性测定装置。

背景技术

煤炭是我国重要能源之一，20世纪90年代至今在我国能源结构中保持在70%以上。但是煤炭的自燃不但造成我国煤炭资源的损失，同时也严重威胁煤炭资源的安全开采。因而，有必要研究了解煤的自燃特性，构建煤自燃过程中各项参数之间的关系服务于我国煤炭资源的保护与开采。目前实验室用于研究煤的自燃特性的主要设备有：绝热氧化装置、程序升温装置、傅里叶红外光谱仪及热分析仪等设备。其中程序升温设备和热分析仪特点如下：程序升温设备研究煤自燃特性是将煤样置于程序升温炉中，程序升温炉进行程序升温加快煤样的氧化升温，获得程序升温过程中煤样氧化升温特性曲线，并且可以与气相色谱仪联用获得煤氧化升温过程中的气体组分及体积分数；热分析设备研究煤自燃特性是利用程序温度控制下使煤样进行氧化，从而获得煤样质量改变量与温度之间的关系，同时可获得煤样在氧化过程中的吸/放热量。

但是程序升温设备无法获得煤在氧化升温过程中煤样的质量改变量这一煤自燃特性的重要参数；而热分析设备并非针对煤氧化特性而开发的设备，在煤氧化研究方面所注重的仅是煤样在升温过程中的质量改变量，同时，目前已有的热分析设备为了兼顾对热量的分析，注重灵敏性，造成所分析样品质量小，，由于测试所用的煤样质量小，单位质量煤样在氧化升温过程中的产气量小，无法对煤氧化过程中所生成气体组分及体积分数进行定量分析。而目前所使用的热-红联运技术（热分析仪与红外光谱联用）仅能对气体的官能团进行分析。程序升温设备在测试煤氧化升温特性时是使气流通过流经破碎煤样堆积形成的空隙而热分析仪则是煤样处于氧化气氛中，而使气体流经破碎煤体堆积形成的空隙则更符合煤矿工作面回采过后采空区的遗煤的氧化的过程。若使用程序升温和热分析仪对煤样分别进行分析，一是造成，费时费力，劳动强度大，二是，大质量煤样（程序升温）和小质量煤样（热分析仪）并不能构成对比，无法获得煤样在升温过程中质量改变与气体产生/消耗之间的关系。煤在氧化过程升温过程中所产生气体正是由于煤发生氧化热解产生的，煤的质量必然会发生改变，因而构建煤氧化过程中质量变化与煤产气特征的关系对与煤氧化特性的研究至关重要。因此，如何将热分析注重质量改变测试这一特点与程序升温设备进行结合，从而同时获得煤样在氧化升温过程中升温特性曲线、质量改变量以及不同温度下煤样的产/耗气特征，是当前迫切要解决的问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本发明之目的就是提供一种基于热重的煤自燃特性测定装置，可有效解决程序升温下煤样的氧化升温特性曲线、质量改变量以及产/耗气特征的同步测量问题。

本发明解决的技术方案是，氧气高压钢瓶经第一气路管路与气体预混装置相连，氮气高压钢瓶经第二气路管路分别与第一气路管路、气体预混装置连通，气体预混装置经第一气体管路与进气管相连，进气管和预热铜管相连，预热铜管置于煤样罐支架下部内，预热铜管下方的煤样罐支架底部向下伸出程序升温箱的箱体，置于天平的托盘上，煤样罐支架的顶部向上伸出程序升温箱的箱体，煤样罐支架的顶部内有置于程序升温箱的箱体顶部上方的降温铜管，预热铜管上方的煤样罐支架中装有煤样罐，预热铜管与煤样罐下部的进气口相连，煤样罐上部的出气口与降温铜管相连，降温铜管经出气管连接第二气体管路，第二气体管路接在气相色谱仪上，由气相色谱仪对所出气体进行分析，程序升温箱是由箱体、加热层、保温层、程序升温控制器、煤样温度数据采集卡和天平组合在一起构成的封闭结构，箱体外周包裹有加热层，加热层内有电热丝，加热层外部包裹有保温层，电热丝和箱体外部的程序升温控制器连接，程序升温控制器控制加热层中的电热丝的功率实现箱体的升温，煤样罐内装有温度传感器，温度传感器的自由端伸出煤样罐支架和煤样温度数据采集卡相连接，煤样温度数据采集卡通过温度传感器采集煤样温度，程序升温控制器、煤样温度数据采集卡、天平、气相色谱仪均与计算机相连接。

本发明实现了不同氧浓度气氛下煤的氧化升温，在煤氧化升温过程中氧气浓度的改变；可实现煤样质量在煤氧化升温过程中温度和质量变化的测量；可实现煤在氧化升温过程中气体生成特征的测定，本发明自动化程度高，测试结果可靠，实现了煤氧化升温的同时可对煤质量改变量进行实时测量。

附图说明

图1为本发明的结构主视图。

图2为本发明煤样罐的承载架的结构图。

图3为本发明气体预混装置的结构剖视图。

图4为本发明图3的A-A向截面图（放大）。

具体实施方式