[发明专利]硫化矿石自燃监控预警装置及方法

权利要求书

1.一种硫化矿石自燃监控预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100建立硫化矿石堆放三维有限元模型，实时监测并保存堆放硫化矿石有限元的各个单元温度，得到硫化矿石的温度分布情况，形成三维有限元的温度场模型；

S200根据硫化矿石的温度场模型中各个单元温度以及单元温度变化情况，进行自燃风险评估；

S300若风险评估结果达到设定条件，则发出火灾风险警示；

还包括监测硫化矿石堆放处的空气温度及风速，在S200步骤中，采用以下公式预测自燃时间：

上式中，T_i表示硫化矿石堆放第i个有限元单元的自燃时间；C_矿表示硫化矿石的比热，预先测定；M_i表示第i个有限元单元硫化矿石的质量；t₂表示硫化矿石的自燃温度；t₁表示硫化矿石的初始温度；t₀表示环境温度；w_i表示第i个有限元单元硫化矿石单位时间内的氧化质量，预先测定；ε表示单位质量的硫化矿石氧化产生的热量，预先测定；C_气表示硫化矿石堆放处空气的比热；ρ_气表示空气的密度；V_i表示第i个有限元单元的空气流动速度；第i个有限元单元硫化矿石的实时温度由初始温度t₁随着硫化矿石的氧化升温至自燃温度t₂；

在S300步骤中，以自燃时间作为风险评估结果，以硫化矿石有限元各单元的自燃时间最小值达到预设的安全时间作为发出火灾风险警示的设定条件。

2.根据权利要求1所述的硫化矿石自燃监控预警方法，其特征在于，在S300步骤中，所述设定条件包括最大单元温度达到温度阈值或者距离达到自燃温度的自燃时间达到时间阈值，并显示温度阈值或者时间阈值。

3.根据权利要求1所述的硫化矿石自燃监控预警方法，其特征在于，还采用将氧气分离出来后的空气，喷射自燃时间达到预设的安全时间的硫化矿石有限元单元。

4.一种硫化矿石自燃监控预警装置，其特征在于，包括红外线热成像仪、数据采集器、处理器、评估模块、判断模块、数据库、执行模块和报警器；

所述处理器分别与数据采集器、评估模块、判断模块、数据库和执行模块连接，所述处理器用于建立硫化矿石堆放三维有限元模型，根据硫化矿石的温度分布情况，形成三维有限元的温度场模型；

所述红外线热成像仪用于实时监测堆放硫化矿石有限元的各个单元温度；

所述数据采集器分别与红外线热成像仪连接，用于将红外线热成像仪测量的硫化矿石有限元的各个单元温度传输给处理器；

所述数据库用于保存堆放硫化矿石有限元的各个单元温度；

所述评估模块用于根据硫化矿石的温度场模型中各个单元温度以及单元温度变化情况，进行自燃风险评估；

所述判断模块用于判断风险评估的结果是否达到设定条件；

所述执行模块用于在达到设定条件时，根据指令控制报警器发出火灾风险警示；

所述数据采集器连接有温度传感器和风速仪，所述温度传感器用于监测硫化矿石堆放处的空气温度，所述风速仪用于监测硫化矿石堆放处的风速，所述评估模块内设自燃预测模型，所述自燃预测模型采用以下公式预测自燃时间：

上式中，T_i表示硫化矿石堆放第i个有限元单元的自燃时间；C_矿表示硫化矿石的比热，预先测定；M_i表示第i个有限元单元硫化矿石的质量；t₂表示硫化矿石的自燃温度；t₁表示硫化矿石的初始温度；t₀表示环境温度；w_i表示第i个有限元单元硫化矿石单位时间内的氧化质量，预先测定；ε表示单位质量的硫化矿石氧化产生的热量，预先测定；C_气表示硫化矿石堆放处空气的比热；ρ_气表示空气的密度；V_i表示第i个有限元单元的空气流动速度；第i个有限元单元硫化矿石的实时温度由初始温度t₁随着硫化矿石的氧化升温至自燃温度t₂。