[发明专利]硫化矿石自燃监控预警装置及方法

说明书

本发明提供了一种硫化矿石自燃监控预警装置和方法，装置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；以红外线热成像仪实时监测堆放硫化矿石有限元的各个单元温度；将各个单元温度传输给处理器；在处理器内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；将堆放硫化矿石有限元的各个单元温度保存到数据库；以评估模块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；采用判断模块判断风险评估的结果是否达到设定条件；在达到设定条件时，以执行模块用于根据指令控制报警器发出火灾风险警示。

技术领域

本发明涉及硫化矿石自燃预警技术领域，特别涉及一种硫化矿石自燃监控预警装置及方法。

背景技术

在硫化矿石的开采中，由于硫化矿石本身含有易氧化和易燃烧的物质，容易因氧化导致温度升高，若温度达到自燃温度，则会引发明火，产生火灾。硫化矿石自燃引发火灾是其主要灾害之一，因此，防止硫化矿石自燃是新建矿山安全生产的主要问题，硫化矿石的自燃所引发火灾的防治，关键需要进行自燃监控预警。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种硫化矿石自燃监控预警方法，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。

可选的，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。

可选的，在S200步骤中，所述自燃风险评估通过以下公式计算三维有限元各单元的自燃时间：

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；t₂表示硫化矿石的自燃温度；t_i1表示第i个有限元单元的当前实时温度；n表示实时监测记录的第i个有限元单元的温度值数量；t_ij表示第i个有限元单元的第j个温度值；t_i(j-1)表示第i个有限元单元的第(j-1)个温度值；T₀表示温度测量的周期时长；

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。

可选的，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；t表示第i个有限元单元硫化矿石的实时温度，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；