[发明专利]基于声学测温的煤自燃高温点运移路径可视化装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于声学测温的煤自燃高温点运移路径可视化装置及方法，该方法采用热电偶接触测温和声学非接触测温相耦合的方法，重构煤自燃升温过程中三维温度场及内部高温点运移路径。该装置包括圆柱式罐体、程序温度控制系统、热电偶接触测温装置、声学非接触测温装置和自动升降调节装置，热电偶接触测温装置和声学非接触测温装置分别连接热电转化装置和声电转化装置，热电转化装置和声电转化装置分别连接一个温度数据采集卡，温度数据采集卡连接计算机界面温度可视化输出装置。本发明能够实现煤自燃温度场及高温点运移路径的可视化监测，有利于提高煤自燃各阶段自燃特性研究，可为煤田火区火势发展规律及高温区域实时监测提供参考。

技术领域

本发明属于煤自燃特性测试技术领域，特别涉及基于声学测温的煤自燃高温点运移路径可视化装置及方法。

背景技术

由于松散煤体在燃烧阶段中高温点的位置难以准确判断，目前我国对煤自燃过程中高温点运移路径及规律的研究，主要停留在利用软件模拟分析阶段，很少开展松散煤体自燃过程中高温点运移路径及规律相关方面的实验研究，且在煤体温度测量方面，主要是利用气相色谱分析仪检测煤自燃过程产生的气体，确定煤自燃的各个阶段特征温度，由于气相色谱分析仪的差异，导致检测出来的特征温度差异比较大，且不能直观观察煤自燃过程的温度变化，依靠人工推演的煤自燃高温点的移动路径，无法直观判定煤自燃过程高温点的运移规律。因此，研究煤自燃过程中温度分布及高温点运移路径可视化，可为煤田火区火势发展规律及高温区域实时监测提供参考。

发明内容

为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供基于声学测温的煤自燃高温点运移路径可视化装置及方法，能够完成声音的产生、发声、接收、采集、分析全过程，实时监测煤样温度及内部高温点的运移规律，实现煤样温度及高温点运移路径三维可视化，能够实现煤自燃过程中非均温度场分布及高温点运移规律的可视化监测。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

基于声学测温的煤自燃高温点运移路径可视化装置，包括圆柱式罐体1、程序自加热控制系统、气路、自动升降调节装置、热电偶接触测温装置和声学非接触测温装置；

所述程序自加热控制系统包括铺设在圆柱式罐体1的底面内侧和侧壁内侧的热电加热丝7、均匀固定在圆柱式罐体1底面内侧的高温热电加热棒8，所述热电加热丝7和高温热电加热棒8通过电热控制仪9控制，电热控制仪9与温度控制仪10相连；

所述气路包括设置在圆柱式罐体1底部的气体干燥箱12，圆柱式罐体1顶部穿有出气竖管13，圆柱式罐体1底部侧面设置有进气横管11；

所述自动升降调节装置用于调整收发式声波换能器24的高度；

所述热电偶接触测温装置用于测量控制圆柱式罐体1内部煤样温度；

所述声学非接触测温装置用于监测炉膛3内煤样温度分布及高温点运移路径。

所述圆柱式罐体1包括装煤炉膛3，装煤炉膛3外侧设置有耐火保温层2，装煤炉膛3顶部设置有上罐盖4和下罐盖5，上罐盖4和下罐盖5之间设置有耐火密封圈，所述上罐盖4和下罐盖5由螺栓6固定，所述耐火保温层2和罐盖均由耐火材料制成；所述耐火材料为陶瓷纤维；

所述螺栓6数量为8个，直径为12mm，均匀布置在罐盖上。

所述高温热电加热棒8的数量为四根，四根高温热电加热棒8在装煤炉膛3内均匀布设。

所述气体干燥箱12设有干燥剂并通过钢丝密网14与装煤炉膛3连接，所述出气竖管13穿过上罐盖4和下罐盖5进入圆柱式罐体1；

所述圆柱式罐体1的直径为600mm，所述圆柱式罐体1的高度为750mm；所述装煤炉膛3的直径为300mm，所述装煤炉膛3的高度为600mm，所述钢丝密网14与圆柱式罐体1内底面之间的距离为50mm；

所述钢丝密网14的密度为100～300目。