CN108896611A - 煤自燃倾向性的测定装置及测定方法 - Google Patents

煤自燃倾向性的测定装置及测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种煤自燃倾向性的测定装置及测定方法，测定装置包括：外层主箱体、煤箱、煤样罐及信号接收分析***；外层主箱体的侧壁上设置有进油口、放油口以及阀门，外层主箱体顶部盖设有主箱体盖板，煤箱设置在外层主箱体内，煤箱顶部盖设有煤箱盖板，煤箱侧壁上设置有进气管，进气管贯穿外层主箱体的侧壁、并连接至空气压缩机，进气管上还设置有气体流量控制器，煤样罐设置在煤箱内，其底部为网状，煤箱盖板上设置有排气管、电磁辐射测试仪及热电偶，热电偶的一端延伸至煤样罐内，热电偶的另一端连接至温度控制器，外层主箱体内、且位于煤箱下方设置有电炉丝，电炉丝连接至温度控制器，信号接收分析***包括主机，主机连接至电磁辐射测试仪。

Description

煤自燃倾向性的测定装置及测定方法
技术领域
本发明涉及煤体自燃防治技术领域，具体而言，涉及一种煤自燃倾向性的测定装置和一种煤自燃倾向性的测定方法。
背景技术
煤自燃危害不仅能造成严重的社会危害和环境污染，而且造成了煤炭资源的巨大损失。在煤炭开采过程中，多数的矿井火灾均是由于煤的自燃引起，严重的可能诱发瓦斯、煤尘***等事故。因此，研究煤自燃倾向性的测定方法对于煤矿防灭火工作具有极其重要的意义。
目前，国外的煤自燃倾向性的测定方法主要有绝热氧化法（美国、澳大利亚）、高温活化能法（波兰）、交叉点温度法（印度、土耳其）等，国内的测定方法主要是依据国家标准的色谱吸氧鉴定法和推荐执行的程序升温氧化过程中的吸氧量和交叉点温度为指标的测定方法。其中，国外采用的绝热氧化法测试条件苛刻，高温活化能法、交叉点温度法反映的是煤在较高温度下（通常大于140℃）的氧化自燃特性，未能反映低温氧化阶段的氧化自燃过程；而国内采用的方法存在以下不足：色谱吸氧法测定煤物理吸附氧气的特性，而煤的吸附特性与其表面性质、孔隙构造有关，这很难完全反映出煤的自热氧化特性；另外，煤物理吸附的氧气并非全部参加升温氧化过程，这决定于煤的结构；程序升温氧化过程中的吸氧量和交叉点温度，通过对煤样的被动加热，很难完全真实的反映煤的自燃倾向性。
发明内容
本发明正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种新的煤自燃倾向性的测定方案，提高了煤自燃倾向性测定结果的准确率。
有鉴于此，根据本发明提出了一种煤自燃倾向性的测定装置，包括：外层主箱体、煤箱、用于盛放煤体的煤样罐以及信号接收分析***；其中，所述外层主箱体的侧壁上设置有进油口、放油口以及设置在所述进油口和所述放油口处的阀门，所述外层主箱体顶部盖设有主箱体盖板，所述煤箱设置在所述外层主箱体内，所述煤箱顶部盖设有煤箱盖板，所述煤箱侧壁上设置有进气管，所述进气管贯穿所述外层主箱体的侧壁、并连接至空气压缩机，所述进气管上还设置有气体流量控制器，所述煤样罐设置在所述煤箱内，其底部为网状，所述煤箱盖板上设置有排气管、电磁辐射测试仪及热电偶，所述热电偶的一端延伸至所述煤样罐内，所述热电偶的另一端连接至温度控制器，所述外层主箱体内、且位于所述煤箱下方设置有电炉丝，所述电炉丝连接至所述温度控制器，所述信号接收分析***包括主机，所述主机连接至所述电磁辐射测试仪。
在该技术方案中，煤箱设置在外层主箱体中，煤样罐设置在煤箱内，煤样罐中装入待测试煤样，通过外层主箱体的进油口，向外层主箱体内注油，热电偶将煤体自热氧化升温后的温度信号传输至温度控制器，由温度控制器根据接收到的热电偶所测煤体温度信号，控制电炉丝对油浴的加热，使油浴的温度始终与煤体温度保持一致，煤体自热产生的热量不散失，另外通过空气压缩机产生的气体进入煤箱内后，经由油浴加热保证气体温度与煤体温度相同，从而使得煤体始终在一个恒温环境中，避免煤体自热氧化过程中与外界进行热交换，确保了后续电磁辐射信号的检测准确性，通过电磁辐射测试仪来检测煤体的电磁辐射信号，主机通过对电磁辐射信号的分析来判定煤体的自燃倾向性，整个测试装置成本低，操作简单，使用方便，不易受人为因素影响，提高了测试结果的准确性。
在上述技术方案中，优选地，所述外层主箱体的底部设置有煤箱支柱组件，所述煤箱基于所述煤箱支柱组件设置在所述外层主箱体内。
在上述任一项技术方案中，优选地，所述煤箱支柱组件包括四根煤箱支柱，所述四根煤箱支柱两两一组分布在所述电炉丝两侧。
在上述任一项技术方案中，优选地，所述煤箱的内侧壁上设置有煤箱内挂柱，所述煤箱内挂柱上挂设有落煤板挂架，所述落煤板挂架上安装有落煤挡板。
在上述任一项技术方案中，优选地，所述信号接收分析***还包括放大器，所述放大器的输入端连接至所述电磁辐射测试仪，所述放大器的输出端连接至所述主机。
根据本发明的第二方面，提出了一种煤自燃倾向性的测定方法，基于上述任一项所述的煤自燃倾向性的测定装置的测定方法，包括：将预定量的煤体放入所述煤样罐中，并封盖煤箱盖板，打开位于所述进油口处的阀门，注入油液直至所述外层主箱体箱满后，封盖所述主箱体盖板，以及通电并开启所述主机；所述主机获取预定监测时间内所述电磁辐射测试仪检测到的电磁辐射信号，其中，所述电磁辐射信号是由所述煤体自热氧化升温过程中产生的；所述主机根据获取到的所述电磁辐射信号，计算电磁辐射强度平均值AE、电磁辐射脉冲数AP、电磁辐射强度变化率△E以及电磁辐射脉冲数变化率△P；所述主机在判定所述电磁辐射强度平均值AE、所述电磁辐射脉冲数AP、所述电磁辐射强度变化率△E以及所述电磁辐射脉冲数变化率△P符合以下任一或多种条件时，确定所述煤体具有自燃倾向性：AE ≥EL； AP≥PL；△E≥KE；△P≥KP；其中，EL为电磁辐射强度的临界值、PL为电磁辐射脉冲数的临界值、KE为电磁辐射强度变化率的临界值以及KP为电磁辐射脉冲数变化率的临界值。
在该技术方案中，考虑到煤体自热氧化升温过程中产生的电磁辐射信号能够有效反应煤自燃倾向性，所以通过主机对电磁辐射信号的分析来确定煤体是否具有自燃倾向性，提高了煤自燃倾向性测定结果的准确率。
通过以上技术方案，提高了煤自燃倾向性测定结果的准确率。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的煤自燃倾向性的测定装置的结构示意图。
其中，图1中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
10煤自燃倾向性的测定装置，101外层主箱体，102煤箱，103煤样罐，104进油口，105放油口，106阀门，107主箱体盖板，108煤箱盖板，109进气管，110空气压缩机，111气体流量控制器，112排气管，113电磁辐射测试仪，114热电偶，115温度控制器，116电炉丝，117主机，118煤箱支柱，119煤箱内挂柱，120落煤板挂架，121落煤挡板，122放大器。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附
是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1示出了根据本发明的实施例的煤自燃倾向性的测定装置的结构示意图。
如图1所示，煤自燃倾向性的测定装置10包括：外层主箱体101、煤箱102、用于盛放煤体的煤样罐103以及信号接收分析***；其中，外层主箱体101的侧壁上设置有进油口104、放油口105以及设置在进油口104和放油口105处的阀门106，外层主箱体101顶部盖设有主箱体盖板107，煤箱102设置在外层主箱体101内，煤箱102顶部盖设有煤箱盖板108，煤箱102侧壁上设置有进气管109，进气管109贯穿外层主箱体101的侧壁、并连接至空气压缩机110，进气管109上还设置有气体流量控制器111，煤样罐103设置在煤箱102内，其底部为网状，煤箱盖板108上设置有排气管112、电磁辐射测试仪113及热电偶114，热电偶114的一端延伸至煤样罐103内，热电偶114的另一端连接至温度控制器115，外层主箱体101内、且位于煤箱102下方设置有电炉丝116，电炉丝116连接至温度控制器115，信号接收分析***包括主机117，主机117连接至电磁辐射测试仪113。
进一步地，外层主箱体的底部设置有煤箱支柱组件，煤箱102基于煤箱支柱组件设置在外层主箱体101内，煤箱支柱组件包括四根煤箱支柱118，所述四根煤箱支柱118两两一组分布在电炉丝116两侧。
进一步地，煤箱102的内侧壁上设置有煤箱内挂柱119，煤箱内挂柱119上挂设有落煤板挂架120，落煤板挂架120上安装有落煤挡板121。
进一步地，信号接收分析***还包括放大器122，放大器122的输入端连接至电磁辐射测试仪113，放大器122的输出端连接至主机117。
测试时，先安装测试装置：
将落煤板挂架120安放于煤箱内挂柱119上，安置好落煤挡板121；将一定量的煤体放入煤样罐103，安装好排气管112、电磁辐射测试仪113、热电偶114后，封上煤箱盖板108；安装好进气管109，打开进油口104，注入油液至箱满，封上主箱体盖板107；连接温度控制器115与热电偶114及电炉丝116，通电并打开主机117、放大器122；初始化主机内置软件，电磁辐射信号分析程序开始运行；操作时，主机117***将会提示操作步骤，显示器显示操作过程及测试结果；主机获取预定监测时间内电磁辐射测试仪检测到的电磁辐射信号，其中，所述电磁辐射信号是由煤体自热氧化升温过程中产生的；主机根据获取到的电磁辐射信号，计算电磁辐射强度平均值AE、电磁辐射脉冲数AP、电磁辐射强度变化率△E以及电磁辐射脉冲数变化率△P；主机在判定电磁辐射强度平均值AE、电磁辐射脉冲数AP、电磁辐射强度变化率△E以及电磁辐射脉冲数变化率△P符合以下任一或多种条件时，确定煤体具有自燃倾向性： AE ≥EL； AP≥PL；△E≥KE；△P≥KP；其中，EL为电磁辐射强度的临界值、PL为电磁辐射脉冲数的临界值、KE为电磁辐射强度变化率的临界值以及KP为电磁辐射脉冲数变化率的临界值，EL、PL、KE、KP可预先由测试者通过键盘输入。
煤箱设置在外层主箱体中，煤样罐设置在煤箱内，煤样罐中装入待测试煤样，通过外层主箱体的进油口，向外层主箱体内注油，热电偶将煤体自热氧化升温后的温度信号传输至温度控制器，由温度控制器根据接收到的热电偶所测煤体温度信号，控制电炉丝对油浴的加热，使油浴的温度始终与煤体温度保持一致，煤体自热产生的热量不散失，另外通过空气压缩机产生的气体进入煤箱内后，经由油浴加热保证气体温度与煤体温度相同，从而使得煤体始终在一个恒温环境中，避免煤体自热氧化过程中与外界进行热交换，确保了后续电磁辐射信号的检测准确性，通过电磁辐射测试仪来检测煤体的电磁辐射信号，主机通过对电磁辐射信号的分析来判定煤体的自燃倾向性，整个测试装置成本低，操作简单，使用方便，不易受人为因素影响，提高了测试结果的准确性。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明的技术方案提出了一种新的煤自燃倾向性的测定方案，提高了煤自燃倾向性测定结果的准确率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于
本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种煤自燃倾向性的测定装置，其特征在于，包括：
外层主箱体、煤箱、用于盛放煤体的煤样罐以及信号接收分析***；
其中，所述外层主箱体的侧壁上设置有进油口、放油口以及设置在所述进油口和所述放油口处的阀门，所述外层主箱体顶部盖设有主箱体盖板，所述煤箱设置在所述外层主箱体内，所述煤箱顶部盖设有煤箱盖板，所述煤箱侧壁上设置有进气管，所述进气管贯穿所述外层主箱体的侧壁、并连接至空气压缩机，所述进气管上还设置有气体流量控制器，所述煤样罐设置在所述煤箱内，其底部为网状，所述煤箱盖板上设置有排气管、电磁辐射测试仪及热电偶，所述热电偶的一端延伸至所述煤样罐内，所述热电偶的另一端连接至温度控制器，所述外层主箱体内、且位于所述煤箱下方设置有电炉丝，所述电炉丝连接至所述温度控制器，所述信号接收分析***包括主机，所述主机连接至所述电磁辐射测试仪。
2.根据权利要求1所述煤自燃倾向性的测定装置，其特征在于，所述外层主箱体的底部设置有煤箱支柱组件，所述煤箱基于所述煤箱支柱组件设置在所述外层主箱体内。
3.根据权利要求2所述煤自燃倾向性的测定装置，其特征在于，所述煤箱支柱组件包括四根煤箱支柱，所述四根煤箱支柱两两一组分布在所述电炉丝两侧。
4.根据权利要求1所述的煤自燃倾向性的测定装置，其特征在于，所述煤箱的内侧壁上设置有煤箱内挂柱，所述煤箱内挂柱上挂设有落煤板挂架，所述落煤板挂架上安装有落煤挡板。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的煤自燃倾向性的测定装置，其特征在于，所述信号接收分析***还包括放大器，所述放大器的输入端连接至所述电磁辐射测试仪，所述放大器的输出端连接至所述主机。
6.一种煤自燃倾向性的测定方法，基于如权利要求1至5中任一项所述的煤自燃倾向性的测定装置的测定方法，其特征在于，包括：
将预定量的煤体放入所述煤样罐中，并封盖煤箱盖板，打开位于所述进油口处的阀门，注入油液直至所述外层主箱体箱满后，封盖所述主箱体盖板，以及通电并开启所述主机；
所述主机获取预定监测时间内所述电磁辐射测试仪检测到的电磁辐射信号，其中，所述电磁辐射信号是由所述煤体自热氧化升温过程中产生的；
所述主机根据获取到的所述电磁辐射信号，计算电磁辐射强度平均值AE、电磁辐射脉冲数AP、电磁辐射强度变化率△E以及电磁辐射脉冲数变化率△P；
所述主机在判定所述电磁辐射强度平均值AE、所述电磁辐射脉冲数AP、所述电磁辐射强度变化率△E以及所述电磁辐射脉冲数变化率△P符合以下任一或多种条件时，确定所述煤体具有自燃倾向性：
AE ≥EL；
AP≥PL；
△E≥KE；
△P≥KP；
其中，EL为电磁辐射强度的临界值、PL为电磁辐射脉冲数的临界值、KE为电磁辐射强度变化率的临界值以及KP为电磁辐射脉冲数变化率的临界值。
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