CN207198105U

CN207198105U - 煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置

Info

Publication number: CN207198105U
Application number: CN201721195661.XU
Authority: CN
Inventors: 胡强强; 孙庆鹏; 孙凯; 韩学海; 霍志超; 崔加莹; 梁瑶; 张帅; 段学良
Original assignee: Shandong Ancient Cooking Vessel Safety Check Survey Technology Co Ltd
Current assignee: Shandong Ancient Cooking Vessel Safety Check Survey Technology Co Ltd
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2018-04-06
Anticipated expiration: 2027-09-15

Abstract

本实用新型公开了一种煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置，包括一个控温箱，在所述的控温箱内设有一个煤样罐，所述煤样罐的底部设有进气管，所述的进气管与设置在控温箱外的进气***相连，且进气***的输气管进入到控温箱内后连接预热管，所述的预热管再与进气管相连；煤样罐的上部设有一个出气管，所述的出气管与气象色谱仪相连；在所述的煤样罐上插装有用于检测煤样罐内温度的温度传感器I，在所述控温箱内设有温度传感器II,所述的温度传感器I、温度传感器II与控制器相连，控制器根据检测的温度控制控温箱内的温度，同时监测控温箱及煤样罐温度变化并记录。

Description

煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于测定煤层自然发火标志气体的设备，具体涉及煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置。

背景技术

煤层自燃是严重威胁煤矿安全的一种自然灾害。煤层自燃产生的火焰和高温不仅直接对人身和设备造成危害，还可能引起瓦斯、煤尘***，使灾害进一步加剧和扩大，导致生产设备、生产环境和煤炭资源的严重破坏。煤炭自然发火是一个缓慢的氧化过程，随着氧化过程的发展，将产生一系列反应煤炭自燃特性的气体。随着温度的升高，各种气体的产生量发生显著变化。因此，为了在火灾综合防治中避免盲目性，做到有效、可靠和有预见性，通过利用特定设备测定气体生产量的变化，从而优选煤的自然发火标志气体对煤的早期自然发火预测预报技术的研究至关重要。

实用新型内容

本实用新型提供了一种煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置，此装置可模拟煤自然发火实验过程，并测定程序升温过程中各温度段气体产物种类、产生量及煤样温度变化特性，据此优选使用的自然发火标志气体及其指标。

为实现上述目的，本装置采用如下技术方案：

一种煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置，包括一个控温箱，在所述的控温箱内设有一个煤样罐，所述煤样罐的底部设有进气管，所述的进气管与设置在控温箱外的进气***相连，且进气***的输气管进入到控温箱内后连接预热管，所述的预热管再与进气管相连；所述煤样罐的上部设有一个出气管，所述的出气管与气象色谱仪相连；在所述的煤样罐上插装有用于检测煤样罐内温度的温度传感器I，在所述控温箱内设有温度传感器II,所述的温度传感器I、温度传感器II与控制器相连，所述的控制器根据检测的温度控制控温箱内的温度，同时监测控温箱及煤样罐温度变化并记录。

进一步的，所述的控温箱内设有风扇和加热器，所述的风扇和加热器与控制器相连。

进一步的，所述控温箱内壁为不锈钢材质、内壁和外壁之间装设有石棉隔热层，能够实现恒温、程序升温两种运行方式。其程序升温速率0.1℃/min～30℃/min，可控温度范围为室温～400℃，控温精度为±0.2℃，所述预热铜管为外径2mm，内径1mm，长度50m的纯铜材质；

进一步的，所述加热器和风扇置于控温箱上部。

进一步的，所示温度传感器I置于煤样罐中部，煤样几何中心处，并与控制器连接；所述控制器进行程序升温控制并记录.

进一步的，所述气象色谱仪能够分析O₂、N₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₆、C₃H₈、C₂H₄、C₃H₆、C₂H₂。

进一步的，所述供气***包括干空气瓶、减压阀、稳压阀、稳流阀、压力表、气阻、流量传感器；所述减压阀、稳压阀与干空气瓶连接；所述稳流阀、压力表、气阻和流量传感器通过紫铜管路与设置在控温箱内的预热铜管连接；所述预热铜管为外径2mm，内径1mm，长度50m的纯铜材质。

进一步的，所述进气管、出气管和煤样罐体为热传导性能良好的纯铜材质；所述进气管在煤样罐体下方，活动连接；所述出气管在煤样罐体上方，活动连接。

进一步的，在所述的煤样罐上、下部设卡位，用于放置网垫，在煤样上部均匀覆盖一层石棉，对气流进行过滤，防止堵塞气路。

本实用新型所带来的有益技术效果：

1)煤样罐

该煤样罐罐体为1mm厚的纯铜材质，将其放置于控温箱内，与预热铜管连接，保证了煤样罐体温度与控温箱内温度的平衡；罐体上下位置设置可拆卸出、进气孔，方便更换煤样。进气孔置于煤样罐体底部，保证了经预热铜管预热后的气流能均匀通过预装煤样，保证了煤样氧化升温的供氧条件。出气口置于煤样罐体上部，利于产生的各种气体及时经出气孔排出，引入气象色谱进行气样组分分析。在煤样罐上下部设卡位，用于放置网垫，在煤样上部均匀覆盖一层石棉，对气流进行过滤，防止堵塞气路。煤样罐中部几何位置处连接铂金电阻传感器用于监控煤样温度变化。

2)温度控制***

该***主要包括控制器、控温箱、温度传感器、预热铜管、加热器、风扇等。

外径2mm，内径1mm，长度50m的预热铜管保证了进入煤样罐内气流的温度充分预热，减少因进气温度与煤样罐内温度因温度差而引起的误差。控制器可进行程序升温设定，控温箱从室温开始程序升温，室温～100℃，升温速率为0.5℃/min，100℃～200℃，升温速率为1.0℃/min，200℃～350℃，升温速率为2.0℃/min。该升温程序对升温速率的设定方便快捷，并保证了不同温度段内所需的升温速率，保证了煤样程序升温的温度变化要求。温度传感器对控温箱和煤样罐内的温度进行监测，直观便捷的反映了不同时间段控温箱与煤样罐间的温度变化，及时掌握煤样罐内煤样的氧化反应情况。

3)自动取样***

煤样罐内产生的气体经出气孔引出，干燥后直接与气象色谱仪进样阀联通，可直接接入气象色谱仪进行气样组分分析，进样时间快，实现了循环采取煤样罐内产生的气样的要求。

附图说明

下面将结合具体实施例对本实用新型做进一步清楚完整的说明：

图1为是本装置的结构示意图。

图中：1-干空气瓶，2-减压阀，3-稳压阀，4-稳流阀，5-压力表，6-气阻，7-流量传感器，8-隔热层，9-控温箱，10-预热铜管，11-进气管，12-出气管，13-煤样罐，14-铂电阻温度传感器，15-风扇，16-加热器，17-控制器及键盘，18-气象色谱仪。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，煤层自燃是严重威胁煤矿安全的一种自然灾害。煤层自燃产生的火焰和高温不仅直接对人身和设备造成危害，还可能引起瓦斯、煤尘***，使灾害进一步加剧和扩大，导致生产设备、生产环境和煤炭资源的严重破坏。煤炭自然发火是一个缓慢的氧化过程，随着氧化过程的发展，将产生一系列反应煤炭自燃特性的气体。随着温度的升高，各种气体的产生量发生显著变化。因此，为了在火灾综合防治中避免盲目性，做到有效、可靠和有预见性，通过利用特定设备测定气体生产量的变化，从而优选煤的自然发火标志气体对煤的早期自然发火预测预报技术的研究至关重要，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置。

由图1所示的煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置，包括供气***、煤样罐、控温箱、温度控制与记录、自动取样***、气象色谱仪、数据处理与记录等；

所述供气***包括干空气瓶1，减压阀2，稳压阀3，稳流阀4，压力表5，气阻6，流量传感器7。所述减压阀、稳压阀与干空气瓶连接；所述稳流阀、压力表、气阻和流量传感器通过紫铜管路与预热铜管连接；所述预热铜管为外径2mm，内径1mm，长度50m的纯铜材质；

所述煤样罐13包括进气管11、出气管12和煤样罐体，所述进气管11、出气管12和煤样罐体为热传导性能良好的纯铜材质；所述进气管11在煤样罐体下方，活动连接；所述出气管12在煤样罐体上方，活动连接；

所述控温箱包括预热铜管10、加热器16、温度传感器14、风扇15和隔热层8；所述控温箱9内壁为不锈钢材质、内壁和外壁之间装设有石棉隔热层，能够实现恒温、程序升温两种运行方式。其程序升温速率0.1℃/min～30℃/min，可控温度范围为室温～400℃，控温精度为±0.2℃，所述预热铜管为外径2mm，内径1mm，长度50m的纯铜材质；所述加热器和风扇置于控温箱上部；所述温度传感器与控制器连接，监测控温箱及煤样罐温度变化并记录；

所述温度控制与记录包括铂电阻温度传感器14和控制器17。所示铂电阻温度传感器置于煤样罐中部，煤样几何中心处，并与控制器连接；所述控制器进行程序升温控制并记录；

所述自动取样***由出气管与气象色谱仪18直接连接；

所述气象色谱仪18能够分析O₂、N₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₆、C₃H₈、C₂H₄、C₃H₆、C₂H₂。

所述数据处理及记录为电脑处理。

干空气瓶1通过减压阀2、稳压阀3、稳流阀4、压力表5、气阻6和流量传感器7与预热铜管10连接，保证气流的稳定。

预热铜管10通过进气管11与煤样罐13连接，煤样罐13产生的各种气体经过出气管12被引入气象色谱仪18，进行气体组分分析。

置于控温箱上部的加热器16和风扇15的作用是使得控制箱内的温度均匀。铂金温度传感器14与控制器17连接，其监控煤样罐内温度变化。

本装置的操作程序为：

1)检漏。在气路连接完毕后，进行气路检漏，另外，当气路变动时也应进行***检漏。

2)流量测定。利用皂膜流量计从出气口位置进行测量。

3)检查温度传感器、数据采集***的运行状态。

4)对气象色谱仪进行调试校准。

5)确认气路良好，各种相关仪器运行正常后，将待测煤样装入煤样罐中，煤样上方均匀覆盖一层石棉，对气流进行过滤，防止堵塞气路。

6)装样完毕后，再次检查仪器气密性。

7)以100ml/min的稳定流量向煤样罐中通入干空气(氧气浓度20.95％)，同时控温箱从室温开始程序升温，室温～100℃，升温速率为0.5℃/min，100℃～200℃，升温速率为1.0℃/min，200℃～350℃，升温速率为2.0℃/min。

8)将产生气样引入气象色谱仪，分析各组分浓度。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims

1.煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置，其特征在于，包括一个控温箱，在所述的控温箱内设有一个煤样罐，所述煤样罐的底部设有进气管，所述的进气管与设置在控温箱外的进气***相连，且进气***的输气管进入到控温箱内后连接预热管，所述的预热管再与进气管相连；所述煤样罐的上部设有一个出气管，所述的出气管与气象色谱仪相连；在所述的煤样罐上插装有用于检测煤样罐内温度的温度传感器I，在所述控温箱内设有温度传感器II,所述的温度传感器I、温度传感器II与控制器相连，所述的控制器根据检测的温度控制控温箱内的温度，同时监测控温箱及煤样罐温度变化并记录。

2.如权利要求1所述的煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置，其特征在于，所述的控温箱内设有风扇和加热器，所述的风扇和加热器与控制器相连。

3.如权利要求2所述的煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置，其特征在于，所述控温箱内壁为不锈钢材质、内壁和外壁之间装设有石棉隔热层，能够实现恒温、程序升温两种运行方式。

4.如权利要求2所述的煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置，其特征在于，所述加热器和风扇置于控温箱上部。

5.如权利要求1所述的煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置，其特征在于，所示温度传感器I置于煤样罐中部的煤样几何中心处，并与控制器连接；所述控制器进行程序升温控制并记录。

6.如权利要求1所述的煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置，其特征在于，所述气象色谱仪能够分析O₂、N₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₆、C₃H₈、C₂H₄、C₃H₆、C₂H₂。

7.如权利要求1所述的煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置，其特征在于，所述进气***包括干空气瓶、减压阀、稳压阀、稳流阀、压力表、气阻、流量传感器；所述减压阀、稳压阀与干空气瓶连接；所述稳流阀、压力表、气阻和流量传感器通过紫铜管路与设置在控温箱内的预热铜管连接。

8.如权利要求1所述的煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置，其特征在于，所述预热管为外径2mm，内径1mm，长度50m的纯铜材质。

9.如权利要求1所述的煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选的测定装置，其特征在于，所述进气管、出气管和煤样罐体为热传导性能良好的纯铜材质；所述进气管在煤样罐体下方，活动连接；所述出气管在煤样罐体上方，活动连接。