一种煤最短自然发火期的测定装置及测定方法与流程

技术特征：
1.一种煤最短自然发火期的测定装置，其特征在于：包括干燥气源、储油箱、油泵、氧化炉、导气管、导油管、温度传感器、数据采集器、计算机，干燥气源通过导气管与储油箱的气路连接，储油箱的气路连接通过导气管与氧化炉的气路连接，储油箱的油路连接通过导油管与氧化炉的油路连接，油泵设置于导油管的中部，氧化炉的内部设置有温度传感器，温度传感器通过数据采集器与计算机电性连接，计算机通过数据线分别与储油箱、油泵电性连接。2.根据权利要求1中所述的一种煤最短自然发火期的测定装置，其特征在于：所述储油箱包括箱体、搅拌器、螺旋加热管，回油管、出油管、电加热器，搅拌器装配于箱体顶盖的中部，且搅拌器的叶片延伸至箱体内腔的底部，螺旋加热管装配于箱体的内部，且螺旋加热管的进气端和出气端延伸至箱体外部，回油管、出油管贯穿箱体的顶盖，回油管的末端延伸至箱体内腔的顶部，出油管的末端延伸至箱体内腔的底部，电加热器装配于箱体的内部，干燥气源与螺旋加热管的进气端连通，氧化炉的气路与螺旋加热管的出气端连通，回油管通过导油管与氧化炉的回油管路连通，出油管与氧化炉的进油管路连通，且油泵设置于氧化炉的进油管路中，电加热器与计算机电性连接。3.根据权利要求1中所述的一种煤最短自然发火期的测定装置，其特征在于：所述氧化炉包括炉体、真空腔、油浴腔、反应室、托网、进气管接口、螺旋导气管、出气管接口、回油管接口、进油管接口，真空腔、油浴腔均开设于炉体的炉壁内，且真空腔包裹于油浴腔的外部，反应室为炉体内的炉腔，两个托网分别装配于反应室的顶部及底部，进气管接口、出气管接口开设于炉体的顶盖，螺旋导气管设置于反应室内，螺旋导气管的进气端与进气管接口连通，螺旋导气管的出气端延伸至反应室的底部，出气管接口与反应室连通，回油管接口开设于炉体侧壁的顶部，进油管接口开设于炉体的底壁，且回油管接口、进油管接口均与油浴腔连通，回油管接口通过导油管与回油管路连通，进油管接口通过导油管与进油管路连通。4.根据权利要求1中所述的一种煤最短自然发火期的测定装置，其特征在于：所述温度传感器包括油浴腔铂电阻一、油浴腔铂电阻二、油浴腔铂电阻三、油浴腔铂电阻四、油浴腔铂电阻五、反应室铂电阻以、反应室铂电阻二、反应室铂电阻三、反应室铂电阻四，油浴腔铂电阻一、油浴腔铂电阻二分别设置于所述油浴腔内侧壁中部的对侧位置，油浴腔铂电阻三设置于所述进油管接口的内壁处，油浴腔铂电阻四、油浴腔铂电阻五分别设置于两个所述回油管接口的内壁处，反应室铂电阻一、反应室铂电阻二分别设置于所述反应室内侧壁中部的对侧位置、反应室铂电阻三设置于反应室底壁的中部，反应室铂电阻四设置于出气管接口的内壁处，上述九个铂电阻均与数据采集器电性连接。5.根据权利要求1中所述的一种煤最短自然发火期的测定装置，其特征在于：还包括液体流量计、截止阀、减压阀、稳压阀、流量控制器，液体流量计装配于氧化炉的进油管路中，两个截止阀分别装配于回油管、出油管的外部接口处，减压阀、稳压阀、流量控制器依次装配于干燥气源外部的导气管上，截止阀、流量控制器分别与计算机电性连接。6.一种应用上述测定装置的煤最短自然发火期的测定方法，其步骤如下：步骤1，采取煤层煤样；步骤2，煤样的制备与管理；步骤3，测定煤样的着火温度；步骤4，检查设备状态，并在检查过程中装入煤样；
步骤5，启动设备的气路和油路，并测定收集气温、油温及煤温数据；步骤6，对记录的数据进行运算处理，得到煤样的最短自然发火期结果。7.根据权利要求6中所述的一种煤最短自然发火期的测定方法，其特征在于：步骤2中，煤样的制备与管理的处理流程以gb 474有关的规定为基准，同时应符合下列要求：1)煤样含水量较高，判定会影响后续实验时，先对煤样进行自然干燥，再将全部煤样破碎至10mm以下；2)用堆锥四分法将煤样缩分至300g～350g，用于制备分析煤样，其余煤样按原包装密封后存封，作为存查煤样；3)粉碎后的煤样在广口瓶内密封保存，并在30天内完成各项测定。8.根据权利要求6中所述的一种煤最短自然发火期的测定方法，其特征在于：步骤4中，设备状态检查及煤样装样流程如下：1)检查气路、油路及氧化炉真空腔的气密性，氧化炉真空腔真空度不低于100kpa；2)检查温度传感器、气体流量控制器、液体流量计和数据采集器的运行状态，并对存在的问题进行调试；3)确认气密性、各种相关仪器运行正常后，将100
±
0.1g待测煤样装入反应室中；4)装样完毕后应再次检查仪器气密性。9.根据权利要求6中所述的一种煤最短自然发火期的测定方法，其特征在于：步骤5中，启动设备的气路和油路，并测定收集气温、油温及煤温数据的流程如下：1)以300ml/min的稳定流量向反应室通入干空气，同时油浴腔温度设定为40℃，导热油流量稳定在10l/min；2)当煤样温度稳定后，记录并计算油浴腔温度40℃下的煤样温度进回油温度差和空气出入口温度差3)将油浴腔温度设定为1.0℃/min程序升温，开启数据采集器采集空气流量、进出气空气温度、导热油流量、进回油温度、油浴温度及煤样温度等数据；4)当数据采集器采集的煤样温度超过油浴腔入口温度时，设定油浴腔温度维持在当前温度；5)煤样温度稳定后，停止数据采集，记录并计算煤样温度进回油温度差和空气出入口温度差10.根据权利要求6中所述的一种煤最短自然发火期的测定方法，其特征在于：步骤6中，数据处理运算步骤如下：煤最短自然发火期计算步骤1)计算煤化学反应速率参数k
a
2)计算煤最短自然发火期τ，单位为天(d)：代表炉内煤样温度为t0时，煤样由于自热作用所生成的热量，单位为j/(m3·
s)：
代表炉内煤样温度为t0时，耗散热量在煤样自热作用所生成的热量中所占的比例：煤最短自然发火期τ：

技术总结
本发明属于煤自然发火期测定技术领域，特别提供了一种煤最短自然发火期的实验室测定装置及测定方法。一种煤最短自然发火期的测定装置主要包括干燥气源、储油箱、油泵、氧化炉、导气管、导油管、温度传感器、数据采集器、计算机；一种煤最短自然发火期的测定方法的步骤如下：采取煤层煤样；煤样的制备与管理；测定煤样的着火温度；检查设备状态，并在检查过程中装入煤样；启动设备的气路和油路，并测定收集气温、油温及煤温数据；对记录的数据进行运算处理，得到煤样的最短自然发火期结果。通过采用真空隔热、循环油浴、自适应加热方式构建煤氧化自热过程热量平衡系统，解决热耗散及环境温度不可控的问题，使实验流程具备可重复性和高可靠性。可靠性。


技术研发人员：梁运涛 宋双林 刘磊 张桉
受保护的技术使用者：中煤科工集团沈阳研究院有限公司
技术研发日：2021.12.14
技术公布日：2022/4/26