發布日期[2009-11-25] 點擊[82]次
煤自燃點測定儀
研制《煤炭自燃仿真系統》,再現煤炭自燃過程,掌握煤炭自燃規律,直接用於煤礦自燃火災預測、預報與預防是課題的立意與宗旨,經過三年努力,取得了可喜的成果,發現煤存在壹個有別於著火點的自燃點,並建立了自燃點的測定方法和裝置,可以取代現用的色譜吸氧法,用於鑒定煤的自燃傾向性(我國《煤礦安全規程》規定的煤礦安全生產必檢項目),並直接用於煤礦自燃火災預測、預報與預防。
(壹) 儀器組成
1. 硬件
《煤炭自燃點測定儀》包括自燃仿真實驗系統與在線色譜分析系統兩大部分
仿真爐是自燃仿真實驗系統的主體,它為反應器中煤樣的氧化、自熱、直到自燃提供最佳熱環境。研制並采用自適應數字控制器是儀器壹大亮點,它保證了實現功能的精確實現。
色譜在線分析系統用於跟蹤分析自燃過程的氣體產物,確認自燃點。實現色譜在線跟蹤分析是儀器壹大亮點,色譜分析全程自動進行,采樣周期、進樣時間都可以事先選擇,並可隨時修改。
2. 軟件
《煤炭自燃點測定儀》實驗流程、溫度控制、采樣分析和實驗操作全盤智能化,有賴於研究配置了壹總套智能軟件幾操作規程。軟件包括:
(1) 自燃點測定實驗軟件
(2) 溫度數字控制軟件
(3) 飛升曲線實驗軟件
(4) 多階恒溫實驗軟件
(5) 程序升溫實驗軟件
(6) 傳感器校正軟件
(7) 仿真實驗數據庫
(8) 采進樣自控軟件
(9) 色譜工作站軟件
(10) 在線分析數據庫
實驗操作全盤智能化是儀器的壹大亮點,它保證了實驗精度和可重復性,大大提高了工作效率。
(二) 工作原理
1. 發火點原理
煤礦自燃火災,無論發生在哪裏都是最先從發火點開始發火、開始往外蔓延的。煤礦自燃火災,無論發生在哪裏,發火點上煤炭自燃的熱機制都是相同的。根據這個特點,《煤炭自燃仿真系統》以發火點及其自熱機制作為仿真對象。發火點的熱環境,發火點中心的煤炭前後的煤炭及四周的煤炭為它築起了壹道溫堤,構成壹種蓄熱小環境,使發火點中心煤炭氧化產生的熱量很難散發出去而逐漸積累。如果發火點處的熱環境能保持發熱量大於散熱量,煤溫將會不斷升高,最後達到煤的燃點,使煤燃燒,並向外蔓延,釀成火災;相反,如果發火點處的熱環境不能保持發熱量大於散熱量,自燃過程便回夭折,使煤風化。如果散熱量等於零,則全部發熱量將用於自熱,構成最佳蓄熱環境,此時發火期最短。根據上述特點,《煤炭自燃仿真系統》采用絕熱氧化法實現對發火點及其最佳蓄熱環境的仿真。
仿真爐是仿真系統的主體。實驗時將裝有煤樣的反應器置於仿真爐中模擬發火點;給反應器通以空氣或氧氣,模擬漏風,使煤樣氧化、發熱、升溫;利用自動控溫技術智能地控制上、中、下三段爐溫自動跟蹤煤樣同步升溫,模擬最佳熱環境,使煤樣與爐膛保持熱平衡,既不向外散熱,也不從外界吸熱,滿足 散熱量 = 0。這種方法亦即化學工程中的絕熱氧化法,絕熱氧化法具有煤炭自燃仿真的潛質。
《煤炭自燃仿真系統》模擬最佳蓄熱環境,可以測定煤的最小發火期。煤的最小發火期是煤的壹種物理化學常數,反映了煤的自燃傾向性。