一种绝热样品仓和具有它的改进的煤自燃绝热氧化实验装置

1.本实用新型属于煤自燃技术领域，尤其涉及一种绝热样品仓和具有它的改进的煤自燃绝热氧化实验装置。


背景技术：

2.煤自燃火灾是矿井的主要灾害之一。煤在空气中不断被氧化产生热量，若热量不能及时向环境逸散，造成热量积聚，温度升高，引发煤自燃。所以，煤仅依靠自身氧化使环境升温的能力能够反映煤自燃倾向性。
3.大型煤自燃发火装置由于煤样量大、反应周期长难以被广泛应用。小型的煤自燃绝热氧化测试装置大都采用温度追踪模式，将反应器置于温控箱内，温控箱的温度跟随煤温升高同时对进气管路进行加热，使环境温度和煤温尽量保持一致，防止煤样氧化升温产生的热量向外散失，以达到减少热交换的目的。
4.但是原有设备存在反应器内部温度不均，反应器瓶口处容易与周围气体发生热交换，进气管路易产生热传导。因此，需要提供一种新的、改进的装置来解决这些问题。


技术实现要素：

5.本实用新型为了解决原煤自燃绝热氧化测试装置样品内部温度不均匀，绝热罐易与周围气体发生热交换的安装问题，提供一种绝热样品仓和具有它的改进的煤自燃绝热氧化实验装置。
6.本实用新型采取以下技术方案：一种绝热样品仓，包括高真空杜瓦罐，所述高真空杜瓦罐由双层镀银玻璃组成，罐内为高真空状态，沿高真空杜瓦罐最内层镀银玻璃表面铺设有网格状的温敏感光纤，所述温敏感光纤上设置有温度感应位点；高真空杜瓦罐内外镀银玻璃层间为真空态，放置有真空吸附剂；高真空杜瓦罐罐口设置瓶塞隔热层。
7.在一些实施例中，所述高真空杜瓦罐的内直径为75mm，高为125mm，容积为375ml。
8.在本实用新型另一些实施例的改进的煤自燃绝热氧化实验装置包括供气系统、温控箱、绝热样品仓和温度控制系统。所述绝热样品仓为上述任一实施例中的绝热样品仓。所述绝热样品仓设置在温控箱内，供气系统为绝热样品仓供气，温度控制系统检测控制温控箱的温度。
9.在一些实施例中，所述供气系统包括高压气瓶和气路管，高压气瓶连接气路管，气路管接入温控箱内，连接高真空杜瓦罐；高真空杜瓦罐内还设置有出气管。温控箱内部分的气路管为螺旋盘绕状的铜气路管，铜气路管上设置有缓冲气囊，铜气路管连接ptfe进气管，ptfe进气管接入高真空杜瓦罐内，接入高真空杜瓦罐的ptfe进气管设置有多个分支。
10.在一些实施例中，所述高压气瓶上安装有减压阀，所述气路管中间设置有气体质量流量计。
11.在一些实施例中，所述温控箱由双层隔热板组成，双层隔热板中间为真空保温腔体，腔体内填充石棉；所述温控箱内壁上安装有温度传感器。
12.在一些实施例中，所述温控箱底部设置有加热器和热风风扇，热风风扇连接电机，电机带动热风风扇转动形成风源，风经过加热器形成热风，为温控箱内送温。温控箱顶部设置有冷风风扇完成循环送风供温。
13.在一些实施例中，所述温度控制系统包括温度信号采集器，温度信号采集器连接电脑控制端，温度信号采集器采集温度感应位点和温度传感器的数据传输到电脑控制端，电脑控制端控制加热器和热风风扇为温控箱送温。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
15.1.高真空杜瓦罐最内层表面铺设感温网格，温敏感光纤上设置有温度感应位点，温度测量更精确，控温精度更高。
16.2.高真空杜瓦罐罐口设置瓶塞隔热层，不易与周围气体发生热交换，绝热性能更好。
17.3. 高真空杜瓦罐内供气管，出气管均采用ptfe管，与测试煤样品接触，热传导更低，实现低成本、高可靠性。
附图说明
18.图1是本实用新型一种绝热样品仓结构示意图；
19.图2是本实用新型一种绝热样品仓横截面示意图；
20.图3是本实用新型改进的煤自燃绝热氧化实验装置结构示意图；
21.图中：1、高真空杜瓦罐；2、温敏感光纤；3、温度感应位点；4、真空吸附剂；5、瓶塞隔热层；6、温控箱；7、高压气瓶；8、气路管；9、铜气路管；10、缓冲气囊；11、ptfe进气管；12、减压阀；13、气体质量流量计；14、温度传感器；15、加热器；16、热风风扇；17、冷风风扇；18、温度信号采集器；19、电脑控制端。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型做进一步清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。利用本实用新型所述的技术方案，或本领域的技术人员在本实用新型技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本实用新型的保护范围。
23.本实施例提供一种绝热样品仓和具有它的改进的煤自燃绝热氧化实验装置，如图1-图2所示，一种绝热样品仓，包括高真空杜瓦罐1，高真空杜瓦罐1由双层镀银玻璃组成，罐内为高真空状态，沿高真空杜瓦罐1最内层镀银玻璃表面铺设有网格状的温敏感光纤2，温敏感光纤2上设置有温度感应位点3，实现精准测温；高真空杜瓦罐1内外镀银玻璃层间为真空态，放置有真空吸附剂4，有效保证真空态；高真空杜瓦罐1罐口设置瓶塞隔热层5，有效降低热量传导。
24.在一些实施例中，高真空杜瓦罐1的内直径75mm，高125mm，容积375ml。
25.根据本实用新型另一些实施例的改进的煤自燃绝热氧化实验装置包括上述实施例中的绝热样品仓，具有控温精准，绝热性能好的特点。
26.在一些实施例中，如图3所示，一种改进的煤自燃绝热氧化实验装置包括：供气系统，温控箱6，绝热样品仓和温度控制系统。绝热样品仓设置在温控箱6内，供气系统为绝热
样品仓内供气，温度控制系统检测控制温控箱6的温度。
27.在一些实施例中，供气系统包括高压气瓶7和气路管8，高压气瓶7连接气路管8，气路管8接入温控箱6内，连接高真空杜瓦罐1；进入温控箱6内的气路管8为螺旋盘绕状的铜气路管9，铜气路管9上设置有缓冲气囊10，铜气路管9经过缓冲气囊10后通过转换接头连接聚四氟乙烯（ptfe）进气管11，ptfe进气管11接入高真空杜瓦罐1接入高真空杜瓦罐1ptfe进气管11设置有多个分支。供气系统为绝热样品仓供气。高真空杜瓦罐1内还设置有出气管，出气管使用聚四氟乙烯管直接从高真空杜瓦罐1内连接到温控箱6外，方便绝热样品仓内气体的排放。
28.在一些实施例中，高压气瓶7上安装有减压阀12，所述气路管8中间设置有气体质量流量计13。高压气瓶7内气体经减压阀12解压后，沿气路管8经气体质量流量计13调节流量后，通过温控箱6内的铜气路管9，经过缓冲气囊10和转换接头进入聚四氟乙烯（ptfe）进气管11内，释放到高真空杜瓦罐1中，完成为绝热样品仓的供气。
29.在一些实施例中，高压气瓶采用的是高压氮气瓶和高压氧气瓶。
30.在一些实施例中，温控箱6由双层隔热板组成，双层隔热板中间为真空保温腔体，腔体内填充石棉。温控箱6内壁上安装有温度传感器14，对温控箱6内温度进行实时检测。
31.在一些实施例中，温控箱6底部设置有加热器15和热风风扇16，热风风扇16连接电机，电机带动热风风扇16转动形成风源，风经过加热器15形成热风，为温控箱6内送温。温控箱6顶部设置有冷风风扇17完成循环送风供温。
32.在一些实施例中，温度控制系统包括温度信号采集器18，温度信号采集器18连接电脑控制端19，温度信号采集器18采集温度感应位点3和温度传感器14的数据传输到电脑控制端19，电脑控制端19控制加热器15和热风风扇16为温控箱6送温。
33.温控箱6采用风机循环送风方式送温。温度信号采集器18采集设置在温敏感光纤2上的温度感应位点3的温度数据后，传输到电脑控制端19，电脑控制端19将数据换算成平均温度后，将平均温度设置为温控箱6的目标温度，温控箱6内电机带动热风风扇16转动形成风源，风经过加热器15形成热风，送温到温控箱6内，温控箱6另一端设置冷风风扇17，完成循环送风。温控箱6内壁上安装的温度传感器14对温控箱6内的温度进行实时测量，温度信号采集器18采集温度传感器14的数据，并将采集数据传送到电脑控制端19。通过调节电机功率及加热器15功率，改变热风风扇转动频率和送风温度，调节控制温控箱6内温度。保证高真空杜瓦罐1与温控箱6内温度的一致，最大程度减少绝热样品仓与周围气体发生热交换。
34.在一些实施例中，温度控制系统采用pid算法调节。
35.具体运行及操作过程：
36.1.检验绝热样品仓和煤自燃绝热氧化实验装置的气密性；
37.2.在进行煤自燃绝热氧化实验开始之前，先在电脑控制端操控加热器和电机运行，形成热风为温控箱内送温。等温控箱温度稳定后，恒温到30
°
c，取300~400克煤样装入绝热样品仓中，打开高压氮气瓶减压阀，气体质量流量计设定为60ml
·
min-1，为绝热样品仓中通入氮气，保持1h；
38.3.供气系统切换到高压氧气瓶，关闭高压氮气瓶，供气流量为60ml
·
min-1，控温箱开始进入温度跟踪模式，电脑控制端开启数据采集软件，温度信号采集器对温度进行实
时记录，电脑控制端将绝热样品仓内温度感应位点采集的数据换算成平均温度后，将平均温度设置为温控箱的目标温度，温度传感器检测的温度达到设定的终止温度时，测试终止。
39.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
40.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种绝热样品仓，其特征在于：包括高真空杜瓦罐（1），所述高真空杜瓦罐（1）由双层镀银玻璃组成，罐内为高真空状态，沿高真空杜瓦罐（1）最内层镀银玻璃表面铺设有网格状的温敏感光纤（2），所述温敏感光纤（2）上设置有温度感应位点（3）；高真空杜瓦罐（1）内外镀银玻璃层间为真空态，放置有真空吸附剂（4）；高真空杜瓦罐（1）罐口设置瓶塞隔热层（5）。2.根据权利要求1所述的绝热样品仓，其特征在于：所述高真空杜瓦罐（1）的内直径为75mm，高为125mm，容积为375ml。3.一种改进的煤自燃绝热氧化实验装置，其特征在于：包括供气系统、温控箱（6）、绝热样品仓和温度控制系统；所述绝热样品仓为权利要求1-2中任一项所述的绝热样品仓；所述绝热样品仓设置在温控箱（6）内，供气系统为绝热样品仓供气，温度控制系统检测控制温控箱（6）的温度。4.根据权利要求3所述的改进的煤自燃绝热氧化实验装置，其特征在于：所述供气系统包括高压气瓶（7）和气路管（8），高压气瓶（7）连接气路管（8），气路管（8）接入温控箱（6）内，连接高真空杜瓦罐（1）；高真空杜瓦罐（1）内还设置有出气管；进入温控箱（6）内的气路管（8）为螺旋盘绕状的铜气路管（9），铜气路管（9）上设置有缓冲气囊（10），铜气路管（9）连接ptfe进气管（11），ptfe进气管（11）接入高真空杜瓦罐（1）内，接入高真空杜瓦罐（1）的ptfe进气管（11）设置有多个分支。5.根据权利要求4所述的改进的煤自燃绝热氧化实验装置，其特征在于：所述高压气瓶（7）上安装有减压阀（12），所述气路管（8）中间设置有气体质量流量计（13）。6.根据权利要求3所述的改进的煤自燃绝热氧化实验装置，其特征在于：所述温控箱（6）由双层隔热板组成，双层隔热板中间为真空保温腔体，腔体内填充石棉；所述温控箱（6）内壁上安装有温度传感器（14）。7.根据权利要求6所述的改进的煤自燃绝热氧化实验装置，其特征在于：所述温控箱（6）底部设置有加热器（15）和热风风扇（16），热风风扇（16）连接电机，电机带动热风风扇（16）转动形成风源，风经过加热器（15）形成热风，为温控箱（6）送温，温控箱（6）顶部设置有冷风风扇（17）完成循环送风供温。8.根据如权利要求7所述的改进的煤自燃绝热氧化实验装置，其特征在于：所述温度控制系统包括温度信号采集器（18），温度信号采集器（18）连接电脑控制端（19），温度信号采集器（18）采集温度感应位点（3）和温度传感器（14）的数据传输到电脑控制端（19），电脑控制端（19）控制加热器（15）和热风风扇（16）为温控箱（6）送温。

技术总结
本实用新型属于煤自燃技术领域，具体涉及一种绝热样品仓和具有它的改进的煤自燃绝热氧化实验装置，解决原煤自燃绝热氧化测试装置样品内部温度不均匀，绝热罐易与周围气体发生热交换的安装问题。所述绝热样品仓包括高真空杜瓦罐，所述高真空杜瓦罐由双层镀银玻璃组成，罐内为高真空状态，沿高真空杜瓦罐最内层镀银玻璃表面铺设有网格状的温敏感光纤，所述温敏感光纤上设置有温度感应位点；高真空杜瓦罐内外镀银玻璃层间为真空态，放置有真空吸附剂；高真空杜瓦罐罐口设置瓶塞隔热层。本实用新型绝热样品仓和具有它的改进的煤自燃绝热氧化实验装置控温精度高、绝热性能好、热传导低，且具有低成本、高可靠性的特点。高可靠性的特点。高可靠性的特点。


技术研发人员：乔玲
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：2023.01.31
技术公布日：2023/7/17