一種測(cè)試煤體切割過程co釋放與溫度變化的裝置系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種模擬煤體破碎的測(cè)試系統(tǒng)，具體涉及一種測(cè)試煤體切割過程 CO釋放與溫度變化的裝置系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了有效預(yù)防煤礦火災(zāi)，減少因煤炭自燃而造成資源浪費(fèi)及人員傷亡，我國眾多 學(xué)者致力于相關(guān)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)研究，標(biāo)志性氣體分析就是煤自燃預(yù)報(bào)技術(shù)之一。其中，一氧 化碳（CO)作為煤自燃?xì)怏w產(chǎn)物之一，因其生成量相對(duì)較大、靈敏度高，國內(nèi)外大多數(shù)煤礦 都采用其作為預(yù)測(cè)煤自燃的標(biāo)志性氣體。但近年來國內(nèi)大量現(xiàn)場(chǎng)情況，如福建寧夏磁窯堡 煤礦、神東礦區(qū)、內(nèi)蒙大雁二礦區(qū)和五虎山煤礦顯示，采煤作業(yè)空間經(jīng)常出現(xiàn)CO濃度異常 超限現(xiàn)象，并未發(fā)生煤炭自燃。國外如Zwak和B. Taraba也發(fā)現(xiàn)了類型情況.所以井下CO 氣體并非完全來自煤自燃。因此，識(shí)別井下CO來源對(duì)煤自燃預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性有著重要意義。
[0003] 國內(nèi)諸多學(xué)者發(fā)現(xiàn)采煤機(jī)切割煤體過程會(huì)分解釋放出C0,如賈海林、張海軍、 王新宇和楊廣文等發(fā)現(xiàn)，采煤機(jī)工作時(shí)會(huì)引起井下空氣中CO濃度顯著升高，捷克的 B.Taraba[8]在卡文鈉煤田和諾瓦基煤田四個(gè)長(zhǎng)壁工作面也觀測(cè)到了類似情況。這些觀測(cè) 結(jié)果證實(shí)，采煤機(jī)工作切割煤體時(shí)產(chǎn)生的CO是井下CO的一個(gè)重要來源，但并非是CO作為 標(biāo)志性氣體預(yù)報(bào)煤自燃的有效量，然而這部分CO濃度與采煤機(jī)工作狀態(tài)之間究竟有何關(guān) 系，CO釋放情況存在哪些規(guī)律，卻并未有相關(guān)深入研究，如果能弄清其產(chǎn)生規(guī)律，受哪些因 素影響，釋放量多少，將為修正煤自燃預(yù)報(bào)參數(shù)、提高預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)精度提供參考依據(jù)。
[0004] 基于上述現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)構(gòu)建了一種測(cè)試煤體切割過程CO釋放與溫度變化的裝置系 統(tǒng)，從煤樣質(zhì)量、割煤功率和割煤氣氛三個(gè)方面研究了煤體切割過程CO產(chǎn)生情況，分析煤 體切割過程CO的釋放規(guī)律，這為提高CO指標(biāo)氣體預(yù)報(bào)煤自燃精度提供依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一種測(cè)試煤體切割過程CO 釋放與溫度變化的裝置系統(tǒng)，能夠有效地模擬分析采煤機(jī)割煤時(shí)煤結(jié)構(gòu)破壞時(shí)的溫度變化 及氣體釋放情況，該系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)便，易于操作，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有很好的可重復(fù)性和可操作性。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種模擬煤體破碎的 測(cè)試系統(tǒng)。包括煤體切割模擬裝置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述的煤體切割模擬裝置包括配氣系統(tǒng) (氣體、壓力表、控制閥、氣體管路)、粉碎系統(tǒng)(粉碎機(jī)、變頻器）;數(shù)據(jù)采集裝置包括測(cè)溫?zé)犭?偶、氣相色譜儀和數(shù)據(jù)分析收集計(jì)算機(jī)。其中配氣系統(tǒng)與粉碎機(jī)進(jìn)氣端連接，氣相色譜儀與 粉碎機(jī)出氣端連接，測(cè)溫?zé)犭娕疾贾迷诿簶庸拗?，氣相色譜儀和測(cè)溫?zé)犭娕挤謩e于計(jì)算機(jī) 連接。
[0007] 所述的模擬煤體切割過程的測(cè)試系統(tǒng)，所述氣體為不與煤反應(yīng)的惰性氣體，且不 是煤氧化的產(chǎn)物氣體，并能根據(jù)反應(yīng)的需要提供氣氛條件，為氮?dú)饣驓鍤狻?br>[0008] 所述的模擬煤體切割過程的測(cè)試系統(tǒng)，所述配氣系統(tǒng)包括氣體、壓力表、控制閥門 和輸氣管路，可以實(shí)現(xiàn)氣體配送控制。
[0009] 所述的模擬煤體切割過程的測(cè)試系統(tǒng)，所述的切割空間為密閉粉碎機(jī)腔體，頂蓋 開進(jìn)氣孔、出氣孔和測(cè)溫孔，便于氣路聯(lián)通及熱電偶安裝。
[0010] 本發(fā)明所述的模擬煤體切割過程的測(cè)試系統(tǒng)，所述的變頻器與粉碎機(jī)電機(jī)連接， 使用220V直流電工作，輸出頻率50Hz，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)粉碎機(jī)刀片轉(zhuǎn)速的線性調(diào)控，來實(shí)現(xiàn)割 煤過程的模擬。
[0011] 所述的模擬煤體切割過程的測(cè)試系統(tǒng)，所述的測(cè)溫?zé)犭娕季哂锌拐鹦阅芎谩C(jī)械 強(qiáng)度高、響應(yīng)時(shí)間短特點(diǎn)。熱電偶連接溫度變化采集器，并與計(jì)算機(jī)連接，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤體切 割過程中溫度的變化情況。
[0012] 所述的模擬煤體切割過程的測(cè)試系統(tǒng)，所述的煤樣罐出氣端與氣相色譜儀連接， 利用氣相色譜儀分析氣體成分，為氣體含量計(jì)算提供依據(jù)。
[0013] 本發(fā)明所述的模擬煤體切割過程的測(cè)試系統(tǒng)，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：一是通過利用 內(nèi)置刀片，實(shí)現(xiàn)了密閉環(huán)境下煤樣的割煤過程，避免了反應(yīng)后氣體流失；二是利用抗震性能 好響應(yīng)時(shí)間快的測(cè)溫?zé)犭娕紒頊y(cè)量反應(yīng)過程中的溫度變化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控；三 是該測(cè)試系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)條件可控，組裝漸變，具有很好的可操作性和可重復(fù)性。
【附圖說明】
[0014] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來詳細(xì)說明本發(fā)明； 圖1為本發(fā)明的模擬煤體切割過程裝置示意圖； 圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1的不同質(zhì)量煤樣粉碎4minC0濃度變化圖； 圖3為本發(fā)明的實(shí)施例1的煤樣在不同電機(jī)轉(zhuǎn)速下粉碎4minC0濃度變化圖； 圖4為本發(fā)明的實(shí)施例1的煤樣在不同氣氛下粉碎4minC0濃度變化圖； 圖5為本發(fā)明的實(shí)施例1的煤樣在不同工況下粉碎4min溫度變化圖。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016] 為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合
【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0017] 參照?qǐng)D1，本【具體實(shí)施方式】采用以下技術(shù)方案：一種測(cè)試煤體切割過程CO釋放與 溫度變化的裝置系統(tǒng)，包括煤體切割模擬裝置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述的煤體切割模擬裝置包 括配氣系統(tǒng)和粉碎系統(tǒng)，其中配氣系統(tǒng)包括氣體（1)、壓力表（2)、控制閥門（3)、進(jìn)氣管（4) 和出氣管（5);粉碎系統(tǒng)包括粉碎機(jī)（6. 7. 8)、篩網(wǎng)（9)和變頻器（10);數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括 測(cè)溫?zé)犭娕迹?1)、氣相色譜儀（12)和計(jì)算機(jī)（13)。氣體（1)通過進(jìn)氣管（4)與粉碎腔（6) 連接，壓力表（2)和控制閥門（3)與進(jìn)氣管（4)和出氣管（5)相應(yīng)連接，篩網(wǎng)（9)固定在進(jìn) 氣管⑷和出氣管（5)處，變頻器（10)與粉碎機(jī)電機(jī)（7)連接，測(cè)溫?zé)犭娕迹?1)布置在粉 碎腔（6)中，測(cè)溫?zé)犭娕迹?1)和氣相色譜儀（12)分別與計(jì)算機(jī)（13)連接。
[0018] 所述的氣體（1)為不與煤反應(yīng)的惰性氣體，且不是煤氧化的產(chǎn)物氣體。根據(jù)反應(yīng) 需要提供氣氛條件。
[0019] 所述的氣體（1)為氮?dú)饣驓鍤狻?br>[0020] 所述的氣體（1)與壓力表（2)和控制閥門（3)連接，進(jìn)氣管（4)、出氣管（5)分別 于對(duì)應(yīng)的控制閥門（3)連接。
[0021] 所述的篩網(wǎng)（9)分別布置在進(jìn)氣管（4)、出氣管（5)和測(cè)溫?zé)犭娕迹?1)處。
[0022] 所述的變頻器（10)與粉碎機(jī)電機(jī)（7)連接。
[0023] 所述的測(cè)溫?zé)犭娕迹?1)靈敏度要高、抗震性能要好。
[0024] 所述的測(cè)溫?zé)犭娕迹?1)布置在粉碎腔頂端，并與計(jì)算機(jī)（13)連接。
[0025] 所述的氣相色譜儀（12)分別與出氣管（5)和計(jì)算機(jī)（13)連接。
[0026] 實(shí)施例1 :1、實(shí)驗(yàn)過程及工況設(shè)置：實(shí)驗(yàn)主要考慮了煤樣質(zhì)量、電機(jī)轉(zhuǎn)速、粉碎氣 氛三個(gè)因素。其中，煤樣質(zhì)量為被刀片充分粉碎的煤樣量，以此參數(shù)來反映實(shí)際采煤工作中 被采煤機(jī)截齒破碎煤量。電機(jī)轉(zhuǎn)速為粉碎機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，可通過變頻器調(diào)控來改變刀片轉(zhuǎn)動(dòng) 快慢，以此參數(shù)來反映采煤機(jī)工作時(shí)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)快慢。粉碎氣氛分別選取了氮?dú)夥諊涂諝?氛圍。
[0027] 實(shí)驗(yàn)開始前，先準(zhǔn)確稱量待粉碎煤樣，將其放入粉碎機(jī)粉碎腔中，然后通入相應(yīng)氛 圍氣體。待氣體成分穩(wěn)定后，關(guān)閉氣路，設(shè)定時(shí)間，開始粉碎，計(jì)算機(jī)同步記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?？?慮到電機(jī)發(fā)熱問題，設(shè)定粉碎時(shí)間為4min。具體實(shí)驗(yàn)工況設(shè)置如表2所示。
[0028] 表2實(shí)驗(yàn)工況表
2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 2. 1煤樣質(zhì)量對(duì)CO釋放量影響 圖2為不同質(zhì)量煤樣粉碎4min，CO濃度變化數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖，煤樣質(zhì)量為300g、200g和 l〇〇g，分別對(duì)應(yīng)圖中黑色、藍(lán)色和紅色數(shù)據(jù)點(diǎn)。從圖2中可以看出CO隨粉碎時(shí)間呈現(xiàn)出一 定階段性：（1)無CO階段。此階段為粉碎初期，無CO產(chǎn)生；（2) CO緩慢上升階段。此階段 開始檢測(cè)到C0,且CO釋放量逐漸增加；（3) CO加速上升階段。此階段CO釋放量開始迅速增 加，濃度上升速率較前一階段明顯提高。
[0029] 圖2中各工況CO產(chǎn)生情況如表3所示，結(jié)合表3中工況I (300g)、工況5 (200g)和 工況10 (100g)數(shù)據(jù)及圖2 (a)可以看出：在4min粉碎時(shí)間內(nèi)，工況1從70s開始檢測(cè)到CO， 150s后CO濃度上升速率明顯加快，CO平均產(chǎn)生速率為1. 07