一種煤低溫氧化過程中氧化反應(yīng)生成水分的測量設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種煤低溫氧化過程中氧化反應(yīng)生成水分的測量設(shè)備，屬于煤氧化自熱特性的分析及研究領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭是當(dāng)今世界的主要能源和工業(yè)原料之一，但煤炭在開采、儲存與應(yīng)用過程中面臨嚴(yán)重的自燃發(fā)火威脅。煤的低溫氧化是引起煤發(fā)生自燃的直接原因，因此，研究揭示煤的低溫氧化機(jī)理是實(shí)現(xiàn)煤炭資源的安全、高效利用的關(guān)鍵。
[0003]煤的低溫氧化是一個極其復(fù)雜的多孔介質(zhì)中的傳熱、傳質(zhì)與化學(xué)反應(yīng)相耦合的過程，主要包含四個現(xiàn)象:①氧擴(kuò)散到煤的顆粒表面和孔隙表面；?煤和氧進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)?’③反應(yīng)過程中熱量的釋放；④氣體氧化產(chǎn)物的生成。通過監(jiān)測分析煤氧化過程中釋放的氣體產(chǎn)物可深入分析煤的低溫氧化特性。氣體氧化產(chǎn)物主要為C02、C0和H20。目前國內(nèi)外的相關(guān)研究大多是圍繞著0)2和C0的產(chǎn)生進(jìn)行分析，對煤氧化過程中氧化反應(yīng)生成的水分的監(jiān)測與分析很匱乏。煤本身含有水分，如褐煤水分可達(dá)到25-60% ;煤氧化過程中釋放出的熱量會使煤本身的水分蒸發(fā)，并與氧化反應(yīng)生成的水分混合，這使得對氧化反應(yīng)生成水分的監(jiān)測更加復(fù)雜。為了系統(tǒng)深入研究煤的低溫氧化機(jī)制，如何將煤中本身存在的水分與氧化反應(yīng)生成的水分剝離開來，則是實(shí)現(xiàn)煤氧化反應(yīng)生成水分監(jiān)測所要解決的一個重要問題。
[0004]【實(shí)用新型內(nèi)容】:針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種可以實(shí)時測量低溫氧化過程中煤氧化反應(yīng)生成的水分質(zhì)量的裝置及方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種煤低溫氧化過程中氧化反應(yīng)生成水分的測量裝置，包括兩個測水分天平、氣管固定帶、電阻爐和兩個石英反應(yīng)器。兩個石英反應(yīng)器置于電阻爐內(nèi)，其底部分別通入空氣和氮?dú)?，煤樣放置在石英反?yīng)器內(nèi)。石英反應(yīng)器上端設(shè)有氣體導(dǎo)管，氣體導(dǎo)管與測水分天平的氣體導(dǎo)入管連接。氣管固定帶將氣體導(dǎo)管和氣體導(dǎo)入管固定。
[0006]優(yōu)選的，所述的測水分天平包括電子天平、錐形瓶、無水氯化鈣干燥劑、活塞式密封塞、氣體導(dǎo)入管和氣體導(dǎo)出管。錐形瓶設(shè)置在電子天平上。錐形瓶內(nèi)放有無水氯化鈣干燥劑，錐形瓶的瓶口通過活塞式密封塞密封。氣體導(dǎo)入管通過活塞式密封塞插入到錐形瓶的底部，氣體導(dǎo)出管通過活塞式密封塞插入到無水氯化鈣干燥劑的上端。
[0007]優(yōu)選的，所述的氣體導(dǎo)管由耐高溫彎管和橡膠軟管組成，耐高溫彎管插入到石英反應(yīng)器內(nèi)，橡膠軟管與氣體導(dǎo)入管連接。
[0008]優(yōu)選的，所述的石英反應(yīng)器的上端設(shè)有活塞式密封塞。
[0009]本實(shí)用新型具有的有益效果是:
[0010]1)低溫下，煤在空氣中氧化生成氣體產(chǎn)物中包括煤本身含有的水分以及煤氧化反應(yīng)生成的水分；而煤在氮?dú)庵屑訜嵘傻臍怏w產(chǎn)物中僅包含著煤本身帶有的水分。本實(shí)用新型通過同步監(jiān)測煤在空氣下氧化和在氮?dú)庀录訜嵘傻乃仲|(zhì)量，利用其差值將煤氧化反應(yīng)生成的水分與煤本身帶有的水分剝離開來；
[0011]2)本實(shí)用新型直接用電子天平測量生成水分的質(zhì)量，測量的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄在計算機(jī)中，數(shù)據(jù)采集時間間隔短，可長時間實(shí)時監(jiān)測煤氧化反應(yīng)生成的水分質(zhì)量;
[0012]3)本實(shí)用新型使用的裝置結(jié)構(gòu)簡單；測量裝置中氣體導(dǎo)入管采用多種材質(zhì)管件組合連接，既可以滿足高溫環(huán)境下測量，又能避免因氣路連接產(chǎn)生的測量系統(tǒng)誤差；錐形瓶坐立在帶罩電子天平托盤上，可保證測量時錐形瓶平穩(wěn)且不受外界環(huán)境氣流擾動影響；電子天平精度達(dá)0.lmg，量程220g滿足煤中產(chǎn)生水分量的要求。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是煤在低溫氧化過程中氧化反應(yīng)生成水分的質(zhì)量變化圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0015]如圖1所示:一種煤低溫氧化過程中氧化反應(yīng)生成水分的測量裝置，包括兩個測水分天平5、氣管固定帶13、電阻爐1和兩個石英反應(yīng)器2、3。兩個石英反應(yīng)器2、3置于電阻爐1內(nèi)，其底部分別通入空氣14和氮?dú)?5，煤樣4放置在石英反應(yīng)器2、3內(nèi)。石英反應(yīng)器2、3上端設(shè)有氣體導(dǎo)管，氣體導(dǎo)管與測水分天平的氣體導(dǎo)入管8連接。氣管固定帶13將氣體導(dǎo)出管和氣體導(dǎo)入管8固定。所述的測水分天平包括電子天平5、錐形瓶11、無水氯化鈣干燥劑10、活塞式密封塞9、氣體導(dǎo)入管8和氣體導(dǎo)出管12。錐形瓶11設(shè)置在電子天平5上。錐形瓶11內(nèi)放有無水氯化鈣干燥劑10，錐形瓶11的瓶口通過活塞式密封塞9密封。氣體導(dǎo)入管8通過活塞式密封塞9插入到錐形瓶11的底部，氣體導(dǎo)出管12通過活塞式密封塞9插入到無水氯化鈣干燥劑10的上端。所述的氣體導(dǎo)管由耐高溫彎管6和橡膠軟管7組成，耐高溫彎管6插入到石英反應(yīng)器2、3內(nèi)，橡膠軟管7與氣體導(dǎo)入管8連接。所述的石英反應(yīng)器2、3的上端設(shè)有活塞式密封塞9。
[0016]實(shí)施例1
[0017]利用本裝置進(jìn)行煤低溫氧化過程中氧化反應(yīng)生成水分測量的具體實(shí)施如下:
[0018]第一步:將兩份相同質(zhì)量90?100g無水氯化鈣干燥劑10分別裝入相應(yīng)的廣口錐形瓶11中；廣口錐形瓶11分別用帶有氣體導(dǎo)入管塑料硬管段8和氣體導(dǎo)出管12的活塞式密封塞9進(jìn)行密封，將氣體導(dǎo)入管塑料硬管段8與橡膠軟管7、耐高溫彎管段6依次連接，其中橡膠軟管7用氣管固定帶13固定在坩禍?zhǔn)诫娮锠t1上；將連接好的水分測量裝置平穩(wěn)放置在電子天平5上10小時待用。
[0019]第二步:將粒徑為0.335-0.45mm，水分含量為10%的12g褐煤煤樣4平分后放入石英反應(yīng)器2、3中，將耐高溫彎管段6通過活塞式密封塞4與石英反應(yīng)器2、3相連，然后分別將氣流速率為100mL/min的空氣14和氮?dú)?5通入石英反應(yīng)器2、3中；坩禍?zhǔn)诫娮锠t1中的溫度從50°C以1°C /min的速率線性升溫到200°C，石英反應(yīng)器2中的煤樣在空氣中氧化，而石英反應(yīng)器3中的煤樣在氮?dú)庵屑訜?；兩個反應(yīng)器出口的氣體產(chǎn)物經(jīng)氣體導(dǎo)管導(dǎo)入廣口錐形瓶11的底部，氣體產(chǎn)物中的水分被無水氯化鈣干燥劑10吸收，其余氣體通過氣體導(dǎo)出管12排出。
[0020]第三步:利用兩個電子天平5同步實(shí)時測量并記錄兩個裝有無水氯化鈣廣口錐形瓶11的質(zhì)量，其差值即為煤在氧化過程中氧化反應(yīng)生成水分的質(zhì)量變化規(guī)律，如圖2所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種煤低溫氧化過程中氧化反應(yīng)生成水分的測量設(shè)備，其特征在于:包括兩個測水分天平、氣管固定帶、電阻爐和兩個石英反應(yīng)器；兩個石英反應(yīng)器置于電阻爐內(nèi)，其底部分別通入空氣和氮?dú)猓簶臃胖迷谑⒎磻?yīng)器內(nèi)；石英反應(yīng)器上端設(shè)有氣體導(dǎo)管，氣體導(dǎo)管與測水分天平的氣體導(dǎo)入管連接；氣管固定帶將氣體導(dǎo)管和氣體導(dǎo)入管固定。2.如權(quán)利要求1所述的一種煤低溫氧化過程中氧化反應(yīng)生成水分的測量設(shè)備，其特征在于:所述的測水分天平包括電子天平、錐形瓶、無水氯化鈣干燥劑、活塞式密封塞、氣體導(dǎo)入管和氣體導(dǎo)出管；錐形瓶設(shè)置在電子天平上，錐形瓶內(nèi)放有無水氯化鈣干燥劑，錐形瓶的瓶口通過活塞式密封塞密封，氣體導(dǎo)入管通過活塞式密封塞插入到錐形瓶的底部，氣體導(dǎo)出管通過活塞式密封塞插入到無水氯化鈣干燥劑的上端。3.如權(quán)利要求1所述的一種煤低溫氧化過程中氧化反應(yīng)生成水分的測量設(shè)備，其特征在于:所述的氣體導(dǎo)管由耐高溫彎管和橡膠軟管組成，耐高溫彎管插入到石英反應(yīng)器內(nèi)，橡膠軟管與氣體導(dǎo)入管連接。4.如權(quán)利要求1所述的一種煤低溫氧化過程中氧化反應(yīng)生成水分的測量設(shè)備，其特征在于:所述的石英反應(yīng)器的上端設(shè)有活塞式密封塞。5.如權(quán)利要求2所述的一種煤低溫氧化過程中氧化反應(yīng)生成水分的測量設(shè)備，其特征在于:所述的錐形瓶為廣口錐形瓶。6.如權(quán)利要求2所述的一種煤低溫氧化過程中氧化反應(yīng)生成水分的測量設(shè)備，其特征在于:所述的電子天平精度達(dá)0.lmg，量程為220g。
【專利摘要】一種煤低溫氧化過程中氧化反應(yīng)生成水分的測量裝置，包括兩個測水分天平、氣管固定帶、電阻爐和兩個石英反應(yīng)器。兩個石英反應(yīng)器置于電阻爐內(nèi)，其底部分別通入空氣和氮?dú)?，煤樣放置在石英反?yīng)器內(nèi)。石英反應(yīng)器上端設(shè)有氣體導(dǎo)管，氣體導(dǎo)管與測水分天平的氣體導(dǎo)入管連接。氣管固定帶將氣體導(dǎo)管和氣體導(dǎo)入管固定。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，通過同步監(jiān)測煤在空氣下氧化和在氮?dú)庀录訜嵘傻乃仲|(zhì)量，利用其差值將煤氧化反應(yīng)生成的水分與煤本身帶有的水分剝離開來。
【IPC分類】G01N5/00
【公開號】CN205157361
【申請?zhí)枴緾N201520713037
【發(fā)明人】趙歡, 辛斌斌, 余江龍, 耿秀振, 曾文, 王闖, 王朋
【申請人】沈陽航空航天大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年9月15日