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原文传递一种煤低温氧化的模拟装置及方法

专利名称：	一种煤低温氧化的模拟装置及方法
摘要：	本发明公开了一种煤低温氧化的模拟装置及方法，通过调压阀的调节来配置不同浓度的气体于参考缸中；通过变频环流泵来实现三个相互独立的气体循环回路；循环回路前端的调压阀实现了回路内气体压力的可控；变频环流泵实现了循环回路内气体流量的可控；低温氧化箱内的水浴加热实现了实验温度的可控；三个煤样罐可放置不同粒度的煤样，实现了煤样颗粒大小的可控；电热偶、压力传感器、气动阀连接于控制柜，实现了测试参数自动记录和装置管路的自动控制。煤样罐设计成波浪形同时内部置入均流格栅，增大了气体和煤样的接触面积，提高了反应效率。整个装置操作简单，工作效率高，满足了多因素可控的煤低温氧化实验的需求。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	牛庆合;张琨;高德燚;桑树勋;周效志;于海秋;雷剑波;赵希雨;谷德忠;韩思杰;方辉煌
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-24T00:00:00+0800
申请号：	CN201811507928.3
公开号：	CN109799312A
代理机构：	南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	彭雄
分类号：	G01N31/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N31
申请人地址：	221116 江苏省徐州市铜山区大学路中国矿业大学科研院
主权项：	1.一种煤低温氧化的模拟装置，其特征在于：包括气体配制系统(Ⅰ)、气体循环系统(Ⅱ)、氧化反应系统(Ⅲ)、气体成分分析系统(Ⅳ)以及监测控制系统(Ⅴ)，其中：所述气体配制系统(Ⅰ)包括气瓶一(1a)、气瓶二(1b)、水平阀一(2a)、水平阀二(2b)、调压阀一(3a)、调压阀二(3b)、调气动阀一(4a)、调气动阀二(4b)、参考缸(6)，所述气瓶一(1a)、水平阀一(2a)、水平阀二(2b)、调压阀一(3a)、调气动阀一(4a)、参考缸(6)、调气动阀二(4b)、调压阀二(3b)依次通过管道连接，所述气瓶二(1b)连接在水平阀一(2a)与水平阀二(2b)之间的管道上；所述参考缸(6)上设置有压力传感器四(5d)、加热器(7)、电热偶一(8a)；所述气体循环系统(Ⅱ)包括四通阀一(20)、水平阀三(2c)、水平阀四(2d)、水平阀五(2e)、变频环流泵一(9a)、变频环流泵二(9b)、变频环流泵三(9c)、压力传感器一(5a)、压力传感器二(5b)、压力传感器三(5c)、质量流量计一(10a)、质量流量计二(10b)、质量流量计三(10c)；所述四通阀一(20)的进口与调压阀二(3b)通过管道连接，所述四通阀一(20)的一个出口、水平阀三(2c)、变频环流泵一(9a)、压力传感器一(5a)、质量流量计一(10a)、波形煤样罐一(18a)、水平阀六(2f)依次通过管道连接，所述波形煤样罐一(18a)的出口通过管道与变频环流泵一(9a)连接形成循环回路；所述四通阀一(20)的另一个出口、水平阀四(2d)、变频环流泵二(9b)、压力传感器二(5b)、质量流量计二(10b)、波形煤样罐二(18b)、水平阀七(2g)依次通过管道连接，所述波形煤样罐二(18b)的出口通过管道与变频环流泵二(9b)连接形成循环回路；所述四通阀一(20)的最后一个出口、水平阀五(2e)、变频环流泵三(9c)、压力传感器三(5c)、质量流量计三(10c)、波形煤样罐三(18c)、水平阀八(2h)依次通过管道连接，所述波形煤样罐三(18c)的出口通过管道与变频环流泵三(9c)连接形成循环回路；所述氧化反应系统(Ⅲ)包括三个波形煤样罐、上部端盖(11a)、下部端盖(11b)、煤粉过滤筛(12)、低温氧化箱(14)、水浴(15)、均流格栅(16)，三个波形煤样罐分别为波形煤样罐一(18a)、波形煤样罐二(18b)、波形煤样罐三(18c)，所述波形煤样罐设置在低温氧化箱(14)内部，且所述波形煤样罐位于低温氧化箱(14)的水浴(15)中，所述均流格栅(16)设置于波形煤样罐内部；波形煤样罐的上端部通过上部端盖(11a)安装在低温氧化箱(14)上；波形煤样罐的下端部通过下部端盖(11b)安装在低温氧化箱(14)上；所述煤粉过滤筛(12)分别安装在波形煤样罐的上端部和下部端上；所述电热偶二(8b)设置在低温氧化箱(14)上，且位于水浴(15)中；所述气体成分分析系统(Ⅳ)包括水平阀六(2f)、水平阀七(2g)、水平阀八(2h)、水平阀十(2i)、四通阀二(21)、真空泵(24)、减压阀(25)、气相色谱仪(26)；波形煤样罐一(18a)、水平阀六(2f)、四通阀二(21)的一个进口通过管道连接，波形煤样罐二(18b)、水平阀七(2g)、四通阀二(21)的另一个进口通过管道连接，波形煤样罐三(18c)、水平阀八(2h)、四通阀二(21)的最后一个进口通过管道连接，所述四通阀二(21)的出口与气相色谱仪(26)相连接，所述真空泵(24)通过水平阀十(2i)连接在水平阀六(2f)与四通阀二(21)之间的管道上；所述水平阀一(2a)、水平阀二(2b)、调压阀一(3a)、调压阀二(3b)、调气动阀一(4a)、调气动阀二(4b)、压力传感器四(5d)、加热器(7)、电热偶一(8a)、四通阀一(20)、水平阀三(2c)、水平阀四(2d)、水平阀五(2e)、变频环流泵一(9a)、变频环流泵二(9b)、变频环流泵三(9c)、压力传感器一(5a)、压力传感器二(5b)、压力传感器三(5c)、质量流量计一(10a)、质量流量计二(10b)、质量流量计三(10c)、电热偶二(8b)、水平阀六(2f)、水平阀七(2g)、水平阀八(2h)、水平阀十(2i)、四通阀二(21)、真空泵(24)、减压阀(25)、气相色谱仪(26)均与监测控制系统(Ⅴ)连接。 2.根据权利要求1所述煤低温氧化的模拟装置，其特征在于：所述循环回路的管道外侧设置有绝热带(22)。 3.根据权利要求1所述煤低温氧化的模拟装置，其特征在于：所述上部端盖(11a)、下部端盖(11b)与低温氧化箱(14)之间设置有O型胶圈一(13a)。 4.根据权利要求1所述煤低温氧化的模拟装置，其特征在于：所述煤粉过滤筛(12)与波形煤样罐之间设置有O型胶圈二(13b)。 5.根据权利要求1所述煤低温氧化的模拟装置，其特征在于：所述上部端盖(11a)、下部端盖(11b)均通过固定螺丝(19)安装在低温氧化箱(14)上。 6.根据权利要求1所述煤低温氧化的模拟装置，其特征在于：压力传感器一(5a)、压力传感器二(5b)、压力传感器三(5c)的精度分别为0.01Mpa；电热偶一(8a)、电热偶二(8b)的精度分别为0.01℃。 7.根据权利要求1所述煤低温氧化的模拟装置，其特征在于：所述均流格栅(16)的孔径大于煤颗粒的直径。 8.一种采用权利要求1至7任一所述煤低温氧化的模拟装置的模拟方法，其特征在于，包括如下步骤： 1)将制备好的不同粒度的煤样分别装入三个波形煤样罐中，拧紧上部端盖和下部端盖； 2)将低温氧化箱注满水，启动装置，设置低温氧化箱和参考缸所需的温度； 3)对管路进行抽真空处理，检查装置的气密性； 4)打开水平阀一(2a)、水平阀二(2b)，通过调压阀一(3a)调节不通气体的压力来获得实验所需浓度的混合气体； 5)打开低温氧化箱进口的水平阀三(2c)、水平阀四(2d)、水平阀五(2e)，通过调压阀二(3b)调节不同压力的气体进入三个循环回路内； 6)待压力稳定后，打开变频环流泵一(9a)、变频环流泵二(9b)、变频环流泵三(9c)，进行三个回路内的低温氧化实验； 7)定时打开循环回路内的水平阀六(2f)、水平阀七(2g)、水平阀八(2h)，并通过调节调压阀二(3b)进行气体成分测试； 8)当实验程序进行完毕之后，将装置内气体排空，并关闭气源、流量计及各系统，即完成整个实验过程。
所属类别：	发明专利