实验一：煤自燃倾向性测定-矿井火灾

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1、实验五煤自燃倾向性测定1实验目的1.了解ZRJ—1型煤口燃倾向性测定仪的工作原理和基本构造；2.掌握利用ZRJ-1型煤自燃倾向性测定仪测定煤在常温常压下对流态氧的吸附特性的步骤和方法。2实验仪器工作原理2.1工作原理煤口燃倾向性色谱吸氧测定法是基于煤在低温常压下对氧的吸附属于单分子物理吸附状态为理论基础，按朗格谬尔单分子层吸附方程，川双气路流动色谱法测定煤吸附流态氧的特性，以煤在限定条件卜-，测定其吸氧量，以吸氧量值作为煤口燃倾向性分类主指标。煤的自热首先是开始于吸附空气中的氧气。当煤中含冇一定量的硫份时，其自热不仪由煤自身吸附空气中的氧而开始的过程，而且硫化矿物的存在还会吸附空气屮的氧气

2、并分解释放热量，促进煤的白热氧化。当煤-屮不含或含少量硫化物时，其开始的白热过程主要表现为煤自身吸附空气中的氧气的升温氧化过程。煤的后随的氧化过程正是开始于吸附氧以后的表而反应，煤最初的吸氧特性反应了有关煤口热的某些特性，煤吸氧特性参量主耍有：吸附氧量、吸附坏境温度和吸附过程参量。通过人量的试验研究表明，煤在低温常压卜对氧的吸附符合刚格谬尔（Langmuir）^出的吸附规律，在实验屮应满足下述条件：①固体表面是均匀的，也即对某一单组份的煤粒可以认为英表血是均匀的，因此将每个组份颗粒的Langmuir吸附值叠加，可使煤的Langmuir吸附从总体I：符合Langmuir吸附规律:②被吸附分子

3、问没有相互作用力；③吸附为单分子层吸附;④在一定条件下，吸附与脱附Z间可以建立动态平衡。从而可以按单分了层吸附理论推导出的Langmuir吸附方程计算吸附M。2.2工作特点ZRJ—I型煤自燃性测定仪即是根据此基本工作原理研制设计的测定吸氧量以建立煤白燃倾向性测定方法的专用仪器。其主要特点为：（1）应用气相色谱分析技术，采用双气路由热导检测器肓接检测煤对氧的吸附最，设计专用性强，结构紧凑、稳定性好、操作简便；（2）热导检测器采用抗氧化元件和怛定热丝平均温度桥路供电，灵敏度高，使用寿（3）微机控制系统实现温度控制、测定、显示及结果汁算、打卬自动化；（4）采川四路样品处理系统，缩短煤样处理周期，

4、捉高测定效率。3实验器材3.1ZRJ—1型煤自燃倾向性测定仪3.1.1仪器主要部件1主机分析单元ZRJT型煤白燃性测定仪主机分析单元分为吸附林恒温箱、检测器及其恒温箱和气路控制系统三个部分。图1ZRJ-1型煤H燃倾向性测定仪1）柱恒温箱仪器恒温箱要求的工作范围为：室温〜110X,为了保证具有良好的恒温性能，热惯性小,恒温箱的保温材料为新型的陶瓷纤维，采用强制式热循环式空气浴方式通风，为保证箱内温度均匀，选用调整风扇达到热风强制式循环的忖的。25W电机固定在恒温箱后面的底板上,用四个减振装置减小电机高速转动对主机的影响，提高了分析和度.加热温度：300W安装样站管数：4个温度稳定性：1.20

5、、4小时。2）热导检测器及其恒温箱（1）热导检测器热导检测器是冃前气相色谱法中应用授广泛的一种检测器，其通用性强、结构简单、稳定性好、灵敏度适宜，线性范围宽，対所有物质均有响应，而且不破坏样品。用于ZRJ—1型煤口燃性测定仪中对煤吸氧量的测定最为合适。热导检测器的检测原理是基于载气中混冇被测组份时，其热导系数发生变化，变化的差开则为热导池的敏感元件所感受。热导池体内山四个相同的元件组成测量电桥。热导检测器主耍技术指标如下：结构形式：分流直通式四臂热导池；池体材料：不锈钢：元件材料：螺旋形铢一钩丝；冷态电阻：5Q欧姆（20©灵敏度：s25000mvcm3/mg检测器温度100°C,氢载气,苯

6、）;噪声：不大于0.lmv；漂移：不大于0.3mv/0.5h；重复性：不大于5%。热导池体使用无磁不锈钢制成，具有足够的热容量，热稳定性好，同时又具有较强的抗腐蚀能力，桥臂敏感元件为高温抗氧化的铢餌丝制成。池体为直通式结构，响应快，但是由于载气流最的变化对稳定性启较人的影响，所以对载气流路控制的稳定性要求较高。元件的铢饵丝为螺旋形，20°C时阻值为50欧姆，桥路元件的阻值是匹配的，同时在装配时经过详细调整，以控制其不平衡输出。在有一路桥丝损坏时，必须将四支热导元件同时更换。（2）恒温箱热导检测器恒温箱的作用是保证热导池具冇一个良好的工作环境。仪器采川等温体自然热传导方式，体积小、保温性能好

7、，而且热平快，使得仪器的起动、稳定时间短。热导检测器恒温箱的技术要求：型式：等温体自然热传导式：温度范围:500C〜1100加热功率：150We3）气路控制系统（1）气路流程ZRJ—1煤自燃性测定仪气路系统共有互路，即载气（第一路）、吸附气（第二路）及混合气（第三路），如图2所示。图2气路系统示意图第一路：载气N2①【吸附】状态下载气流程：钢瓶氮气减压进入仪器后，经稳压阀⑴和气阻⑵一热导检测器⑶参考臂一六通切换阀⑷经实线