一种矿用柴油蒸气井下发生及扩散参数测定装置及测定方法与流程

本发明属于矿井火灾防控，特别提供了一种矿用柴油蒸气井下发生及扩散参数测定装置及测定方法。

背景技术：

1、随着采煤业的发展，井下可以允许储存更多的柴油，《煤矿防灭火细则》规定“井下使用柴油机车，如确需在井下贮存柴油的，必须设有独立通风的专用贮存硐室，并制定安全措施。井下柴油最大贮存量不得超过矿井3天柴油需要量。”柴油泄漏后的产生的柴油蒸汽会在硐室内积聚，很难被排出。较高浓度的柴油蒸汽容易引起火灾和爆炸，威胁煤矿井下人员安全。

2、目前，柴油蒸发测试流程中涉及的设备主要包括柴油蒸发速率测定装置、影响柴油蒸发速率因素测定装置和常温柴油蒸发后空间内柴油蒸气浓度测定装置，各设备及对应的测定工序相对独立，互不联通，只包含单个因素的测试功能，功能单一。测定得出的数据，可能因测试环境存在差异而出现误差，且各数据间的关联性不足。而仅依靠上述设备难以复现井下硐室场景，并实现在不同环境温度下对柴油蒸发过程进行模拟，对多个相关参数进行同步监测的目的。

3、因此，亟需一种能够满足上述测试需求的矿用柴油蒸气井下发生及扩散参数测定装置。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种矿用柴油蒸气井下发生及扩散参数测定装置，包括硐室模型、传感器组、恒温箱、风机、供气组件、蒸气发生系统和碳氢分析仪，硐室模型为截面呈方形的筒状结构，与煤矿井下硐室形状相同，恒温箱套设于硐室模型的外部，风机装配于硐室模型的一端，该端为进风端，硐室模型的另一端与外部尾气处理设备连通，该端为排风端，硐室模型的内部经常插入有多喷头排气管，且多喷头排气管位于临近进风端的一侧，多喷头排气管通过管路与供气组件连通，硐室模型侧壁的中部径向设置有蒸汽输送管，蒸汽输送管穿过恒温箱的侧壁向外延伸，并与蒸气发生系统连通，蒸汽输送管的中部轴向插入有采样管，采样管与碳氢分析仪相连通；

2、所述硐室模型的内部设置有障碍物模型和传感器组，多个传感器组等间距的轴向分布于硐室模型内。

3、进一步地，多个所述传感器组等间距的轴向分布于硐室模型内。

4、进一步地，所述传感器组包括风速传感器、温度传感器和多参数传感器，风速传感器用于监测硐室模型内部空气的流速，温度传感器用于监测硐室模型内部的温度，多参数传感器用于监测硐室模型内部空气的成分及各成分的浓度。

5、进一步地，所述蒸气发生系统包括壳体、集气罩、底板、质量传感器、样品台和温度变送器，集气罩位于壳体内腔的中上部，且集气罩与蒸汽输送管的末端连接，壳体的底部设置有温度变送器，且壳体的底部设置架设有位于温度变送器上方的底板，底板的上方设置有质量传感器，质量传感器的上方设置有样品台。

6、进一步地，所述供气组件的基本配件包括三个气瓶和一个四通混气阀，四通混气阀通过管路分别与三个气瓶和多喷头排气管连通。

7、进一步地，三个所述气瓶中分别装有空气、一氧化碳和甲烷。

8、一种矿用柴油蒸气井下发生及扩散参数测定方法，具体流程如下：

9、选择待监测的柴油样品，将其置入蒸气发生系统内；

10、选择障碍物模型，将其置入硐室模型内；

11、启动恒温箱、风机和供气组件，并根据传感器组调整恒温箱的温度、风机的转速和供气组件输出的气体成分，使硐室模型内的风速与待模拟的硐室环境相匹配；

12、启动蒸气发生系统，蒸气发生系统内的柴油样品受热蒸发，柴油蒸气和热空气混合形成混合蒸汽，混合蒸汽经蒸汽输送管输入至硐室模型内，同时记录柴油样品的质量，得到柴油样品质量随时间变化的曲线；

13、混合蒸汽输入硐室模型的过程中，部分混合蒸汽经采样管输送至碳氢分析仪，分析混合蒸汽的组分；

14、记录前述流程中传感器组返回的数据参数。

15、使用本发明的有益效果是：

16、1、通过设备整合形成一站式的矿用柴油蒸气井下发生及扩散参数测定装置，在一个模拟环境下完成所有影响因素的参数采集，有效避免分步测试可能出现各测试环节模拟环境误差，导致测试结果不准确的问题；

17、2、适用于矿井环境有限空间下的柴油蒸气发生及扩散参数检测；

18、3、可进行变温环境下的柴油蒸发速率测试。

技术特征：

1.一种矿用柴油蒸气井下发生及扩散参数测定装置，其特征在于：包括硐室模型、传感器组、恒温箱、风机、供气组件、蒸气发生系统和碳氢分析仪，硐室模型为截面呈方形的筒状结构，与煤矿井下硐室形状相同，恒温箱套设于硐室模型的外部，风机装配于硐室模型的一端，该端为进风端，硐室模型的另一端与外部尾气处理设备连通，该端为排风端，硐室模型的内部经常插入有多喷头排气管，且多喷头排气管位于临近进风端的一侧，多喷头排气管通过管路与供气组件连通，硐室模型侧壁的中部径向设置有蒸汽输送管，蒸汽输送管穿过恒温箱的侧壁向外延伸，并与蒸气发生系统连通，蒸汽输送管的中部轴向插入有采样管，采样管与碳氢分析仪相连通；

2.根据权利要求1中所述的一种矿用柴油蒸气井下发生及扩散参数测定装置，其特征在于：多个所述传感器组等间距的轴向分布于硐室模型内。

3.根据权利要求1中所述的一种矿用柴油蒸气井下发生及扩散参数测定装置，其特征在于：所述传感器组包括风速传感器、温度传感器和多参数传感器，风速传感器用于监测硐室模型内部空气的流速，温度传感器用于监测硐室模型内部的温度，多参数传感器用于监测硐室模型内部空气的成分及各成分的浓度。

4.根据权利要求1中所述的一种矿用柴油蒸气井下发生及扩散参数测定装置，其特征在于：所述蒸气发生系统包括壳体、集气罩、底板、质量传感器、样品台和温度变送器，集气罩位于壳体内腔的中上部，且集气罩与蒸汽输送管的末端连接，壳体的底部设置有温度变送器，且壳体的底部设置架设有位于温度变送器上方的底板，底板的上方设置有质量传感器，质量传感器的上方设置有样品台。

5.根据权利要求1中所述的一种矿用柴油蒸气井下发生及扩散参数测定装置，其特征在于：所述供气组件的基本配件包括三个气瓶和一个四通混气阀，四通混气阀通过管路分别与三个气瓶和多喷头排气管连通。

6.根据权利要求5中所述的一种矿用柴油蒸气井下发生及扩散参数测定装置，其特征在于：三个所述气瓶中分别装有空气、一氧化碳和甲烷。

7.一种矿用柴油蒸气井下发生及扩散参数测定方法，应用了权利要求1-5中任意一项所述的一种矿用柴油蒸气井下发生及扩散参数测定装置，具体流程如下：

技术总结本发明属于矿井火灾防控技术领域，特别提供了一种矿用柴油蒸气井下发生及扩散参数测定装置及测定方法。其中，一种矿用柴油蒸气井下发生及扩散参数测定装置，包括硐室模型、传感器组、恒温箱、风机、供气组件、蒸气发生系统和碳氢分析仪；一种矿用柴油蒸气井下发生及扩散参数测定方法，具体流程包括选择待监测的柴油样品，选择障碍物模型，启动恒温箱、风机和供气组件，启动蒸气发生系统，记录监测数据。通过设备整合形成一站式的矿用柴油蒸气井下发生及扩散参数测定装置，在一个模拟环境下完成所有影响因素的参数采集，有效避免分步测试可能出现各测试环节模拟环境误差，导致测试结果不准确的问题。技术研发人员：宋双林,李世豪,姜文忠,梁运涛,田富超,许亚洲,闫树福,郭宝龙,张鏸文,白洁琪,李振榕受保护的技术使用者：中煤科工集团沈阳研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11