煤的自燃是一个复杂的物理化学过程，涉及低温氧化、热量积聚和最终自燃。阻燃抗氧化实验的核心目标是评估不同阻燃剂对煤体氧化反应的抑制效果。格物优信热像仪凭借其高精度红外热成像能力，可实时、非接触地监测煤体温度变化，为阻燃性能分析提供关键数据支撑。以下是具体应用方案：
一、实验原理
煤自燃机制
煤与氧气接触发生低温氧化反应释放热量，若热量积聚导致温度达到临界点（通常70~100℃），可能引发自燃。阻燃剂通过抑制氧化反应或隔绝氧气延缓此过程。
热像仪作用
通过高灵敏度红外探测器（如格物优信640×512分辨率、±2℃精度）捕捉煤体表面温度分布及变化趋势，量化阻燃剂对温升的抑制效果。
二、实验设计
- 样本制备
煤样分组：
空白组（未处理煤样）
阻燃剂处理组（如MgCl₂、硅凝胶等不同阻燃剂）
预处理：破碎至相同粒径（如0.18~0.25mm），恒温恒湿平衡24小时。
- 实验装置
氧化反应装置：恒温箱（控制初始环境温度30~50℃）或绝热氧化炉。
热像仪配置：
安装于样本上方，固定距离（根据视场角调整，确保覆盖全部样本）。
设置采样频率（如1帧/分钟，突发升温阶段可提高至1帧/10秒）。
发射率校准（煤体发射率约0.90~0.95，需实测校正）。
- 实验流程
初始阶段：记录各组煤样初始温度分布，确保均匀性。
氧化阶段：通入恒定流量空气（如50mL/min），持续监测温度变化。
数据分析：
热点识别：定位局部高温区域（自燃起始点）。
温升曲线：对比空白组与阻燃组的关键参数（如T₁临界温度、达到T₂的时间延迟）。
三、关键数据分析指标
温度极值：阻燃组最高温度较空白组的降低幅度（如ΔT≥20℃表明阻燃有效）。
温升速率：通过热像仪数据拟合升温斜率，评估阻燃剂对反应动力学的抑制。
高温面积占比：分析超过阈值温度（如60℃）的像素比例，反映阻燃剂的覆盖均匀性。
四、热像仪技术优势
空间分辨率：识别煤体局部氧化热点（如边缘或裂隙处优先氧化）。
动态监测：捕捉温度骤变（如阻燃剂失效瞬间的快速升温）。
非接触：避免传统热电偶插入对煤体氧化过程的干扰。
五、注意事项
环境干扰：需屏蔽实验装置的热辐射反射（如使用低反射率背景）。
数据校准：定期用黑体炉校准热像仪，尤其长时间实验。
多参数结合：建议与气相色谱（CO/O₂浓度）联用，综合评估阻燃性能。
六、案例参考
案例1：水基阻燃剂对褐煤自燃抑制效果的评估
实验背景
某煤矿企业需评估新型水基阻燃剂（含MgCl₂和磷酸盐）对褐煤低温氧化的抑制效果，以优化煤堆防火方案。
实验方法
样本制备：
取同一批次褐煤，破碎至0.2mm粒径，分为：
空白组（未处理）
阻燃组（喷洒20%阻燃剂溶液，干燥后使用）
实验装置：
绝热氧化炉（初始温度40℃），通入空气（50mL/min）。
格物优信热像仪（X系列，640×512分辨率）垂直监测煤样表面，采样频率1帧/分钟。
监测指标：
最高温度（Tₘ）、达到70℃的时间（t₇₀）、高温区域占比（>60℃面积）。
结果与分析
温度对比：
空白组：2.5小时达70℃，5小时后出现120℃热点。
阻燃组：6小时才达70℃，最高温度稳定在85℃。
阻燃效率：
温升抑制率=（120-85）/120×100%=29.2%。
自燃延迟时间=3.5小时。
热像图分析：
空白组热点集中在煤堆边缘（氧化剧烈）；阻燃组温度分布均匀。
结论
该水基阻燃剂通过吸热和隔绝氧气，显著延缓褐煤自燃，可应用于露天煤堆喷洒防护。
案例2：硅凝胶复合阻燃剂对高硫煤抗氧化性能研究
实验背景
高硫煤因含黄铁矿更易自燃，某研究团队采用硅凝胶复合阻燃剂（含纳米SiO₂和硼酸锌），结合热像仪分析其抗氧化机制。
实验设计
样本处理：
高硫煤（硫含量3.5%）分为：
对照组（未处理）
实验组（涂覆硅凝胶复合膜，厚度0.5mm）。
实验条件：
恒温箱（50℃）模拟高温环境，热像仪实时监测（发射率校准至0.94）。
同步检测CO释放量（气相色谱仪）。
关键参数：
临界温度（Tₑ，即温升速率突变点）、CO产生速率。
实验结果
温度数据：
对照组：1小时内出现80℃热点，Tₑ=65℃。
实验组：Tₑ提升至92℃，且温升速率降低60%。
气体分析：
实验组CO释放量仅为对照组的30%，表明阻燃剂有效抑制了氧化反应链。
热成像动态图：
硅凝胶膜覆盖区域温度始终低于未覆盖区，证明其物理隔绝作用。
结论
硅凝胶复合阻燃剂通过“物理隔绝+化学催化惰化”双重机制，显著提升高硫煤的抗氧化性能，适用于高硫煤矿井防灭火。
通过上述方案，格物优信热像仪可成为易自燃煤体阻燃研究的有效工具，助力安全储存与运输技术的开发。