[发明专利]煤矿极性气体红外检测装置及检测方法

说明书

  

技术领域

本发明涉及气体红外光谱分析技术及装置领域，具体涉及煤矿极性气体红外检测装置及检测方法。 

背景技术

煤炭自然发火不同氧化阶段对应着不同的自燃温度范围和气体产物的种类和浓度，这些气体产物中通常用于预测预报自然发火进程的有CO、CO₂、CH₄、C₂H₆、C₃H₈、C₄H₁₀、C₂H₄、C₃H₆、C₂H₂等，根据氧化气体产物的构成、浓度及其变化速率等特性，可对煤炭自然发火做出准确的预测预报，用来指导煤矿的防灭火安全生产工作，检测自然发火的指标主要有CO及其派生指标、烯烃及烯烷比指标、炔烃气体指标、链烷比指标等；煤矿发生火灾事故以后，对封闭的火区管理和启封都需要监测火区内气体成分，此时监测的气体主要为CO、C₂H₂、C₂H₄；而煤矿发生瓦斯爆炸后，主要有毒气体为CO、C₂H₄、C₂H₆等，因此，在煤炭生产领域，无论是煤矿日常生产过程中预防煤炭自然发火、瓦斯爆炸事故，还是在灾害应急救援过程中，都需要对上述气体进行快速、精确定量分析，所以研究煤矿极性气体红外检测装置及检测方法是保证煤矿安全生产和保障矿工生命安全的重要手段之一。 

煤矿现有的气体检测装置及方法是传感器法和气相色谱法，传感器方法由于受到井下环境影响，其检测结果存在较大误差，例如，现有便携式爆炸性测定仪配置的甲烷传感器在氧浓度较低时，结果会出现较大的偏差；气相色谱法分析时必须要有一个被分析气体组分不同时间段的吸附和脱附周期，整个过程需要较长的时间，无法实现快速分析，同时色谱分析装置中的色谱柱需要经常维护，并且色谱分析系统的分析程序一般要求每次先进行标样测试，技术复杂，分析结果受操作人员技术水平影响较大。 

红外光谱分析仪通过气体池实现对气体定量分析。受气体池结构影响，池内背景气体无法排净，严重影响测试结果。对于连续采样监测气体浓度时，这种影响可以通过长时间的吹扫逐渐降低，最终也无法彻底排除干扰气体；但对于火灾事故调查、煤矿井下气体人工采样送样的气体分析条件下，在气体分析过程中受气体池的固定结构限制，气体池内背景气体只能靠人工多次吹扫来消除其干扰，很难将气体池内气体置换成待测气体，严重影响了红外光谱法对气体定量分析结果的准确性。目前，煤矿极性气体红外检测装置及检测方法，检测装置如德国产Bruker Tensor27，Bruker ALPHA，美国产 Perkin Elmer Spectrum100。其构成均包括中央处理器分别电连接电源、光源、检测器、报警器及指示灯、输入输出模块、数据采集储存模块，电源还电连接电源开关、电源接口，输入输出模块还连接计算机通信接口，数据采集储存模块还电连接检测器，光源与检测器之间设置可取下的主要带有出气口和进气口的气体池。该结构的煤矿极性气体红外检测装置的检测方法为：在检测气体时，首先取下气体池，从进气口注入含量99.999%N₂气体，置换气体池内的气体后，先关闭出气口，待压力平衡后关闭进气口，气体池放回原处，扫描背景气体光谱图至无气体峰值图出现后，人工采样时，进气口连接待测气体采气袋，打开进气口阀后打开出气口阀，人工压入待测气体至N₂气体排空，关闭出气口阀和进气口阀，扫描待测气体光谱，用于待测气体分析。由于气体池内部两端存在死角，经常出现N₂气体洗气不净和N₂气体排空不净现象出现，造成待测气体光谱失真，致使待测气体分析失准。有造成煤矿安全事故的可能。该结构的煤矿极性气体红外检测装置的检测方法需拆卸气体池才能实现，使用很麻烦。 

发明内容

本发明的目的是针对现有煤矿极性气体红外检测装置及检测方法的不足之处，提出一种煤矿极性气体红外检测装置及检测方法。