一种煤自燃标志气体分析成套装置及检测方法

技术领域

本发明涉及煤矿安全技术领域，特别是一种煤自燃标志气体分析成套装置及检测方法。

背景技术

煤自燃会释放有毒有害气体，造成大气污染，还会引起瓦斯爆炸，危害工人与矿井的安全，造成巨大的经济损失。不同煤矿的煤质不同，煤自燃的条件也不同，通过检测装置能够对煤自燃的条件进行检测，工人能够根据所处煤矿的煤自燃条件设置相应的预防措施。现有的煤自燃标志气体的检测装置结构单一，设备对人员的操作要求较高，而且不能快速对多种情况下的煤样进行检测，效率偏低，测量存在误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤自燃标志气体分析成套装置及检测方法，能够在一次检测过程中对不同温度或不同时序的标志气体进行成分分析，通过检测标志气体中CO的浓度，测定出煤自燃的条件，不同状态下的标志气体互不干扰，检测结果准确，效率高。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种煤自燃标志气体分析成套装置，包括压缩空气储罐和实验台，实验台上依次设置有烘干箱、气体储存装置和气相色谱仪，烘干箱内放置有煤样罐，煤样罐内设置有温度传感器；压缩空气储罐与煤样罐的进口之间、煤样罐的出口与气体储存装置的进口之间、气体储存装置的出口与气相色谱仪之间均通过连接管连通；气体储存装置包括箱体，箱体上均匀设置有若干储气罐，每个储气罐的进口处安装有进气阀，每个储气罐的出口处安装有出气阀，所有储气罐的出口汇集成一根进气总管，所有储气罐的出口汇集成一根出气总管，出气总管上安装有排气阀。

可选地，箱体的顶部设置有与储气罐一一对应的指示灯，当储气罐的进气阀打开时，对应的指示灯亮起。

可选地，储气罐的两端设置有密封螺帽，储气罐通过密封螺帽与箱体上的连接管可拆卸连接。

可选地，储气罐端部和密封螺帽的内部均为渐扩状的开口，开口处设置有锥形的密封套。

可选地，连接管的材质为金属。

一种煤自燃标志气体分析检测方法，该方法包括至少以下步骤：

1）打开所有阀门，利用压缩空气储罐对装置内的管路进行吹扫，吹扫完成后关闭进气阀、出气阀和排气阀；

2）向煤样罐内加入煤样，启动烘干箱对煤样罐进行加热；

3）设置煤样罐的加热温度梯度为T，N为测量次数，当煤样罐加热至NT时，打开一个储气罐的进气阀，30s后关闭进气阀，然后打开出气阀，将储气罐内加热温度为NT时产生的气体送至气相色谱仪进行分析，直到气相色谱仪检测出气体中含有CO时，记录下这个加热温度T1；

4）取出煤样罐，打开所有阀门，利用压缩空气储罐对装置内的管路再次进行吹扫，吹扫完成后关闭进气阀、出气阀和排气阀；

5）将煤样罐安装回烘干箱内，使烘干箱的加热温度保持在T1，设置煤样罐的加热时间梯度为t，n为测量次数，当煤样罐加热时间为nt时，打开一个储气罐的进气阀，30s后关闭进气阀，打开出气阀，将储气罐内加热时间为nt时产生的气体送至气相色谱仪进行分析，直到气相色谱仪检测出气体中含有CO时，记录下这个加热时间t1；

6）取出煤样罐，打开所有阀门，利用压缩空气储罐对装置内的管路再次进行吹扫，吹扫完成后关闭所有阀门。

本发明的煤自燃标志气体分析成套装置及检测方法具有以下优点：

（1）若干个储气罐能够分别储存不同温度或不同时序下产生的标志气体，煤样罐可以被持续加热，检测过程具有连续性；储气罐内的标志气体分别送至气相色谱仪进行成分分析，检测效率高；各个储气罐的储存与分析过程互不干扰，检测结果准确率高。

（2）指示灯与对应储气罐的进气阀同步动作，进气阀打开时指示灯亮起，进气阀关闭时指示灯熄灭，这样能够直观的了解哪个储气罐处于存气的状态，还能观察到是否有进气阀误开的情况。

（3）密封螺帽能够实现储气罐的快速安装和拆卸，便于使用和维护。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是气体储存装置的俯视图。

图3是气体储存装置内部管线的简化示意图。

图4是密封螺帽的储气罐的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1-图4所示，一种煤自燃标志气体分析成套装置，包括压缩空气储罐1和实验台2，实验台2上依次设置有烘干箱3、气体储存装置4和气相色谱仪5，烘干箱3内放置有煤样罐7，煤样罐7内设置有温度传感器。压缩空气储罐1与煤样罐7的进口之间、煤样罐7的出口与气体储存装置4的进口之间、气体储存装置4的出口与气相色谱仪5之间均通过连接管6连通，连接管6的材质为金属，避免高温影响连接管6的导气性能。气体储存装置4包括箱体8，箱体8上均匀设置有八个储气罐9，每个储气罐9的进口处安装有进气阀10，每个储气罐9的出口处安装有出气阀11，所有储气罐9的出口汇集成一根进气总管12，进气总管12与煤样罐7的出口连接，所有储气罐9的出口汇集成一根出气总管13，出气总管13与气相色谱仪5连接，出气总管13上安装有排气阀14，进气阀10、出气阀11和排气阀14均为电磁阀。箱体8的顶部设置有与储气罐9一一对应的指示灯15，当储气罐9的进气阀10打开时，对应的指示灯15亮起，因为各个储气罐9之间是互不干扰的，所以同一时间段内，只有一个储气罐9在存气或排气，指示灯15能够显示各个储气罐9的工作状态，实验人员可以直观的看到是哪个储气罐9在存气，若两个指示灯15同时亮起，检测流程出现错误，应该停止检测。储气罐9的两端设置有密封螺帽16，储气罐9端部和密封螺帽16的内部均为渐扩状的开口，开口处设置有锥形的密封套17，储气罐9通过密封螺帽16与箱体8上的连接管6可拆卸连接，密封螺帽16能够实现储气罐9的快速安装和拆卸，便于储气罐9的使用和维护，密封套17能够保证储气罐9与连接管6连接的密封性，防止产生的标志气体泄露，影响检测结果。

通过烘干箱3对煤样罐7进行加热，利用压缩空气储罐1将煤样罐7内产生的标志气体吹送至储气罐9内，储气罐9内存放不同条件下产生的标志气体，然后分别送至气相色谱仪5内进行分析，不同储气罐9的存气和分析过程可同时进行，互不干扰，检测效率高，结果准确。

一种煤自燃标志气体分析检测方法，包括至少以下步骤：

1）打开所有阀门，利用压缩空气储罐1对装置内的管路进行吹扫，吹扫气体从出气阀11排出，压缩空气将系统管路内的气体排净，避免其对检测结果造成影响，吹扫完成后关闭进气阀10、出气阀11和排气阀14；

2）向煤样罐7内加入煤样，启动烘干箱3对煤样罐7进行加热；

3）设置煤样罐7的加热温度梯度为30℃，当煤样罐7加热至30℃时，打开第一个储气罐9的进气阀10，30s后关闭进气阀10，储气罐9的容积为18ml，30s充气后罐内压力为0.2MPa，然后打开出气阀11，将储气罐9内加热温度为30℃时产生的气体送至气相色谱仪5进行分析；然后再将煤样罐7的加热温度提高至60℃、90℃、120℃、150℃、180℃、210℃、240℃，采用同样的方法储存标志气体和分析标志气体，直到气相色谱仪5检测出气体中含有CO时，记录加热温度，当标志气体中出现CO时，后续加热温度的检测可跳过不做；

4）取出煤样罐7，打开所有阀门，利用压缩空气储罐1对装置内的管路再次进行吹扫，将3）中系统管路内的气体排净，避免其对检测结果造成影响，吹扫完成后关闭进气阀10、出气阀11和排气阀14；

5）将煤样罐7安装回烘干箱3内，使烘干箱3的加热温度保持在3）中记录的温度，设置煤样罐7的加热时间梯度为10分钟，当煤样罐7加热时间为10分钟时，打开一个储气罐9的进气阀10，30s后关闭进气阀10，然后打开出气阀11，将储气罐9内加热时间10分钟时产生的标志气体送至气相色谱仪5进行分析；然后再将煤样罐7的加热20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟、70分钟、80分钟，采用同样的方法储存标志气体和分析标志气体，直到气相色谱仪5检测出气体中含有CO时，记录加热时间，当标志气体中出现CO时，可以不再对煤样罐7进行加热；

6）取出煤样罐7，打开所有阀门，利用压缩空气储罐1对装置内的管路再次进行吹扫，将系统内的气体全部吹出，吹扫完成后关闭所有阀门，将系统恢复至初始状态。

通过温度和时序双重检测的方式，测量煤自燃的条件，检测效率高、结果准确，有利于设置煤自燃的预防措施，使煤的存放更加安全稳定。上述方法只是一种常用的检测方式，如步骤3）中，温度梯度可以设置的更小，或者在记录温度上下小范围的温度区间内再次进行检测，这样能够得到更精确的温度值，同理步骤5）中也可以设置更短的时间间隔，以此来提高时间检测的精确度。

以上所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。