[发明专利]监测煤自燃气体中CO浓度的频域太赫兹装置及方法

权利要求书

1.一种监测煤自燃气体中CO浓度的频域太赫兹装置，包括气室（6），其特征在于，所述气室（6）的一端经管路（3）连接有内设变色3A分子筛和活性炭的净化器（4），净化器（4）的另端经管路（3）连接有装有煤样的煤自燃性测定仪（1），气室（6）的另一端经三通（10）分别连接有智能真空泵（12）和集气袋（13），三通（10）与集气袋（13）之间设有安全阀门（11），三通（10）与智能真空泵（12）之间设有闸阀（14），气室（6）的两侧分别设有频域太赫兹发生器（7）和太赫兹信号接收器（8），太赫兹信号接收器（8）连接有电脑（9）；所述煤自燃性测定仪（1）和净化器（4）之间设有调节阀（2），净化器（4）和气室（6）之间设有截止阀（5）。

2.根据权利要求1所述的监测煤自燃气体中CO浓度的频域太赫兹装置，其特征在于，所述气室（6）为石英玻璃制成的圆柱筒体，筒壁及上下底面厚1-1.5mm，筒体内直径3-10mm，上下底面分别有进出气口。

3.一种如权利要求1所述装置的监测煤自燃气体中CO浓度的频域太赫兹方法，其特征在于，包括如下步骤：

a. 关闭调节阀（2），开启煤自燃性测定仪（1）使装入其中的煤样烧并产生煤自燃气体；

b.设置安全阀门(11)的安全压力，设置智能真空泵（12）的负压值，打开截止阀（5）、闸阀（14），开启智能真空泵（12）对气室（6）抽真空；

c.当气室内的压力达到智能真空泵（12）所设置的负压值时，智能真空泵(12)自动关闭，此时关闭闸阀(14)；

d.缓慢打开调节阀(2)，使煤自燃性测定仪（1）中产生的煤自燃气体以30-50ml/min进入净化器（4），煤自燃气体中的水蒸气和炭黑等杂质被净化器（4）内的变色3A分子筛和活性炭吸收，以避免水分和炭黑杂质对频域太赫兹监测结果的影响；

e.当煤自燃气体经截止阀（5）进入气室（6）后，煤自燃气体的压力大于安全阀门（11）的安全压力时，安全阀门（11）自动开启，将气体排入集气袋（13）内，待安全阀门（11）排气10s后，关闭截止阀（5）；

f.开启设在气室（6）一侧的频域太赫兹发生器（7），通过频域太赫兹发生器（7）发射频率为1.5THz的太赫兹信号，太赫兹信号沿直径透过充满煤自燃气体的气室（6）后，被设在气室（6）另一侧的太赫兹信号接收器（8）接收，通过太赫兹信号接收器（8）将接收到的信号传输到电脑（9）内进行处理，根据公式：

计算出该时刻下煤自燃气体中CO的浓度， 

式中：

n——CO在煤自燃气体中的浓度；

Ⅰ_out——太赫兹信号接收器接收到的太赫兹信号强度；

Ⅰin——频域太赫兹发生器发射的太赫兹信号强度；

L——太赫兹信号在气室中的光程，即气室内直径的大小；

K——纯CO对频率为1.5T赫兹的太赫兹信号的吸收系数；

α——压力校正系数;

g.打开截止阀（5），重复步骤e和f，实现对煤自燃气体中CO浓度的连续监测，直至煤自燃性测定仪不再产生煤自燃气体，即得到CO浓度随煤自燃过程的变化规律。

4.根据权利要求1所述的监测煤自燃气体中CO浓度的频域太赫兹方法，其特征在于，所述净化器（4）内的变色3A分子筛和活性炭各占50%。