[发明专利]一种通过CO分级浓缩的煤自燃预警装置及方法

说明书

本发明提供一种通过CO分级浓缩的煤自燃预警装置，包括一次压缩舱、二次压缩舱、气体检测舱、智能中控系统、进气管路、第一出气管路、第二出气管路、第三出气管路，所述一次压缩舱的进气口与进气管路相连接，一次压缩舱的出气口与二次压缩舱的进气口之间通过第一出气管路相连接。本发明同时提供一种通过CO分级浓缩的煤自燃预警方法。本发明通过采用一次压缩舱和二次压缩舱的两次吸附剂变压吸附方法，提高了低浓度CO气体浓度的检测精度，实现了低浓度CO气体的高效监测，本发明可适用于井下采空区复杂的环境。本发明通过分级预警的方式对井下采空区煤自燃的预测提供了有效的措施和方法。

技术领域

本发明涉及煤矿采空区煤低温氧化监测技术领域。特别涉及一种通过CO分级浓缩的煤自燃预警装置及方法。尤其适用于采空区现场监测煤低温氧化气体中CO的浓度。

背景技术

煤自燃是导致矿井火灾的主要原因，一直威胁着煤矿安全生产。煤自燃是一个非常复杂的动态过程，其形成和发展是自发的、缓慢的、动态变化的放热、聚热、升温引起燃烧的过程。判定煤自燃阶段，实现煤自燃分级预警是防治煤自燃的关键。其中煤炭自燃的早期预报是在整个煤自燃预警防控过程中最重要组成部分，尤其煤矿井下采空区内遗煤因氧化发热引发的自燃火灾，这类火灾是影响矿井安全生产的重要因素之一。

国内外人们开发了多种煤炭自燃早期预测预报的方法，如指标气体分析法、释放示踪物质法、模拟计算法等。其中，指标气体分析法因其实用性和可靠性受到普遍重视，国内外学者对此做了大量的研究工作。而CO较之其他指标性气体具有浓度高、容易检测的特点。因此CO是煤自燃火灾最主要的指标气体，对于预测预报矿井煤自燃发火、指导矿井科学高效地制定灭火方案具有重要的价值。

但由于采空区内遗煤早期氧化过程中产生的CO气体因浓度低往往难以准确检测，且在井下回风气流中的浓度非常小，使得某些本可以有效监控井下CO气体的装置，也可能因受分析仪器灵敏度限制而检测不出或测不准，给有效利用CO预测煤体热状态造成了很大的困难。目前应用较为广泛的测定煤自燃气体中CO浓度的装置主要是气相色谱仪，通过载气将煤自燃气体样品带入色谱柱进行分离，分离后的各气体组分先后流出色谱柱进入检测器，检测器将其浓度信号转变成电信号，经处理就得到了色谱的流出曲线，利用该曲线上CO对应的色谱峰就可以对CO的浓度进行分析，但是该装置受CO浓度的影响，且极易受到周围压力、温度、湿度等因素的影响，精度低，难以对小流量的煤自燃过程中产生的CO的浓度进行高精度监测。通过传统的吸附剂富集采空区内遗煤早期氧化过程中产生的CO气体有着高温解吸的特点，对温度的要求比较高，不适用于井下复杂的环境。因此，研究一种新的适用于监测采空区内遗煤早期氧化过程中产生的CO气体的装置是煤矿安全领域中迫切需要解决的一个问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种通过CO分级浓缩的煤自燃预警装置及方法。

为了实现本发明的目的，具体采用如下技术方案：一种通过CO分级浓缩的煤自燃预警装置，包括一次压缩舱、二次压缩舱、气体检测舱、智能中控系统、进气管路、第一出气管路、第二出气管路、第三出气管路，所述一次压缩舱的进气口与进气管路相连接，一次压缩舱的出气口与二次压缩舱的进气口之间通过第一出气管路相连接，二次压缩舱的出气口与气体检测舱的进气口之间通过第二出气管路相连接，气体检测舱的出气口与第三出气管路相连接，在第一出气管路上设有用于调节一次压缩舱内压力的第一真空泵及第一智能截止阀，在第二出气管路上依次设有第二智能截止阀、用于调节二次压缩舱内压力的第二真空泵及第三智能截止阀，在一次压缩舱内设有第一压力传感器及第一温度传感器，在二次压缩舱设有第二压力传感器及第二温度传感器，气体检测舱内设有TDLAS长光程吸收池，所述第一真空泵、第一智能截止阀、第二智能截止阀、第二真空泵、第三智能截止阀、第一压力传感器、第一温度传感器、第二压力传感器、第二温度传感器及TDLAS长光程吸收池均与智能中控系统相连接。

进一步地，在所述一次压缩舱内设有第一吸附剂存放装置，在第一吸附剂存放装置内装有活性氧化铝及硅胶。