[發明專利]一種通過CO分級濃縮的煤自燃預警裝置及方法

在審

• 申請號: 202210666539.5
• 申請日: 2022-06-13
• 公開（公告）號: CN115126538A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 梁運濤;宋雙林;孔彪;田富超;劉紀凡;陸偉;胡相明;郭寶龍
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團沈陽研究院有限公司;山東科技大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21F5/00
• 代理公司: 沈陽易通專利事務所 21116
• 代理人: 邢慧清

本發明提供一種通過CO分級濃縮的煤自燃預警裝置，包括一次壓縮艙、二次壓縮艙、氣體檢測艙、智能中控系統、進氣管路、第一出氣管路、第二出氣管路、第三出氣管路，所述一次壓縮艙的進氣口與進氣管路相連接，一次壓縮艙的出氣口與二次壓縮艙的進氣口之間通過第一出氣管路相連接。本發明同時提供一種通過CO分級濃縮的煤自燃預警方法。本發明通過采用一次壓縮艙和二次壓縮艙的兩次吸附劑變壓吸附方法，提高了低濃度CO氣體濃度的檢測精度，實現了低濃度CO氣體的高效監測，本發明可適用于井下采空區復雜的環境。本發明通過分級預警的方式對井下采空區煤自燃的預測提供了有效的措施和方法。

技術領域

本發明涉及煤礦采空區煤低溫氧化監測技術領域。特別涉及一種通過CO分級濃縮的煤自燃預警裝置及方法。尤其適用于采空區現場監測煤低溫氧化氣體中CO的濃度。

背景技術

煤自燃是導致礦井火災的主要原因，一直威脅著煤礦安全生產。煤自燃是一個非常復雜的動態過程，其形成和發展是自發的、緩慢的、動態變化的放熱、聚熱、升溫引起燃燒的過程。判定煤自燃階段，實現煤自燃分級預警是防治煤自燃的關鍵。其中煤炭自燃的早期預報是在整個煤自燃預警防控過程中最重要組成部分，尤其煤礦井下采空區內遺煤因氧化發熱引發的自燃火災，這類火災是影響礦井安全生產的重要因素之一。

國內外人們開發了多種煤炭自燃早期預測預報的方法，如指標氣體分析法、釋放示蹤物質法、模擬計算法等。其中，指標氣體分析法因其實用性和可靠性受到普遍重視，國內外學者對此做了大量的研究工作。而CO較之其他指標性氣體具有濃度高、容易檢測的特點。因此CO是煤自燃火災最主要的指標氣體，對于預測預報礦井煤自燃發火、指導礦井科學高效地制定滅火方案具有重要的價值。

但由于采空區內遺煤早期氧化過程中產生的CO氣體因濃度低往往難以準確檢測，且在井下回風氣流中的濃度非常小，使得某些本可以有效監控井下CO氣體的裝置，也可能因受分析儀器靈敏度限制而檢測不出或測不準，給有效利用CO預測煤體熱狀態造成了很大的困難。目前應用較為廣泛的測定煤自燃氣體中CO濃度的裝置主要是氣相色譜儀，通過載氣將煤自燃氣體樣品帶入色譜柱進行分離，分離后的各氣體組分先后流出色譜柱進入檢測器，檢測器將其濃度信號轉變成電信號，經處理就得到了色譜的流出曲線，利用該曲線上CO對應的色譜峰就可以對CO的濃度進行分析，但是該裝置受CO濃度的影響，且極易受到周圍壓力、溫度、濕度等因素的影響，精度低，難以對小流量的煤自燃過程中產生的CO的濃度進行高精度監測。通過傳統的吸附劑富集采空區內遺煤早期氧化過程中產生的CO氣體有著高溫解吸的特點，對溫度的要求比較高，不適用于井下復雜的環境。因此，研究一種新的適用于監測采空區內遺煤早期氧化過程中產生的CO氣體的裝置是煤礦安全領域中迫切需要解決的一個問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種通過CO分級濃縮的煤自燃預警裝置及方法。

為了實現本發明的目的，具體采用如下技術方案：一種通過CO分級濃縮的煤自燃預警裝置，包括一次壓縮艙、二次壓縮艙、氣體檢測艙、智能中控系統、進氣管路、第一出氣管路、第二出氣管路、第三出氣管路，所述一次壓縮艙的進氣口與進氣管路相連接，一次壓縮艙的出氣口與二次壓縮艙的進氣口之間通過第一出氣管路相連接，二次壓縮艙的出氣口與氣體檢測艙的進氣口之間通過第二出氣管路相連接，氣體檢測艙的出氣口與第三出氣管路相連接，在第一出氣管路上設有用于調節一次壓縮艙內壓力的第一真空泵及第一智能截止閥，在第二出氣管路上依次設有第二智能截止閥、用于調節二次壓縮艙內壓力的第二真空泵及第三智能截止閥，在一次壓縮艙內設有第一壓力傳感器及第一溫度傳感器，在二次壓縮艙設有第二壓力傳感器及第二溫度傳感器，氣體檢測艙內設有TDLAS長光程吸收池，所述第一真空泵、第一智能截止閥、第二智能截止閥、第二真空泵、第三智能截止閥、第一壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二壓力傳感器、第二溫度傳感器及TDLAS長光程吸收池均與智能中控系統相連接。

進一步地，在所述一次壓縮艙內設有第一吸附劑存放裝置，在第一吸附劑存放裝置內裝有活性氧化鋁及硅膠。