CN2479504Y - 矿井大气中微量烃类物质的浓缩解吸装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种矿井大气中微量烃类物质的浓缩解吸装置,包括温度控制器等零部件。其中一气体切换阀的两进口分别与气相色谱仪载气和井下气体取样束管相接,该气体切换阀的一出口接另一气体切换阀的进口,另一出口接吸附浓缩器的一端;另一气体切换阀的一进口接吸附浓缩器的另一端,两出口分别接气相色谱仪和束管抽气用真空泵。本实用新型结构合理,操作方便,特别适合煤矿使用。由于经吸附浓缩后解吸出的烃类物质浓度明显提高,因此可以及时被检测出来,可对井下煤炭自燃状况作出早期预报从而为煤矿安全生产提供保证。
Description
本实用新型涉及一种烃类物质解吸装置，属于煤矿生产安全监测技术领域。
煤矿井下煤层被开采时，煤体即暴露于空气中，同时部分煤炭将散落在采空区内，当与空气中的氧气发生反应后，很容易导致自燃，从而给煤矿安全生产造成极大威胁。
据申请人了解，《山西煤矿》1999，19(1)：57-59中公开了一种基于气体分析法的管束检测系统。该系统借助预埋在井下采空区的塑料管，将井下气体经除尘去湿后吸至地面实验室，进行分析测定。但据《煤炭学报》1996，20(增刊)58-63介绍，煤炭氧化初期释放的烃类物质较少，被井下空气稀释后浓度很低，难以测出，而当“乙烯、丙烯”等煤炭氧化自燃特征气体被测出时，煤体温度已达110℃以上，此时着手防火灭火已很仓促。
中国专利ZL90203117、ZL92216122及ZL90204052分别公开了用于对水中有机物吸附浓缩的微量有机物质浓缩器、用于对大气中苯系物吸附浓缩的直接浓缩解析器和用于对微量挥发份吸附浓缩的一级热脱附装置。以上专利均是针对特定使用范围而设计的，并不适合煤矿井下大气。
本实用新型的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种适合煤矿使用的矿井大气中微量烃类物质的浓缩解吸装置，该装置可将井下大气中的微量烃类物质吸附浓缩和加热解吸，从而大大提高仪器检测灵敏度，可对井下煤炭自燃状况作出早期预报，为煤矿安全生产提供保证。
为了达到上述目的，本实用新型矿井大气中微量烃类物质的浓缩解吸装置包括温度控制器(9)、温度控制室(10)、吸附浓缩器(11)，还包括气体切换阀(5、6)所述一气体切换阀(5)的两进口分别与气相色谱仪载气(13)和井下气体取样束管(17)相接，该气体切换阀(5)的一出口接另一气体切换阀(6)的进口，另一出口接吸附浓缩器(11)的一端；另一气体切换阀(6)的一进口接吸附浓缩器(11)的另一端，两出口分别接气相色谱仪(14)和束管抽气用真空泵(12)。
工作时，设置好温度控制室的温度以及气体切换阀的位置，先开启束管抽气用真空泵，使井下气体流经吸附浓缩器后排入大气，气体中的烃类物质将被管内的吸附剂吸附。此后，停止束管抽气用真空泵，加热并恒温一定时间，使被吸附的烃类物质解吸出来。再使载气流经吸附浓缩器，带出解吸出来的烃类物质，进入气体成份分析仪进行分析检测。由于经过吸附浓缩后解吸出的烃类物质浓度明显提高，因此可以及时被检测出来，从而为煤矿安全生产提供保证。此外，本实用新型结构合理，操作方便，特别适合煤矿使用。
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型一个实施例的外部结构示意图。
图2是图1实施例的内部结构简图。
图1和图2中矿井大气中微量烃类物质的浓缩解吸装置主要由吸附浓缩器11、温度控制器9、温度控制室10、气体切换阀5、6等部件组成。实际使用时，气体切换阀5的两进口分别与气相色谱仪载气13和流量计8的出口相接，而井下气体取样束管17接在流量计8的进口调节阀7上，一出口接气体切换阀6的进口，另一出口经阀门3接吸附浓缩器11的一端。气体切换阀6的一进口经阀门4接吸附浓缩器11的另一端，两出口分别接气相色谱仪14和束管抽气用真空泵吸入口12。吸附浓缩器11用厚壁不锈钢管弯制而成，管内填充吸附剂15，两端填充两层不锈钢丝网16，以防吸附剂被气流带出管外。除吸附浓缩器11外，其他部件均安装在箱体1的面板上，便于集中调控。温度控制室10的加热元件、温控电路、保温层均是成熟技术，不作详述。
工作时，首先打开电源开关2，将温度控制室10调为常温。开启束管抽气用真空泵，调节流量计8的进口调节阀7使气量稳定。设置气体切换阀5、6的位置，使井下气体流经吸附浓缩器11后排入大气，气体中的烃类物质将被管内的吸附剂15吸附，而载气13则直接进入气相色谱仪14。吸附结束后，停止束管抽气用真空泵。关闭阀门3和4，将温度控制器9设定为300℃，恒温5分钟，使被吸附的烃类物质解吸出来。再开启阀门3和4，同时设置气体切换阀门5、6位置，使载气流经吸附浓缩器11，解吸出来的烃类物质由载气携带，一齐进入气相色谱仪进行分析检测。分析结束后，只要停止温度控制室10加热元件工作，并开启该室门，使吸附浓缩器11冷却至常温，便可进行下一侧的吸附操作。
本实用新型的效果由后附表1、表2和表3给出。
由表1可以看出，在氧化温度较低时，氧化气体中的烃类物质因浓度低而检测不出来，直到氧化温度达到110℃时才可检测出乙烷和乙烯。
由表2可以看出，氧化气体经本实施例的装置吸附浓缩后，解吸气中的烃类物质浓度大大增加。当氧化温度为50℃时，即可检测到乙烷和乙烯。
由表3可见，在某煤矿7313下顺西处的大气中，经本实施例的装置吸附浓缩后，未发现烃类物质。在1301回风处的大气中，若不经吸附浓缩，则检测不出烃类物质；而经本实施例的装置吸附浓缩后，可检测出乙烷和乙烯，且解吸气中乙烷、乙烯的浓度与吸附浓缩时间成正比。
总之，本实施例矿井大气中微量烃类物质的浓缩解吸装置大大提高了气体成份分析仪器的检测灵敏度，而且操作方便，可以反复使用。
表1 煤碳氧化气体定性分析表气体 空气浴温度(℃)成分 50 80 110 140 170 200CH4 - - - + + +C2H6 - - + + + +C3H8 - - - + + +C4H10 - - - - - +C5H12 - - - - - +C2H4 - - + + + +C3H6 - - - - + +C4H8 - - - - - -
表2 煤氧化气体吸附浓缩后定性分析表气体 空气浴温度(℃)成分 50 80 110 140 170 200CH4 + + + + + +C2H6 + + + + + +C3H8 + + + + + +C4H10 - + + + + +C5H12 - - - - + +C2H4 + + + + + +C3H6 - + + + + +C4H8 - - - - + +
表3 井下大气中微量烃类物质浓缩试验结果编 CO2 CO C2H4 C2H6
井下采样地点号 ％ μl/L μl/L μl/L1 0.11 1 - - 7313下顺西
(未浓缩)2 0.2 18 - - 同上(浓缩)3 0.14 0 - - 1301回风
(未浓缩)4 0.25 66 0.47 0.60 同上(浓缩1)5 1.60 170 0.96 0.75 同上(浓缩2)6 3.24 193 1.47 1.00 同上(浓缩3)(注：“-”表示未检测到，“+”表示可检测到)
Claims (5)
1.一种矿井大气中微量烃类物质的浓缩解吸装置，包括温度控制器(9)、温度控制室(10)、吸附浓缩器(11)，其特征在于：还包括气体切换阀(5、6)所述一气体切换阀(5)的两进口分别与气相色谱仪载气(13)和井下气体取样束管(17)相接，该气体切换阀(5)的一出口接另一气体切换阀(6)的进口，另一出口接吸附浓缩器(11)的一端；另一气体切换阀(6)的一进口接吸附浓缩器(11)的另一端，两出口分别接气相色谱仪(14)和束管抽气用真空泵(12)。
2.根据权利要求1所述矿井大气中微量烃类物质的浓缩解吸装置，其特征在于：所述吸附浓缩器(11)用厚壁不锈钢管弯制而成，管内填充吸附剂(15)，两端填充两层不锈钢丝网。
3.根据权利要求1或2所述矿井大气中微量烃类物质的浓缩解吸装置，其特征在于：所述两气体切换阀(5、6)分别经阀门(3、4)接吸附浓缩器两端。
4.根据权利要求3所述矿井大气中微量烃类物质的浓缩解吸装置，其特征在于：所述一气体切换阀(5)的一进口经流量计(8)和调节阀(7)接井下气体取样束管(17)。
5.根据权利要求4所述矿井大气中微量烃类物质的浓缩解吸装置，其特征在于：所述温度控制器(9)、气体切换阀(5、6)、流量计(8)、调节阀(7)、阀门(3、4)安装在箱体(1)的面板上。
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