专利名称：甲烷气体浓度的检测方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及气体检测，具体属于一种甲烷气体浓度的检测方法及其装置。
背景技术：
目前气体浓度检测主要采用光干涉、热传导和载体催化燃烧等方法，在矿井下使用最广 泛、最普遍的瓦斯传感器也属于这些方法。
在瓦斯传感器中，光学干涉型瓦斯传感器或瓦斯检定器具有灵敏度高、测量速度快、测 量范围宽等特点，但由于易受其它气体的干扰和环境因素的影响，这类传感器同样存在着检 测误差大、稳定性不好的缺陷。同时任何能改变气体折射率的因素如气压的变化、温度的变 化、水汽浓度的变化、其它气体成分的干扰都将严重影响到测量结果。
热传导式瓦斯传感器具有检测范围大、工作稳定性好、价格便宜等特点，但受检测原理 的限制存在着检测精度差、温度漂移大、灵敏度低等缺点。
载体催化式传感器近年来得到了广泛的应用，已占据了煤矿瓦斯检测仪器的主导地位。 但由于该类型传感器受催化物质的"中毒"、"激活"等固有缺陷影响，使得这类传感器存 在着寿命短(一般为一年左右)、稳定性不好、需频繁调校(一般为每7-IO天需调校一次) 等不足；其调校工作又需要专业技术，现场调校后设备也很难达到出厂时的精度标准。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测方便，价格低廉，工作稳定性好，适用于不同检测环境甲 烷气体浓度的检测方法及其装置。
本发明提供的一种甲烷气体浓度的检测方法，包括如下步骤
(1) 取被测气体V通过管道注入到装有KOH溶液的气体吸收装置，气体吸收装置被压流 出的K0H液体体积记为K; Vi实际上就是CH4和空气的体积；
(2) 将上述流出的KOH重新注入气体吸收装置中；
(3) 取相同的被测气体V以lral/min的速度推入装有铂石棉的加热装置中，加热至450 °C，并通过管道注入装有KOH溶液的气体吸收装置，气体吸收装置被压流出的KOH液体体积 记为Va V2实际上就是02过量、&的体积；因为甲烷完全燃烧后的产物为C02、 H20，另还有 过量的空气，当燃烧后的产物通过装有K0H的内循环气体吸收装置时C02、 H20被吸收，剩余 的气体即为过量空气中的02和N2;
(4) 被测气体燃烧前后的体积差为AV二Vi—V2， CH4的体积VCH4=1/3AV;因为AV实际
上是CIi和空气中反应的02，而两者是1:2反应的，所以CH4的体积V =l/3 AV; (5)按Vt 4/VX 100%计算出被测气体中甲垸气体的体积浓度。
本发明提供的一种甲烷气体浓度的检测装置，包括加热装置2,加热装置2 —端通过导 管连接进样装置l，另一端通过导管连接气体吸收装置3，气体吸收装置3的另一端用导管连 接测量装置5，在气体吸收装置3上方设置带有阀门的出气口 4，所述的气体吸收装置3是装 有气体吸收剂KOH的一种内循环反应器，所述的加热装置2装有铂石棉，所述的进样装置l 是玻璃注射器，所述的测量装置5是量筒。
甲烷气体的检测装置的使用方法
(1) 打开气体吸收装置3上的出气口4，抽取一定体积的被测气体，由进样装置l注入 甲烷气体浓度的检测装置中以排尽管中的空气，关闭进样装置1。
(2) 打开进样装置1，关闭吸收装置3上的出气口 4,取被测气体V以lml/min的速度 由进样装置1推入装有铂石棉的加热装置2中，不加热，并通过装有KOH溶液的气体吸收装 置3的封闭系统，流出的KOH的体积记为V1;
(3) 打开吸收装置3上的出气口 4，将上述流出的K0H重新注入气体吸收装置3中；
(4) 关闭吸收装置3上的出气口 4，取相同的被测气体V以lml/min的速度由进样装置 1推入装有铂石棉的加热装置中，加热至450°C ，并通过装有KOH溶液的气体吸收装置3的封 闭系统，流出的KOH的体积记为V2;
(5) 计算燃烧前后的气体体积差AV二 Vt—V2， CH4的体积V(^1/3AV;
(6) 按V /VX 100%计算出被测气体中甲烷气体的体积浓度。 与现有技术相比本发明具有的优点和效果
本发明采用纯化学的原理来测量甲垸的浓度，不受催化剂中毒，也不受气压湿度的影响， 检测方便，操作简单，测量速度快，工作稳定性好，成本低，不需要先进的仪器设备。
图1甲烷气体浓度的检测装置示意图
图中1-进样装置，2-加热装置，3-气体吸收装置，4-带有阔门的出气口， 5-测量装置。
图2甲垸气体浓度检测的工作曲线图
具体实施例方式
实施例l:取含有甲垸的体积浓度为0.5y。的气体10ml，以lml/min的速度推入装有铂石 棉的加热装置中，不加热，并通过装有KOH溶液的气体吸收装置的封闭系统，流出的KOH的 体积记为V产9. lml;将上述流出的KOH重新注入气体吸收装置中；取相同的被测气体10ral以 lml/min的速度推入装有铂石棉的加热装置中，加热至45(TC，并通过装有KOH溶液的气体吸收装置的封闭系统，流出的K0H的体积记为V2=8.96ml;燃烧前后的气体体积差A V= V,— V2=0. 16ml， Cm的体积即为Vc 4=l/3 A V=1/3X0. 16=0. 053ml;计算被测气体中甲烷气体的体 积浓度V /V=0. 053/10 X 100%=0， 53%。
实施例2:取含有甲垸的体积浓度为1%的气体10ml，按照实施例1的实验步骤方法，测 得体积变化为0. 32ml。
实施例3:取含有甲垸的体积浓度为1. 5%的气体10ml,按照实施例1的实验歩骤方法， 体积变化为0. 42ml 。
实施例4:取含有甲垸的体积浓度为2。/。的气体l()ml，按照实施例1的实验步骤方法，体 积变化为0. 52ml 。
实施例5:取含有甲烷的体积浓度为2. 5%的气体10ml，按照实施例1的实验步骤方法， 体积变化为0. 7ml 。
实施例6:取含有甲烷的体积浓度为3y。的气体10ml，按照实施例1的实验步骤方法，体 积变化为0. 84ml 。
实施例7:取含有甲垸的体积浓度为3. 5%的气体10ml,按照实施例1的实验步骤方法， 体积变化为l.lml。
实施8:取含有甲垸的体积浓度为4y。的气体10ml，按照实施例1的实验步骤方法，体 积变化为1.32ml。
实施例9:取含有甲垸的体积浓度为4. 5%的气体10ml，按照实施例1的实验步骤方法， 体积变化为1.34ml。
实施例10:取含有甲垸的体积浓度为5%的气体10ml，按照实施例1的实验步骤方法， 体积变化为1.46ml。
根据上述数据作出工作曲线图(见图2)，从图中可看出本发明甲烷气体浓度的检测方法 及其装置稳定性好，精密度较高。本发明适合于0.5%—5%的甲垸气体浓度检测。
权利要求
1、一种甲烷气体浓度的检测方法，其特征在于包括如下步骤(1)取被测气体V通过管道注入到装有KOH溶液的气体吸收装置，气体吸收装置被压流出的KOH液体体积记为V1；(2)将上述流出的KOH重新注入气体吸收装置中；(3)取相同的被测气体V以1ml/min的速度推入装有铂石棉的加热装置中，加热至450℃，并通过管道注入装有KOH溶液的气体吸收装置，气体吸收装置被压流出的KOH液体体积记为V2；(4)被测气体燃烧前后的体积差为ΔV＝V1-V2，CH4的体积VCH4＝1/3ΔV；(5)按VCH4/V×100％计算出被测气体中甲烷气体的体积浓度。
2、 一种甲烷气体浓度的检测装置，其特征在于，包括加热装置(2)，加热装置(2) — 端通过导管连接进样装置(1)，另一端通过导管连接气体吸收装置(3)，气体吸收装置(3) 的另一端用导管连接测量装置(5)，在气体吸收装置(3)上方设置带有阀门的出气口 (4)， 所述的气体吸收装置(3)是装有气体吸收剂KOH的一种内循环反应器。
3、 如权利要求2所述的甲烷气体浓度的检测装置，其特征在于，所述的加热装置(2) 装有铂石棉。
4、 如权利要求2所述的甲烷气体浓度的检测装置，其特征在于，所述的进样装置(1) 是玻璃注射器。
5、 如权利要求2所述的甲垸气体浓度的检测装置，其特征在于，所述的测量装置(5) 是量筒。
全文摘要
本发明提供的一种甲烷气体浓度的检测方法，包括如下步骤取被测气体V通过气体吸收装置后记为V<sub>1</sub>；取相同的被测气体V以1ml/min的速度推入装有铂石棉的加热装置中，加热至450℃，并通过管道注入装有KOH溶液的气体吸收装置，气体吸收装置被压流出的KOH液体体积记为V<sub>2</sub>；被测气体燃烧前后的体积差为ΔV＝V<sub>1</sub>-V<sub>2</sub>，CH<sub>4</sub>的体积为V<sub>CH4</sub>＝1/3ΔV；按V<sub>CH4</sub>/V×100％计算出被测气体中甲烷气体的体积浓度。本发明检测装置包括加热装置(2)、气体吸收装置(3)和测量装置(5)。该方法和装置检测方便，价格低廉，工作稳定性好，适用于不同检测环境甲烷气体浓度的检测。
文档编号G01N31/12GK101109685SQ20071006253
公开日2008年1月23日 申请日期2007年8月7日 优先权日2007年8月7日
发明者周岱子, 川 董, 董建华, 芬 郭 申请人:山西大学