基于温度与指标性气体检测的煤堆自燃监测预警系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种煤矿安全监测技术，具体涉及一种基于温度与指标性气体检测的煤堆自燃监测预警系统。包括传感器、抽气管、干燥剂筒、气体检测装置、电磁阀、水环真空抽气泵、无线网络、监控中心。所述温度传感器与埋入煤堆的抽气管端头连接成一整体，乙烯传感器和一氧化碳传感器布置在集气箱内；干燥剂筒与抽气管连接；气体检测装置中的贵金属催化剂筒、集气箱、乙烯传感器与抽气管连接组成一号抽气管路，集气箱、一氧化碳传感器与抽气管连接组成二号抽气管路；电磁阀对抽气管路进行切换，控制水环真空抽气泵对不同煤堆不同区域气体的采集；监控中心接收传感器采集的温度及指标气体浓度信息，通过专用软件进行分析、处理与存储，进行煤堆自燃监测预警。
【专利说明】基于温度与指标性气体检测的煤堆自燃监测预警系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种煤矿安全监测技术，具体涉及一种基于温度与指标性气体检测的煤堆自燃监测预警系统。
【背景技术】
[0002]煤炭储存、运输过程中，在选煤厂、煤炭运输港口等地点会储存不同规模的煤炭，加之目前煤炭市场供需不平衡，造成煤矿、电厂等产、销、耗煤单位的煤炭积压形成大量煤堆。在堆放过程中，煤堆中的煤与空气中的氧气发生反应，放出热量，随着堆放时间的增加，煤堆中煤的温度逐渐升高，存在自燃的安全隐患，易发生煤堆自燃安全事故，不仅造成经济损失和资源浪费，还会对周边的环境造成污染。因此对储存、运输过程中的煤堆进行自燃监测预警具有重要意义。
[0003]煤堆自燃监测系统是通过对煤自燃前的温度升高、气体释放等特征信息实时监测，判断是否发生自燃以及可能发生自燃的位置，当达到设定的报警温度或报警气体浓度时，监测系统及时报警，达到煤堆自燃监测预警的目的。目前，煤堆自燃的监测方法主要是通过对煤自燃前的温度和指标气体浓度进行监测。其中，温度监测主要采用常规温度传感器测温或无线传感器网络测温装置，将若干热敏电阻埋入煤堆不同区域并对所在区域的温度进行监控，监测是否达到报警温度，其不足之处是:单点测温，当煤堆范围较大时，温度监测装置布置数量多、线路复杂、成本高且施工量大。指标气体浓度监测主要采用束管监测技术，通过气体传感器对煤堆空气中的乙烯和一氧化碳浓度进行监控，监测是否达到报警浓度，其不足之处是:一、煤堆内部环境复杂，待测气体中含有水汽、粉尘等杂质成分，影响传感器的检测精度；二、通过查阅大量资料得知，当煤堆中一氧化碳浓度很高时煤堆尚不会发生自燃，而当煤堆中一旦出现乙烯气体则煤堆有自燃倾向，即乙烯比一氧化碳作为标志性气体更为准确。然而乙烯传感器采用电化学原理，测量范围为0-10PPM，在对煤堆中产生的少量乙烯气体检测时受到待检测气体中一氧化碳气体的较大干扰；三、没有对煤堆的温度、指标气体进行同时监测，煤堆自燃监测预警可靠性较低。
实用新型内容
[0004]本实用新型提出一种基于温度与指标性气体检测的煤堆自燃监测预警系统，包括传感器、抽气管、干燥剂筒、气体检测装置、电磁阀、水环真空抽气泵、无线网络、监控中心。所述传感器包括温度传感器、乙烯传感器和一氧化碳传感器，其中温度传感器与埋入煤堆的抽气管端头连接成一整体，乙烯传感器和一氧化碳传感器布置在集气箱内，对待检测气体中乙烯和一氧化碳浓度进行检测；干燥剂筒与抽气管连接，对抽气管内气体进行干燥；气体检测装置由三通阀、贵金属催化剂筒、集气箱、乙烯传感器、一氧化碳传感器组成，其中贵金属催化剂筒、集气箱、乙烯传感器与抽气管连接组成一号抽气管路，对抽气管中气体的乙烯浓度进行检测，集气箱、一氧化碳传感器与抽气管连接组成二号抽气管路，对抽气管中气体的一氧化碳浓度进行检测，三通阀将一号抽气管路与二号抽气管路并联；电磁阀对抽气管路进行切换，控制水环真空抽气泵对不同煤堆不同区域气体的采集；监控中心通过无线网络接收传感器采集的温度、乙烯及一氧化碳气体浓度信息，并通过专用软件对所接收的信号进行分析、处理与存储，进行煤堆自燃监测预警。
[0005]所述温度传感器为PtlOO温度传感器，由温度传感器和信号变送器组成，可将温度信号转换为可传送的标准化输出信号，经信号变送器将温度信号传输至监控中心；Ptl00温度传感器具有体积小、抗振动性能好、稳定性好、准确度高等优点。
[0006]所述干燥剂筒包括筒体和干燥剂内芯，筒体进气端与出气端均设计有螺纹，便于与抽气管连接；干燥剂内芯由四层组成，从进气端到出气端方向依次为金属网、碳纤维玻璃毡、干燥剂和碳纤维玻璃毡，用于除去待检测气体中的水汽、粉尘，提高乙烯和一氧化碳传感器的灵敏度，并延长其使用寿命。
[0007]所述贵金属催化剂筒包括筒体和催化剂内芯，筒体进气端与出气端均设计有螺纹，便于与抽气管连接；催化剂内芯由五层组成，从进气端到出气端方向依次为多孔金属板、碳纤维玻璃毡、贵金属催化剂、碳纤维玻璃毡和金属网；其中，进气端的多孔金属板和碳纤维玻璃毡对采样气体进行二次除尘；贵金属催化剂将待测气体中的一氧化碳转化为二氧化碳，从而除去一氧化碳，排除乙烯传感器检测乙烯浓度时一氧化碳的干扰，提高乙烯传感器的灵敏度；位于出气端的碳纤维玻璃毡和金属网用于阻挡水汽和粉尘。
[0008]所述三通阀通过调节其上的旋钮，控制进入一号抽气管路与二号抽气管路的气体量，满足不同监测要求。
[0009]本实用新型的有益效果:
[0010]1、温度传感器布置在煤堆中待检测区域，其检测到的温度能真实的反映待检测区域的温度，提高监测预警系统的可靠性；
[0011]2、抽气管可延伸到煤堆中任意指定区域，通过抽气管在煤堆中三维布置多个测点，可对煤堆不同位置的温度、乙烯及一氧化碳气体浓度进行监测；
[0012]3、干燥剂筒内的金属网、碳纤维玻璃毡和干燥剂可除去待检测气体中的粉尘、水汽等，提高乙烯和一氧化碳传感器的灵敏度，延长其使用寿命；
[0013]4、贵金属催化剂筒内的贵金属催化剂可将待测气体中的一氧化碳转化为二氧化碳，从而除去一氧化碳，排除乙烯传感器检测乙烯浓度时一氧化碳的干扰，提高乙烯传感器的灵敏度；
[0014]5、干燥剂筒和贵金属催化剂筒的进气端及出气端均设计有螺纹，通过螺纹组合，便于拆装，可对其内部的干燥剂和催化剂进行定期更换，提高监测精度；
[0015]6、系统设计有温度检测、乙烯气体检测和一氧化碳气体检测传感器，可同时检测待测区域的温度、乙烯气体浓度及一氧化碳气体浓度三个因素，极大的提高了煤堆自燃监测预警的准确性；
[0016]7、系统将传感器采集的信息通过无线网络传输至监控中心，通过专用软件进行信息分析、处理与存储，生成温度和指标性气体浓度关系曲线，进而拟合煤堆自燃趋势图，当达到警戒温度或指标性气体浓度值时进行预警；同时根据各抽气管路对应的编号信息对煤堆内有自燃倾向的区域的进行定位，并及时采取措施，极大的提高了煤堆自燃监测的实时性、可靠性以及预警的及时性。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型的技术方案作进一步说明。
[0018]图1为基于温度与指标性气体检测的煤堆自燃监测预警系统原理结构图；
[0019]图2为图1中的气体检测装置的原理结构图；
[0020]图3为干燥剂筒外形结构示意图；
[0021]图4为干燥剂筒局部剖视图；
[0022]图5为干燥剂筒内芯分解图；
[0023]图6为贵金属催化剂筒外形结构示意图；
[0024]图7为贵金属催化剂筒局部剖视图；
[0025]图8为贵金属催化剂筒内芯分解图。
[0026]图中:1_温度传感器；2_抽气管；3_干燥剂筒；4_气体检测装置；5(a)、5(b)_三通阀；6_贵金属催化剂筒；7 (a)、7 (b)_集气箱；8-乙烯传感器；9_ 一氧化碳传感器；10_ —号抽气管路；11-二号抽气管路；12_电磁阀；13-水环真空抽气泵；14-无线网络；15_监控中心；16_干燥剂筒筒体；17_螺纹；18_进气端；19_出气端；20_通气孔；21 (a)、21 (b)-金属网；22 (a)、22 (b)-碳纤维玻璃毡；23_干燥剂；24_贵金属催化剂筒筒体；25_进气端；26-出气端；27_多孔金属板；28 (a)、28(b)-碳纤维玻璃毡；29_贵金属催化剂。
【具体实施方式】
[0027]将安装有温度传感器I的抽气管2布置在煤堆中某一指定区域，温度传感器I对所在区域的温度进行检测，将采集的温度信号通过无线网络14传输至监控中心15 ;待测气体进入抽气管，首先经过干燥剂筒3，除去待检测气体中的粉尘、水汽等；
[0028]待测气体经干燥剂筒3流出后，进入气体检测装置4，通过三通阀5(a)调节进入一号抽气管路10与二号抽气管路11的气体量；进入一号抽气管路10内的待检测气体经过贵金属干燥剂筒6，将待测气体中的一氧化碳转化为二氧化碳，从而除去一氧化碳，然后待检测气体进入集气箱7 (a)，安装在集气箱7 (a)内的乙烯传感器8对待检测气体中的乙烯进行浓度检测，并将采集的乙烯浓度信息通过无线网络14传输至监控中心15 ;进入二号抽气管路11内的待检测气体进入集气箱7 (b)，安装在集气箱7 (b)内的一氧化碳传感器9对待检测气体中的一氧化碳进行浓度检测，并将采集的一氧化碳浓度信息通过无线网络14传输至监控中心15 ;—号抽气管路10与二号抽气管路11的待检测气体被检测后，通过三通阀5(b)汇集进入一条抽气管路；
[0029]电磁阀12对煤堆中抽气管路进行切换，控制水环真空抽气泵13对不同煤堆不同区域气体的采集，被检测后的气体最后经水环真空抽气泵13排入空气中；
[0030]监控中心15通过无线网络14接收传感器传输的温度、乙烯及一氧化碳浓度信息，借助专用软件对所接收的信息进行分析、处理与存储，生成温度和指标性气体浓度关系曲线，进而拟合煤堆自燃趋势图；当达到警戒温度或指标性气体浓度值时进行预警，同时根据各抽气管路对应的编号信息确定煤堆内有自燃倾向的区域的位置，及时采取有效措施。
[0031]将安装有温度传感器的抽气管布置在煤堆中的不同区域，重复上述过程，完成对不同煤堆的不同区域进行自燃监测预警。
【权利要求】
1.一种基于温度与指标性气体检测的煤堆自燃监测预警系统，其特征在于，包括传感器、抽气管、干燥剂筒、气体检测装置、电磁阀、水环真空抽气泵、无线网络、监控中心，其中:所述传感器包括温度传感器、乙烯传感器和一氧化碳传感器，温度传感器与埋入煤堆的抽气管端头连接成一整体，乙烯传感器和一氧化碳传感器布置在集气箱内，对待检测气体中乙烯和一氧化碳浓度进行检测； 所述干燥剂筒与所述抽气管连接，对所述抽气管内气体进行干燥； 所述气体检测装置由三通阀、贵金属催化剂筒、集气箱、乙烯传感器、一氧化碳传感器组成，其中贵金属催化剂筒、集气箱、乙烯传感器与抽气管连接组成一号抽气管路，对抽气管中气体的乙烯浓度进行检测，集气箱、一氧化碳传感器与抽气管连接组成二号抽气管路，对抽气管中气体的一氧化碳浓度进行检测，三通阀将一号抽气管路与二号抽气管路并联； 所述电磁阀对抽气管路进行切换，控制所述水环真空抽气泵对不同煤堆不同区域气体的米集； 所述监控中心通过所述无线网络接收传感器采集的温度、乙烯及一氧化碳气体浓度信息，并通过专用软件对所接收的信号进行分析、处理与存储，进行煤堆自燃监测预警。
2.如权利要求1所述一种基于温度与指标性气体检测的煤堆自燃监测预警系统，其特征在于:所述温度传感器为PtlOO温度传感器，由温度传感器和信号变送器组成，可将温度信号转换为可传送的标准化输出信号，经信号变送器将温度信号传输至所述监控中心。
3.根据权利要求1所述一种基于温度与指标性气体检测的煤堆自燃监测预警系统，其特征在于:所述干燥剂筒包括筒体和干燥剂内芯，筒体进气端与出气端均设计有螺纹，便于与抽气管连接；干燥剂内芯由四层组成，从进气端到出气端方向依次为金属网、碳纤维玻璃毡、干燥剂和碳纤维玻璃毡。
4.根据权利要求1所述一种基于温度与指标性气体检测的煤堆自燃监测预警系统，其特征在于:所述贵金属催化剂筒包括筒体和催化剂内芯，筒体进气端与出气端均设计有螺纹，便于与抽气管连接；催化剂内芯由五层组成，从进气端到出气端方向依次为多孔金属板、碳纤维玻璃毡、贵金属催化剂、碳纤维玻璃毡和金属网。
5.根据权利要求1所述一种基于温度与指标性气体检测的煤堆自燃监测预警系统，其特征在于:所述三通阀通过调节其上的旋钮，控制进入一号抽气管路与二号抽气管路的气体量，满足不同监测要求。
【文档编号】G01N33/00GK204214843SQ201420764327
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年12月8日 优先权日:2014年12月8日
【发明者】左超, 孟祥瑞, 赵光明, 贺增源, 王超, 彭瑞, 董春亮 申请人:安徽理工大学