一种含有气体补偿的充填材料常温氧化气体检测装置

本发明属于气体检测，具体涉及一种含有气体补偿的充填材料常温氧化气体检测装置。

背景技术：

1、目前，《煤矿安全规程》中规定煤矿井下co浓度最大允许值为24ppm，为达到本质安全型设备的要求，采用电化学传感器对矿井中的气体进行检测。但是，在实际应用中发现，电化学传感器包含的强氧化性电解液不具备靶向性，采空区充填材料在物化作用及环境下影响会产生某些非co还原性气体，这对井下co电化学传感器的检测造成干扰，多次导致传感器误报警，严重影响了矿井的正常生产。为了解决上述问题，需要开发一种能够实现对充填材料常温氧化气体浓度的实时监测的常温化气体检测装置。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种含有气体补偿的充填材料常温氧化气体检测装置；所述含有气体补偿的充填材料常温氧化气体检测装置可以实现采空区充填材料常温氧化过程中的气体浓度监测，通过获取不同还原性气体间的干扰系数对化学气体传感器检测数据进行修正，从而获得反应气体的真实浓度；所述装置还能够实现充填材料的温度参数和反应气体的压力参数的实时展示，直观反映常温氧化过程中各反应气体浓度、反应温度和腔体压力等数值的变化趋势。

2、本发明提供了一种含有气体补偿的充填材料常温氧化气体检测装置，包括反应系统，气体检测系统和数据处理系统；

3、所述反应系统包括常温氧化反应腔体，所述常温氧化反应腔体上插入热电偶温度传感器；

4、所述气体检测系统包括气体检测腔体，所述气体检测腔体为空腔，气体检测腔体的腔壁处设有至少一个反应气体传感器和氧气传感器，所述反应气体传感器和氧气传感器通过螺纹连接旋入气体检测腔体腔壁；所述气体检测腔体与常温氧化反应腔体通过法兰连接，气体由常温氧化反应腔体经法兰环自由扩散到气体检测腔体；

5、所述数据处理系统包括数据处理箱和计算机终端，所述数据处理箱通过数据传输线分别与热电偶温度传感器、反应气体传感器和氧气传感器连接，对反应温度、气体浓度、腔体压力等数据进行收集处理；所述数据处理箱还通过数据传输线与计算机终端连接，对充填材料常温氧化过程中的反应温度、气体浓度、腔体压力等进行存储，绘制各类数值的变化曲线进行实时展示。

6、优选地，所述热电偶温度传感器从常温氧化反应腔体侧部垂直插入。

7、优选地，所述热电偶温度传感器插入长度为常温氧化反应腔体直径的1/2。

8、优选地，所述气体检测腔体外部顶部设有压力检测表，所述压力检测表通过数据传输线与数据处理箱连接。

9、优选地，所述反应气体传感器和氧气传感器分布在气体检测腔体侧壁。

10、优选地，所述反应气体传感器包括还原性气体种类传感器和非还原性反应气体传感器；

11、当用于检测还原性反应气体的检测时，所述反应气体传感器包括充填材料可产生的全部还原性气体种类传感器；

12、当用于非还原性反应气体进行检测时，所述反应气体传感器根据检测气体种类选择对应气体传感器进行单独安装。

13、本发明还提供了上述含有气体补偿的充填材料常温氧化气体检测装置的使用方法，包括：

14、在常温氧化反应腔体中加入充填材料并通过法兰连接气体检测腔体，反应产生的气体由常温氧化反应腔体经法兰中空部分自由扩散到气体检测腔体，然后采用反应气体传感器和氧气传感器对气体浓度进行监测，压力检测表监测气体检测腔体的实时压力；然后采用数据处理箱收集汇总热电偶温度传感器、反应气体传感器、氧气传感器和压力检测表的数据，并将其传输至计算机终端，计算机终端对充填材料常温氧化过程中的反应温度、气体浓度、腔体压力的数据进行存储，并绘制各类数值的变化曲线进行实时展示。

15、优选地，所述充填材料的总体积不超过常温氧化反应腔体体积的4/5。

16、优选地，当检测的气体为还原性气体时，数据处理箱对常温氧化所产生的气体的准确浓度进行修正得到还原性气体的真实浓度，然后再将还原性气体的真实浓度传输至计算机终端。

17、优选地，所述修正的步骤为：利用混合气体之间的干扰参数和对应反应气体传感器检测到的混合气体的浓度进行公式求解；

18、所述公式为：其中，cj为各类还原性气体j的真实浓度，qij为还原性气体j对气体i电化学传感器检测通道的干扰系数，cj为气体j电化学传感器检测通道的仪器检测值，j为正整数。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

20、本发明中在常温氧化反应腔体设置了热电偶温度传感器探针，对氧化反应物内部的反应温度进行实时监测；在气体检测腔体设置了压力检测表，对装置腔体内部的压力进行实时监测；并通过数据处理箱经由气体状态方程对检测数据进行温度、压力补偿。

21、本发明中在气体检测腔体设置了氧气浓度传感器和co、h2等各类还原性气体化学传感器及检测ch4、co2等非还原性气体的传感器，对装置腔体内部的氧气浓度和各类反应气体进行监测。数据处理箱按各还原性气体间的干扰系数，对传感器检测到的co、h2等还原性气体浓度进行修正，排除其他还原性气体对化学传感器检测通道的干扰影响，进而得到各类还原性气体的真实浓度。

22、本发明中计算机终端可存储常温氧化反应腔体内部充填材料的温度参数，反应气体的压力参数和气体浓度值，并进行实时展示。

技术特征：

1.一种含有气体补偿的充填材料常温氧化气体检测装置，其特征在于，包括反应系统，气体检测系统和数据处理系统；

2.根据权利要求1所述的含有气体补偿的充填材料常温氧化气体检测装置，其特征在于，所述热电偶温度传感器(2)从常温氧化反应腔体(1)侧部垂直插入。

3.根据权利要求2所述的含有气体补偿的充填材料常温氧化气体检测装置，其特征在于，所述热电偶温度传感器(2)插入长度为常温氧化反应腔体(1)直径的1/2。

4.根据权利要求1所述的含有气体补偿的充填材料常温氧化气体检测装置，其特征在于，所述气体检测腔体(3)外部顶部设有压力检测表(6)，所述压力检测表(6)通过数据传输线(8)与数据处理箱(9)连接。

5.根据权利要求1所述的含有气体补偿的充填材料常温氧化气体检测装置，其特征在于，所述反应气体传感器(4)和氧气传感器(5)分布在气体检测腔体侧壁。

6.根据权利要求1所述的含有气体补偿的充填材料常温氧化气体检测装置，其特征在于，所述反应气体传感器(4)包括还原性气体种类传感器和非还原性反应气体传感器；

7.权利要求1～6任一项所述的含有气体补偿的充填材料常温氧化气体检测装置的使用方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述充填材料的总体积不超过常温氧化反应腔体(1)体积的4/5。

9.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，当检测的气体为还原性气体时，数据处理箱(9)对常温氧化所产生的气体的准确浓度进行修正得到还原性气体的真实浓度，然后再将还原性气体的真实浓度传输至计算机终端(10)。

10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，所述修正的步骤为：利用混合气体之间的干扰参数和对应反应气体传感器(4)检测到的混合气体的浓度进行公式求解；

技术总结
本发明提供了一种含有气体补偿的充填材料常温氧化气体检测装置，属于气体检测技术领域；所述含有气体补偿的充填材料常温氧化气体检测装置可以实现采空区充填材料常温氧化过程中的气体浓度监测，通过获取不同还原性气体间的干扰系数对化学气体传感器检测数据进行修正，从而获得反应气体的真实浓度；所述装置能够实现充填材料反应气体浓度参数、温度参数和压力参数的实时展示，直观反映常温氧化过程中各反应气体浓度、反应温度和腔体压力等检测数值及变化趋势。

技术研发人员：周昆,孙希贤,马豪悦,杨数,仲晓星
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15