[实用新型]基于温度与指标性气体检测的煤堆自燃监测预警系统

说明书

技术领域

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

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。

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

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。

所述温度传感器为Pt100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；Pt100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。

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。

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。

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。

本实用新型的有益效果：

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；