煤礦行業提供的能源主要用作(zuò)電廠、化工、鋼鐵、運輸、鍋爐等行業,隨著經濟的快速發展,雖然在能源應用的占比有所下降,但是需求總量確實逐年增長。可以說(shuō)煤炭行業已經深入我(wǒ)們的國家(jiā)隊各行各業。為保證生產、加工、運輸、使(shǐ)用環節的安全,需要對各個環節的瓦斯爆炸、毒性氣體(tǐ)泄漏防爆等危險氣(qì)體進(jìn)行檢測、監控。
瓦斯其實是吸附在煤層中的一種非常規天然氣,又稱為煤層(céng)氣,其主要成分和天然氣一樣,均為甲烷(CH4),是一種非常潔淨、高效、優質、安全的能源(yuán)。
煤礦瓦斯爆炸的三要素是足夠的(de)瓦斯濃度(dù)、氧含量和火源。瓦斯爆炸及隨之而來的燃燒大量消耗氧氣、瓦斯等氣體,形(xíng)成空氣(qì)負壓區。此時,外界的空氣、煤層中的瓦斯大量向負壓區補充,隻要井(jǐng)下有火源,到一定(dìng)濃度就(jiù)會(huì)再次爆炸。越爆炸,新鮮空氣、瓦斯的補充速度越快;氣體補充速度越快,越容易形成新的爆炸條件。理論上說,隻要煤礦井(jǐng)下火源不滅,就存在連續發生很多次爆炸的可能。淮南一家煤礦就曾經(jīng)連續爆炸1000多(duō)次。
瓦斯排放到(dào)空氣中則(zé)造成嚴重的大(dà)氣汙染。煤層氣的溫(wēn)室效(xiào)應(yīng)是二氧化碳的22倍,對(duì)臭氧層的破壞是(shì)一(yī)氧(yǎng)化碳的7倍(bèi)。我國(guó)每年因采煤向大氣排放的煤層氣高(gāo)達194億立方米(mǐ),煤炭(tàn)行業每年因此耗去(qù)的排汙費(fèi)超過10億元人民幣(bì)。然而,如果在煤礦開采(cǎi)前開發煤層氣(qì),可降低70%的瓦(wǎ)斯濃(nóng)度。這就大大提高了煤礦生產的(de)安全性,減小了生產成本。同時國家相關單位製定了相應的監控標準,並有國家煤礦安標辦及相應的(de)檢測機構進行(háng)相(xiàng)應標準的宣貫(guàn)、和產品驗收和(hé)檢驗。
甲烷傳感(gǎn)器是一種礦(kuàng)用儀器儀表(biǎo),須滿足井下安全生產的規程,但較其他普通傳感器又必須有如下主(zhǔ)要特點:具有自動調零功能;標校(xiào)可靠性高,性能穩定,使用更簡單方便;采(cǎi)用高分辨(biàn)率的單片機,測量的數值均準確(què)可靠;機(jī)並(bìng)具有自動穩零功能;可選擇的調試菜單結構,方便調(diào)試,操作簡單。現有的甲烷傳感(gǎn)器普遍存在著功耗較大、功(gōng)能單一、精準度不高的(de)缺點,而且采用模擬電路技術,造成係(xì)統的抗幹(gàn)擾能力和智能化程度都很低。因此,研製便於攜帶、多(duō)功能、高精(jīng)度和抗(kàng)幹擾能力強的高(gāo)可靠性(xìng)甲烷(wán)檢(jiǎn)測儀具有很大的應用價值。
甲烷傳感器在(zài)煤礦安全檢測(cè)係統中用於煤礦井巷,采掘工作麵(miàn)、采空區、回風巷道、機電(diàn)室等處連續監(jiān)測(cè)甲烷濃度,當甲烷濃度超限時,能(néng)自動發出聲(shēng)、光報警,可(kě)供煤礦井下作業人(rén)員(yuán),甲烷檢測人員,井下管理人員等隨身攜帶使用(yòng),也可供上述場(chǎng)所固定使用。
甲(jiǎ)烷傳感器的工作原理是(shì)一般采(cǎi)用載體催化元(yuán)件(jiàn)為檢測元件。產生一個與甲烷的含量(liàng)成比例的微弱信號,經過(guò)多級放大電路放大後產生(shēng)一個輸出信號,送入(rù)單片機片(piàn)內A/D轉換(huàn)輸入口,將(jiāng)此(cǐ)模擬量信號轉換為(wéi)數(shù)字信號。然後單片機對此信號進行處理,並實現顯示,報警等(děng)功能。
煤礦井中常用的甲烷氣(qì)體傳感器有半導體的、催化燃燒的、紅(hóng)外(wài)的、電化學的,而(ér)半導體鑒(jiàn)於它(tā)的高性價比、高靈敏度、高(gāo)響應速度等優點(diǎn),依然占(zhàn)據工業和民用在甲烷檢測和報警係統上(shàng)的很(hěn)大一塊市場(chǎng)。
不過需要注意的是,氣(qì)體傳感器,特別(bié)是催化燃燒(shāo)式氣體傳感器,都有一定的有效期(qī)。需(xū)要定期合理的對傳感器或模塊進行校(xiào)準與維護(hù),才能讓它的效果達到預(yù)期,另(lìng)外合理的安裝設(shè)置傳感(gǎn)器或模(mó)塊也能(néng)提高的監測效果。所以,礦(kuàng)井下的傳感器安裝設置的(de)合(hé)理性很重要,定期校驗和檢定也須嚴格按照有關的計量檢定規程嚴格進行。
鬆柏MJC4可燃氣體(tǐ)傳(chuán)感器,采用(yòng)集成電路,實(shí)現信號處理與抗幹擾,具有穩定性(xìng)、抗幹擾能力(lì)強等特點廣泛應用於燃氣(qì)輸(shū)送管道泄漏檢測儀(yí)器,工業現場可燃氣體檢測,智慧市政可燃氣體檢測,煤礦及井下作業環境監測等環境。