專利名稱：礦井大氣中微量烴類物質的濃縮解吸裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種烴類物質解吸裝置，屬于煤礦生產安全監測技術領域。
煤礦井下煤層被開采時，煤體即暴露于空氣中，同時部分煤炭將散落在采空區內，當與空氣中的氧氣發生反應后，很容易導致自燃，從而給煤礦安全生產造成極大威脅。
據申請人了解，《山西煤礦》1999，19(1)57-59中公開了一種基于氣體分析法的管束檢測系統。該系統借助預埋在井下采空區的塑料管，將井下氣體經除塵去濕后吸至地面實驗室，進行分析測定。但據《煤炭學報》1996，20(增刊)58-63介紹，煤炭氧化初期釋放的烴類物質較少，被井下空氣稀釋后濃度很低，難以測出，而當“乙烯、丙烯”等煤炭氧化自燃特征氣體被測出時，煤體溫度已達110℃以上，此時著手防火滅火已很倉促。
中國專利ZL90203117、ZL92216122及ZL90204052分別公開了用于對水中有機物吸附濃縮的微量有機物質濃縮器、用于對大氣中苯系物吸附濃縮的直接濃縮解析器和用于對微量揮發份吸附濃縮的一級熱脫附裝置。以上專利均是針對特定使用范圍而設計的，并不適合煤礦井下大氣。
本實用新型的目的在于針對上述現有技術存在的問題，提出一種適合煤礦使用的礦井大氣中微量烴類物質的濃縮解吸裝置，該裝置可將井下大氣中的微量烴類物質吸附濃縮和加熱解吸，從而大大提高儀器檢測靈敏度，可對井下煤炭自燃狀況作出早期預報，為煤礦安全生產提供保證。
為了達到上述目的，本實用新型礦井大氣中微量烴類物質的濃縮解吸裝置包括溫度控制器(9)、溫度控制室(10)、吸附濃縮器(11)，還包括氣體切換閥(5、6)所述一氣體切換閥(5)的兩進口分別與氣相色譜儀載氣(13)和井下氣體取樣束管(17)相接，該氣體切換閥(5)的一出口接另一氣體切換閥(6)的進口，另一出口接吸附濃縮器(11)的一端；另一氣體切換閥(6)的一進口接吸附濃縮器(11)的另一端，兩出口分別接氣相色譜儀(14)和束管抽氣用真空泵(12)。
工作時，設置好溫度控制室的溫度以及氣體切換閥的位置，先開啟束管抽氣用真空泵，使井下氣體流經吸附濃縮器后排入大氣，氣體中的烴類物質將被管內的吸附劑吸附。此后，停止束管抽氣用真空泵，加熱并恒溫一定時間，使被吸附的烴類物質解吸出來。再使載氣流經吸附濃縮器，帶出解吸出來的烴類物質，進入氣體成份分析儀進行分析檢測。由于經過吸附濃縮后解吸出的烴類物質濃度明顯提高，因此可以及時被檢測出來，從而為煤礦安全生產提供保證。此外，本實用新型結構合理，操作方便，特別適合煤礦使用。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
圖1是本實用新型一個實施例的外部結構示意圖。
圖2是圖1實施例的內部結構簡圖。
圖1和圖2中礦井大氣中微量烴類物質的濃縮解吸裝置主要由吸附濃縮器11、溫度控制器9、溫度控制室10、氣體切換閥5、6等部件組成。實際使用時，氣體切換閥5的兩進口分別與氣相色譜儀載氣13和流量計8的出口相接，而井下氣體取樣束管17接在流量計8的進口調節閥7上，一出口接氣體切換閥6的進口，另一出口經閥門3接吸附濃縮器11的一端。氣體切換閥6的一進口經閥門4接吸附濃縮器11的另一端，兩出口分別接氣相色譜儀14和束管抽氣用真空泵吸入口12。吸附濃縮器11用厚壁不銹鋼管彎制而成，管內填充吸附劑15，兩端填充兩層不銹鋼絲網16，以防吸附劑被氣流帶出管外。除吸附濃縮器11外，其他部件均安裝在箱體1的面板上，便于集中調控。溫度控制室10的加熱元件、溫控電路、保溫層均是成熟技術，不作詳述。
工作時，首先打開電源開關2，將溫度控制室10調為常溫。開啟束管抽氣用真空泵，調節流量計8的進口調節閥7使氣量穩定。設置氣體切換閥5、6的位置，使井下氣體流經吸附濃縮器11后排入大氣，氣體中的烴類物質將被管內的吸附劑15吸附，而載氣13則直接進入氣相色譜儀14。吸附結束后，停止束管抽氣用真空泵。關閉閥門3和4，將溫度控制器9設定為300℃，恒溫5分鐘，使被吸附的烴類物質解吸出來。再開啟閥門3和4，同時設置氣體切換閥門5、6位置，使載氣流經吸附濃縮器11，解吸出來的烴類物質由載氣攜帶，一齊進入氣相色譜儀進行分析檢測。分析結束后，只要停止溫度控制室10加熱元件工作，并開啟該室門，使吸附濃縮器11冷卻至常溫，便可進行下一側的吸附操作。
本實用新型的效果由后附表1、表2和表3給出。
由表1可以看出，在氧化溫度較低時，氧化氣體中的烴類物質因濃度低而檢測不出來，直到氧化溫度達到110℃時才可檢測出乙烷和乙烯。
由表2可以看出，氧化氣體經本實施例的裝置吸附濃縮后，解吸氣中的烴類物質濃度大大增加。當氧化溫度為50℃時，即可檢測到乙烷和乙烯。
由表3可見，在某煤礦7313下順西處的大氣中，經本實施例的裝置吸附濃縮后，未發現烴類物質。在1301回風處的大氣中，若不經吸附濃縮，則檢測不出烴類物質；而經本實施例的裝置吸附濃縮后，可檢測出乙烷和乙烯，且解吸氣中乙烷、乙烯的濃度與吸附濃縮時間成正比。
總之，本實施例礦井大氣中微量烴類物質的濃縮解吸裝置大大提高了氣體成份分析儀器的檢測靈敏度，而且操作方便，可以反復使用。
表1 煤碳氧化氣體定性分析表氣體空氣浴溫度(℃)成分50 80 110 140 170 200CH4---+++C2H6--++++C3H8---+++C4H10-----+C5H12-----+C2H4--++++C3H6----++C4H8------表2 煤氧化氣體吸附濃縮后定性分析表氣體空氣浴溫度(℃)成分50 80 110 140 170 200CH4++++++C2H6++++++C3H8++++++C4H10-+++++C5H12----++C2H4++++++C3H6-+++++C4H8----++表3 井下大氣中微量烴類物質濃縮試驗結果編CO2COC2H4C2H6井下采樣地點號％ μl/L μl/L μl/L10.111 - -7313下順西(未濃縮)20.218 - -同上(濃縮)30.140 - - 1301回風(未濃縮)40.25 66 0.470.60 同上(濃縮1)51.60 1700.960.75 同上(濃縮2)63.24 1931.471.00 同上(濃縮3)(注“-”表示未檢測到，“+”表示可檢測到)
權利要求1.一種礦井大氣中微量烴類物質的濃縮解吸裝置，包括溫度控制器(9)、溫度控制室(10)、吸附濃縮器(11)，其特征在于還包括氣體切換閥(5、6)所述一氣體切換閥(5)的兩進口分別與氣相色譜儀載氣(13)和井下氣體取樣束管(17)相接，該氣體切換閥(5)的一出口接另一氣體切換閥(6)的進口，另一出口接吸附濃縮器(11)的一端；另一氣體切換閥(6)的一進口接吸附濃縮器(11)的另一端，兩出口分別接氣相色譜儀(14)和束管抽氣用真空泵(12)。
2.根據權利要求1所述礦井大氣中微量烴類物質的濃縮解吸裝置，其特征在于所述吸附濃縮器(11)用厚壁不銹鋼管彎制而成，管內填充吸附劑(15)，兩端填充兩層不銹鋼絲網。
3.根據權利要求1或2所述礦井大氣中微量烴類物質的濃縮解吸裝置，其特征在于所述兩氣體切換閥(5、6)分別經閥門(3、4)接吸附濃縮器兩端。
4.根據權利要求3所述礦井大氣中微量烴類物質的濃縮解吸裝置，其特征在于所述一氣體切換閥(5)的一進口經流量計(8)和調節閥(7)接井下氣體取樣束管(17)。
5.根據權利要求4所述礦井大氣中微量烴類物質的濃縮解吸裝置，其特征在于所述溫度控制器(9)、氣體切換閥(5、6)、流量計(8)、調節閥(7)、閥門(3、4)安裝在箱體(1)的面板上。
專利摘要本實用新型公開了一種礦井大氣中微量烴類物質的濃縮解吸裝置,包括溫度控制器等零部件。其中一氣體切換閥的兩進口分別與氣相色譜儀載氣和井下氣體取樣束管相接,該氣體切換閥的一出口接另一氣體切換閥的進口,另一出口接吸附濃縮器的一端;另一氣體切換閥的一進口接吸附濃縮器的另一端,兩出口分別接氣相色譜儀和束管抽氣用真空泵。本實用新型結構合理,操作方便,特別適合煤礦使用。由于經吸附濃縮后解吸出的烴類物質濃度明顯提高,因此可以及時被檢測出來,可對井下煤炭自燃狀況作出早期預報從而為煤礦安全生產提供保證。
文檔編號G01N30/00GK2479504SQ01238170
公開日2002年2月27日 申請日期2001年6月8日 優先權日2001年6月8日
發明者包宗宏, 云志, 錢仁淵, 秦金平, 史美仁 申請人:南京化工大學
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