一种煤自燃发火气体智能采样与分析的实验装置及方法

1.本发明涉及煤自燃发火气样智能收集与分析技术领域，特别涉及一种煤自燃发火气体智能采样与分析的实验装置及方法。


背景技术：

2.现阶段，研究学者通过煤自燃发火试验台来实现煤的自然氧化过程，并通过对这些过程性气体进行及时的测量与分析，可以大大提高煤火综合防治的有效性、可靠性和有预见性。由此观之，及时、高效的获取煤自燃发火过程中产生的纯净气体，这对于提高气体分析结果的精确性，以及煤的早期自然发火预测预报技术的研究至关重要。现阶段对煤自燃发火实验台所产生的气体使用色谱仪对气体成分进行分析过程中。
3.现有采气方法一般是人工利用针筒抽取一定量煤自燃发火产生的气体直接注入色谱仪中进行分析，这种气体获取实验分析气体中易含有水分、煤灰等杂质，这就导致最终分析结果存在一定误差。
4.目前，市面上的色谱仪在每次进行气体成分分析时，为保证气体成分分析得准确性，往往需要定时进行标准气体校准，导致色谱仪的可靠运行时间较短；而煤自燃发火实验周期一般为十几天、几个月甚至十几个月，这需要人工对色谱定时进行标准气体校准，造成人力、资源和时间上的浪费。


技术实现要素：

5.为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供一种煤自燃发火气体智能采样与分析的实验装置及方法，利用三个具有不同特点的气室，可实现对煤自燃发火试验台产生气体可以被高效采集与长期储存，保证气体采样在时间上的及时性和连续性。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
7.一种煤自燃发火气体智能采样与分析的实验装置，包括煤自燃发火实验台绝热桶24、矿用环境多参数无线检测装置25以及尾气处理箱26；
8.所述煤自燃发火实验台绝热桶24通过气路软管2连接实验装置中的检压室6，所述检压室6的壁面设置气体输送口，气体输送口上外接软管一端，外接软管另一端依次连接气体冷凝器10、气体冷凝器11，气体冷凝器11出风口通过管道连接过滤器12，过滤器12输出端连接干燥管15上端，所述干燥管15下端连接检湿室13，检湿室13的输出端连接气样采集室16；气样采集室13连接干燥器15、尾气处理箱26以及气样采集室16。
9.所述外接软管为聚四氟乙烯软管，所述外接软管上设置风机8和进气阀4-2。
10.所述检压室6内设置气体压力传感器7(伯恩斯bps130系列高精度气体压力传感器)，用于检测装置是否漏气以及监测检压室6内气压是否在允许范围之内；排气阀一5-1通过聚四氟乙烯软管21外连接于检压室6，用于避免过量气体的排出，确保装置稳定。
11.所述冷凝器10、冷凝器11连接过滤器12，使用两台对立排列串联的方式，所述过滤器12内含聚丙烯材质的折叠筒式微孔膜滤芯，滤芯外壳直径69mm，滤芯长度750mm，与过滤
外壳采用插入式密封。
12.所述气样采集室13内设置湿度传感器14(gxht3x-dis)，所述气样采集室16外连接矿用环境多参数无线检测装置25，用于储存最终所获得的纯净气体。
13.所述气体干燥器15呈管状，以45
°
倾角上端通过聚四氟乙烯软管连接至冷凝器11，冷凝器11内充满高选择性多孔纤维膜，冷凝器11下端输出口经聚四氟乙烯软管连接检湿器13。
14.所述气路软管2上设置石棉网1、气体流量调节器3和进气阀一4-1。
15.所述气体流量调节器3将气流流速调节至25-250ml/min之间。
16.所述冷凝器10、冷凝器11为翅片式冷凝器。
17.一种煤自燃发火气体智能采样与分析的实验装置的使用方法，包括以下步骤；
18.步骤一、进行煤自燃发火气样智能收集与分析的实验装置的气密性检漏，关闭进气阀一4-1、进气阀二4-2、进气阀三4-3以及排气阀一5-1、排气阀二5-2、排气阀三5-3，根据检压室6内设置的气体压力传感器7数值变化判断装置是否存在漏气；若压力传感器数值7大于或等于0.101325mpa，则装置存在漏气，反之，装置不存在漏气；
19.步骤二、启动运行煤自燃发火气样智能收集与分析的实验装置气体流量检测：开启aac4010-04气源二联件气体流量调节器3以及进气阀一4-1，实验气体从煤自燃发火试验台绝热筒24中释放出，控制气体流速在15-200ml/min之间通过石棉网1初步过滤固体杂质颗粒后经过聚四氟乙烯气路软管2进入煤自燃发火气样智能收集与分析的实验装置检压室6内，检压室6内设置气体压力传感器7，根据理想气体状态方程测算检压室可承受压力作为判断依据判断室内气体是否处于正常水准，若不是，则关闭流量调节器3以及进气阀一4-1，同时打开排气阀一5-1，将过量气体通过聚四氟乙烯气路软管21排至尾气处理箱26，若处于0-0.5mpa这一正常区间内，在一定时间后，即可关闭进气阀一4-1，开启进气阀二4-2，进行步骤三的相关操作；
20.步骤三、去除煤自燃发火试验台收集气体中的水分及微小固体杂质：打开风机8，使气体依次经过冷凝器10、冷凝器11、微孔滤膜气体过滤器12以及dryp01nt渗膜式压缩空气干燥器15后通入到检湿室13，检湿室13中内设湿度传感器14判断经冷凝、过滤及干燥操作后的气体中是否含有水分，湿度传感器14检测精度为
±
3％，同时根据传感器电阻率的变化来检测气体中是否含有水蒸气，若含有水分，则关闭进气阀二4-2，打开排气阀二5-2，将室内气体全部经聚四氟乙烯气路软管22排至尾气处理箱26；
21.步骤四、智能收集运用矿用环境多参数无线检测装置的纯净气体：当检湿室内湿度传感器14显示读数为零时，关闭排气阀二5-2，打开进气阀二4-2重新二次收集气体，当二次收集气体不含水分时，打开进气阀三4-3，将检湿室13中的纯净气体送至气样采集室16内进行储存；
22.步骤五、当需要进行气体成分分析时，打开排气阀三5-3，经聚四氟乙烯气路软管23将气体直接注入至矿用环境多参数无线检测装置25进行分析，可实现气样采集的定时定量；
23.步骤六、排尽煤自燃发火气样智能收集与分析的实验装置内参与气体：当实验结束后，关闭进气阀一4-1、排气阀一5-1、排气阀二5-2，打开风机8、进气阀二4-2、进气阀三4-3以及排气阀三5-3，将装置内所残余的气体全部排送至尾气处理箱26，在一定时间里无气
体从排气阀三5-3中排出，则判断装置内不含残余气体。
24.进一步的，所述步骤二通过以下具体步骤实现：
25.201、明确煤自燃发火试验台产生气体种类，选取co2气体为确认指标气体，其密度为1.997g/l，摩尔质量为44g/mol；
26.202、在煤自燃最大升温为180℃条件下，选取气体流量调节器可调范围25-250ml/min为该装置可承受气体流量速率范围；
27.203、根据理想气体状态参数方程pv＝nrt变形式p＝ρrt/m可知，
28.该装置气室压力允许范围为0-0.5mpa。
29.本发明的有益效果。
30.1、本发明以一种煤自燃发火气体智能采样与分析的实验装置为枢纽，利用气路软管连接煤自燃发火试验台及矿用环境多参数无线检测装置，优化气体获取操作流程，且该装置内设气室，可实现一定量检测气体的储存，直接使用，相比以往人工取气存在实验结果误差大、原材料及人力资源的浪费，该装置可规避这一缺陷，实现气体的自动收集与提取。
31.2、本发明通过利用石棉网、冷凝器、过滤装置以及干燥器，可以实现气体杂质的被动去除，提质增效。相比以往人工取得的气体中无法避免会包含杂质的问题，该装置通过科学的设计，可以有效解决这一问题，避免气体中含有杂质而可能造成的实验结果误差。
32.3、本发明通过利用设置在进气阀前的气体流量调节器，可以实时进行输入气体流速分析，避免气体流量过大带出颗粒杂质以及实验气体浓度降低，也可有效避免流量过小时出现实验气体浓度过高的现象，在检压室内设置压力传感器，当气室内采样气体压强不正常时，电磁阀控制排气阀一打开进行排气，直至检压室内压强稳定，致使装置可靠稳定，使用效果好。
33.综上所述本发明利用三个具有不同特点的气室，可实现对煤自燃发火试验台产生气体可以被高效采集与长期储存，保证气体采样在时间上的及时性和连续性，另外，通过过滤、冷凝器、干燥器等一系列操作，可以有效去除气体中所含的煤灰、气体等杂质，最大限度上确保所采集气体的纯净性，保证矿用环境多参数无线检测装置进行气体分析的精确性，并且该装置无需人工进行多次抽样，避免耗时耗力，减少材料浪费，便于推广使用。
附图说明：
34.图1为本发明的平面示意图。
35.图2为本发明的湿度传感器结构示意图。
36.图3为本发明气体取样模块示意图。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅为本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.如图1至图3所示，本发明一种煤自然发火气体智能采样与分析的实验装置，包括煤自然发火实验台绝热桶24、矿用环境多参数无线检测装置25以及尾气处理箱26；通过聚
四氟乙烯软管2、聚四氟乙烯软管23、聚四氟乙烯软管22将煤自然实验发火台绝热桶24、矿用环境多参数无线检测装置25以及尾气处理箱26相连接；
39.实验气体通过石棉网1初步过滤大颗粒的固体杂质后经气路软管2至气体流量调节器3，将气流流速调节至25-250ml/min之间，并过滤气体中所包含的部分水分以及微小固体颗粒后，经过进气阀一4-1进入煤自然发火气样智能收集与分析的实验装置；
40.所述实验装置包括用于气体初步储存的检压室6，检压后由右侧壁面开设的气体输送口通过外接聚四氟乙烯软管输送至提供动力的风机8；风机8为气体提供传输动力后，气体从气体冷凝器10、11进风口输入至进行气体所含水分凝结的气体冷凝器10、11，气体冷凝器10和11对立排列串联；冷凝后气体由气体冷凝器11出风口输出至过滤微小固体杂质以及凝结水珠的过滤器12，过滤后的气体由干燥管15上端进入，螺旋式运动全方面干燥气体，经干燥管15下端通过聚四氟乙烯软管由进气口输送至检测气体中是否含有水分的二次储存气体的检湿室13，再由输出口输送至储存纯净用于矿用环境多参数无线检测装置的实验气体的气样采集室16；设备所涉及单元之间均采用聚四氟乙烯软管相连接；
41.所述检压室6内设置气体压力传感器7(伯恩斯bps130系列高精度气体压力传感器)，可用于检测装置是否漏气以及监测检压室6内气压是否在允许范围之内；所述排气阀一5-1通过聚四氟乙烯软管21外连接于检压室6，用于避免过量气体的排出，确保装置稳定；右侧室开设气体输送口，外接聚四氟乙烯软管至风机8，后者用于为气体流动提供动力；
42.所述冷凝器10、冷凝器11连接进气阀4-2及过滤器12，使用两台对立排列串联的方式，可将实验气体中所包含的水分充分凝结，后经过过滤器12进行过滤，确保实验气体中不含水分；所述过滤器12连接冷凝器11与干燥器15；所述过滤器12内含聚丙烯材质的折叠筒式微孔膜滤芯，滤芯外壳直径69mm，滤芯长度750mm，与过滤外壳采用插入式密封，可过滤0.1μm以上的固体颗粒，可充分确保实验气体不含其他杂质；
43.所述气样采集室13内设置湿度传感器14(gxht3x-dis)，连接着干燥器15、尾气处理箱26以及气样采集室16，湿度传感器14可检测经过冷凝、过滤及干燥操作后所获得的气体中是否含有水分；所述尾气处理箱26可将装置内原本气体、检压室6中所含过量气体、气样采集室16中未使用完的气体全部收纳，避免造成污染；
44.所述气样采集室16外连接矿用环境多参数无线检测装置25，用于储存最终所获得的纯净气体，供矿用环境多参数无线检测装置25定时定量的采集气体进行分析。
45.所述气体干燥器15呈管状，以45
°
倾角上端通过聚四氟乙烯软管连接至冷凝器11，下端连接检湿器13，管内充满高选择性多孔纤维膜，能将压力露点降低至20-55℃，过滤气体流量可达10-2240l/min；
46.所述检湿室13为容积30l的双层不锈钢材质构成，内设置湿度传感器14(gxht3x-dis)，其检测精度
±
3％，可用于检测通过聚四氟乙烯软管传输的气体中是否含有水分。
47.所述气样采集室13内设置湿度传感器14，连接着干燥器15、尾气处理箱26以及气样采集室16，湿度传感器14可检测经过冷凝、过滤及干燥操作后所获得的气体中是否含有水分；所述尾气处理箱26可将装置内原本气体、检压室6中所含过量气体、气样采集室16中未使用完的气体全部收纳，避免造成污染；所述气样采集室16外连接矿用环境多参数无线检测装置25，用于储存最终所获得的纯净气体，供矿用环境多参数无线检测装置25定时定量的采集气体进行分析。
48.所述矿用环境多参数无线检测装置25主要包括无线传输装置(dtd433m)27、多参数传感器(矿用gd7矿用多参数传感器)28、控制板槽(dek m36控制板卡槽)29、工业触摸屏(万维kc01-70t)30以及电源模块(三相220v不间断电源ups设备)31能够实现实验气体的组成成分及其主要参数进行检测分析，获取气体参数特性。
49.本实例中，所述煤煤自然发火实验台绝热桶24由箱式罐体、气体缓冲区、高温加热棒、控温仪以及进出气管等部分组成，可模拟煤自然发火进程，自主加热煤样产生实验气体并经出气管输出；
50.本实例中，所述尾气处理箱26为圆桶型结构，内含大量活性炭及sulphasorb化学过滤材料，可实现对so2、co、h2s以及烷烃类气体的吸附或分解，以实现对废气的环保净化处理；
51.本实例中，所述气路软管2内外直径为5
×7㎜
，长度为1～2m，该软管气密性强，具有高温耐腐蚀性。
52.本实例中，所述进气阀一4-1、进气阀二4-2、进气阀三4-3和排气阀一5-1、排气阀三5-3、排气阀二5-2均采用快速转接头，阀门采用进口smc阀门，vt317-5g-02真空阀，可以充分保证设备的气密性及安全性。
53.本实例中，所述石棉网1直径选用4～6mm，设置在气路软管2内，可过滤大颗粒固体杂质，避免造成流量调节器管路的堵塞，确保装置的正常运转。
54.本实例中，所述一种煤自然发火气体智能采样与分析的实验装置，其特征在于流量调节器3连接进气阀一4-1与煤自然发火实验台绝热桶24。
55.本实例中，所述一种煤自然发火气体智能采样与分析的实验装置，其特征在于冷凝器10、冷凝器11，两台进行串联后与过滤器12相连；
56.本实例中，上述的一种煤自然发火气体智能采样与分析的实验装置及方法，其特征在于：所述检压室6、检湿室13、气样采集室16均采用轻质铝型材支架及不锈钢门有机玻璃等组成，形成一定容积的密闭空间，气室之间采用聚四氟乙烯气路2软管相连接；所述检压室6内设压力传感器7，控制流入装置内的气体含量在安全允许范围之内；所述检压室6与检湿室13之间，依次布设风机8、冷凝器10、11、过滤器12以及干燥管15，并用气路软管相互连接；所述风机8提供动力将气体从检压室6输送至检湿室13，所述检湿室13内设湿度传感器14和排气阀门，利用气路软管连接至气样采集室16；所述排气阀二5-2利用气路软管直接连接至尾气处理箱26。
57.本实例中，所述压力传感器7与检测主机的压力读数表36相连、湿度传感器14与检测主机的湿度读数表35相连，气体流量调节器3与监测主机的液晶显示板34相连接，可直接读数。
58.本发明使用时，主要包括以下步骤：
59.步骤一、进行煤自然发火气样智能收集与分析的实验装置的气密性检漏，关闭进气阀一4-1、进气阀二4-2、进气阀三4-3以及排气阀一5-1、排气阀二5-2、排气阀三5-3，根据检压室6内设置的气体压力传感器7数值变化判断装置是否存在漏气；若压力传感器数值大于或等于0.101325mpa，则装置存在漏气，反之，装置不存在漏气；
60.步骤二、启动运行煤自然发火气样智能收集与分析的实验装置气体流量检测：开启aac4010-04气源二联件气体流量调节器3以及进气阀一4-1，实验气体从煤自然发火试验
台绝热筒24中释放出，控制气体流速在15-200ml/min之间通过石棉网1初步过滤固体杂质颗粒后经过聚四氟乙烯气路软管2进入煤自然发火气样智能收集与分析的实验装置检压室6内，检压室6内设置气体压力传感器7，根据理想气体状态方程测算检压室可承受压力作为判断依据判断室内气体是否处于正常水准，若不是，则关闭流量调节器3以及进气阀一4-1，同时打开排气阀一5-1，将过量气体通过聚四氟乙烯气路软管21排至尾气处理箱26，若处于0-0.5mpa这一正常区间内，在一定时间后，即可关闭进气阀一4-1，开启进气阀二4-2，进行步骤三的相关操作。
61.步骤三、去除煤自然发火试验台收集气体中的水分及微小固体杂质：打开风机8，使气体依次经过两台翅片式冷凝器10、冷凝器11、微孔滤膜气体过滤器12以及dryp01nt渗膜式压缩空气干燥器15后通入到检湿室13，检湿室13中内设湿度传感器14判断经冷凝、过滤及干燥操作后的气体中是否含有水分，湿度传感器14检测精度为
±
3％，同时根据传感器电阻率的变化来检测气体中是否含有水蒸气，若含有水分，则关闭进气阀二4-2，打开排气阀二5-2，将室内气体全部经聚四氟乙烯气路软管22排至尾气处理箱26。
62.步骤四、智能收集运用矿用环境多参数无线检测装置的纯净气体：当检湿室内湿度传感器14显示读数为零时，关闭排气阀二5-2，打开进气阀二4-2重新二次收集气体，当二次收集气体不含水分时，打开进气阀三4-3，将检湿室13中的纯净气体送至气样采集室16内进行储存。
63.步骤五、当需要进行气体成分分析时，打开排气阀三5-3，经聚四氟乙烯气路软管23将气体直接注入至矿用环境多参数无线检测装置25进行分析，可实现气样采集的定时定量。
64.步骤六、排尽煤自然发火气样智能收集与分析的实验装置内参与气体：当实验结束后，关闭进气阀一4-1、排气阀一5-1、排气阀二5-2，打开风机8、进气阀二4-2、进气阀三4-3以及排气阀三5-3，将装置内所残余的气体全部排送至尾气处理箱26，在一定时间里无气体从排气阀三5-3中排出，则判断装置内不含残余气体。
65.如图2所示：所述为检湿室13中所设置的湿度传感器14采用数字温度模块，外形尺寸为5.4mm
×
30mm，同时搭配长2000mm的多种接线，主要敏感元件采用瑞士集成温度传感器，检测精度为
±
3％，同时根据传感器电阻率的变化来检测气体中是否含有水蒸气，以数字信号形式输出至湿度显示器，以实现对检湿室13内气体的湿度进行检测。
66.如图3所示：所述为对所采集的气体进行成分分析的矿用环境多参数无线检测装置25，即矿用智能型多参数气体检测仪。该装置由无线传输装置27、多参数传感器28、控制板槽29、工业触摸屏30以及显示电路板31等部分组成；所述无线传输装置27设有收发天线，可将气体成分分析产生的数字信号进行无线数据的收发，传输至物联网的连接中继设备；所述多参数传感器28包含co传感器、ch4传感器以及c2h2等多种传感器，可实现对煤自然发火实验台所产生气体的成分分析；所述控制板槽29为矿用智能型多参数气体检测仪的中枢，可实现气体成分检测、检测信号分析、信号传输以及分析结果显示等多种作用；所述工业触摸屏30包含多种功能控制按钮，可自主调节控制矿用智能型多参数气体检测仪；在对煤自然发火实验台气体分析时，只需将聚四氟乙烯软管23与煤自然发火气样智能收集与分析的实验装置及尾气处理箱25相连接，通过进气端采集气样采集室18内的气体，经多参数传感器28能够实现实验气体的组成成分及其主要参数进行检测分析，获取气体参数特性；
对进行分析后的气体，通过出气端及气路软管传输至尾气处理箱25进行尾气处理；最后通过无线传输装置27及控制板槽29传输信息，并反馈至信息处理端。

技术特征：
1.一种煤自燃发火气体智能采样与分析的实验装置，其特征在于，包括煤自燃发火实验台绝热桶(24)、矿用环境多参数无线检测装置(25)以及尾气处理箱(26)；所述煤自燃发火实验台绝热桶(24)通过气路软管(2)连接实验装置中的检压室(6)，所述检压室(6)的壁面设置气体输送口，气体输送口上外接软管一端，外接软管另一端依次连接气体冷凝器(10)、气体冷凝器(11)，气体冷凝器(11)出风口通过管道连接过滤器(12)，过滤器(12)输出端连接干燥管(15)上端，所述干燥管(15)下端连接检湿室(13)，检湿室(13)的输出端连接气样采集室(16)；气样采集室(13)连接干燥器(15)、尾气处理箱(26)以及气样采集室(16)。2.根据权利要求1所述的一种煤自燃发火气体智能采样与分析的实验装置，其特征在于，所述外接软管为聚四氟乙烯软管，所述外接软管上设置风机(8)和进气阀(4-2)。3.根据权利要求1所述的一种煤自燃发火气体智能采样与分析的实验装置，其特征在于，所述检压室(6)内设置气体压力传感器(7)，用于检测装置是否漏气以及监测检压室(6)内气压是否在允许范围之内；排气阀一(5-1)通过聚四氟乙烯软管(21)外连接于检压室(6)，用于避免过量气体的排出，确保装置稳定。4.根据权利要求1所述的一种煤自燃发火气体智能采样与分析的实验装置，其特征在于，所述冷凝器(10)、冷凝器(11)连接过滤器(12)，使用两台对立排列串联的方式，所述过滤器(12)内含聚丙烯材质的折叠筒式微孔膜滤芯，滤芯外壳直径69mm，滤芯长度750mm，与过滤外壳采用插入式密封。5.根据权利要求1所述的一种煤自燃发火气体智能采样与分析的实验装置，其特征在于，所述气样采集室(13)内设置湿度传感器14，所述气样采集室(16)外连接矿用环境多参数无线检测装置(25)，用于储存最终所获得的纯净气体。6.根据权利要求1所述的一种煤自燃发火气体智能采样与分析的实验装置，其特征在于，所述气体干燥器(15)呈管状，以45
°
倾角上端通过聚四氟乙烯软管连接至冷凝器(11)，冷凝器(11)内充满高选择性多孔纤维膜，冷凝器(11)下端输出口经聚四氟乙烯软管连接检湿器13。7.根据权利要求1所述的一种煤自燃发火气体智能采样与分析的实验装置，其特征在于，所述气路软管(2)上设置石棉网(1)、气体流量调节器(3)和进气阀一(4-1)；所述气体流量调节器(3)将气流流速调节至25-250ml/min之间。8.根据权利要求1所述的一种煤自燃发火气体智能采样与分析的实验装置，其特征在于，所述冷凝器(10)、冷凝器(11)为翅片式冷凝器。9.根据权利要求1-8任一项所述的一种煤自燃发火气体智能采样与分析的实验装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤；步骤一、进行煤自燃发火气样智能收集与分析的实验装置的气密性检漏，关闭进气阀一(4-1)、进气阀二(4-2)、进气阀三(4-3)以及排气阀一(5-1)、排气阀二(5-2)、排气阀三(5-3)，根据检压室(6)内设置的气体压力传感器(7)数值变化判断装置是否存在漏气；若压力传感器数值(7)大于或等于0.101325mpa，则装置存在漏气，反之，装置不存在漏气；步骤二、启动运行煤自燃发火气样智能收集与分析的实验装置气体流量检测：开启aac4010-04气源二联件气体流量调节器(3)以及进气阀一(4-1)，实验气体从煤自燃发火试验台绝热筒(24)中释放出，控制气体流速在15-200ml/min之间通过石棉网(1)初步过滤固
体杂质颗粒后经过聚四氟乙烯气路软管(2)进入煤自燃发火气样智能收集与分析的实验装置检压室6内，检压室(6)内设置气体压力传感器(7)，根据理想气体状态方程测算检压室可承受压力作为判断依据判断室内气体是否处于正常水准，若不是，则关闭流量调节器(3)以及进气阀一(4-1)，同时打开排气阀一(5-1)，将过量气体通过聚四氟乙烯气路软管(21)排至尾气处理箱(26)，若处于0-0.5mpa这一正常区间内，在一定时间后，即可关闭进气阀一(4-1)，开启进气阀二(4-2)，进行步骤三的相关操作；步骤三、去除煤自燃发火试验台收集气体中的水分及微小固体杂质：打开风机(8)，使气体依次经过冷凝器(10)、冷凝器(11)、微孔滤膜气体过滤器(12)以及dryp01nt渗膜式压缩空气干燥器(15)后通入到检湿室(13)，检湿室(13)中内设湿度传感器(14)判断经冷凝、过滤及干燥操作后的气体中是否含有水分，湿度传感器(14)检测精度为
±
3％，同时根据传感器电阻率的变化来检测气体中是否含有水蒸气，若含有水分，则关闭进气阀二(4-2)，打开排气阀二(5-2)，将室内气体全部经聚四氟乙烯气路软管(22)排至尾气处理箱(26)；步骤四、智能收集运用矿用环境多参数无线检测装置的纯净气体：当检湿室内湿度传感器(14)显示读数为零时，关闭排气阀二(5-2)，打开进气阀二(4-2)重新二次收集气体，当二次收集气体不含水分时，打开进气阀三(4-3)，将检湿室(13)中的纯净气体送至气样采集室(16)内进行储存；步骤五、当需要进行气体成分分析时，打开排气阀三(5-3)，经聚四氟乙烯气路软管(23)将气体直接注入至矿用环境多参数无线检测装置25进行分析，可实现气样采集的定时定量；步骤六、排尽煤自燃发火气样智能收集与分析的实验装置内参与气体：当实验结束后，关闭进气阀一(4-1)、排气阀一(5-1)、排气阀二5-2，打开风机(8)、进气阀二(4-2)、进气阀三(4-3)以及排气阀三(5-3)，将装置内所残余的气体全部排送至尾气处理箱26，在一定时间里无气体从排气阀三(5-3)中排出，则判断装置内不含残余气体。10.根据权利要求9所述的一种煤自燃发火气体智能采样与分析的实验装置的使用方法，其特征在于，所述步骤二通过以下具体步骤实现：201、明确煤自燃发火试验台产生气体种类，选取co2气体为确认指标气体，其密度为1.997g/l，摩尔质量为44g/mol；202、在煤自燃最大升温为180℃条件下，选取气体流量调节器可调范围25-250ml/min为该装置可承受气体流量速率范围；203、根据理想气体状态参数方程pv＝nrt变形式p＝ρrt/m可知，该装置气室压力允许范围为0-0.5mpa。

技术总结
本发明公开了一种煤自燃发火气体智能采样与分析的实验装置及方法，包括煤自燃发火实验台绝热桶、矿用环境多参数无线检测装置以及尾气处理箱；所述煤自燃发火实验台绝热桶通过气路软管连接实验装置中的检压室，所述检压室的壁面设置气体输送口，气体输送口上外接软管一端，外接软管另一端依次连接气体冷凝器、气体冷凝器，气体冷凝器出风口通过管道连接过滤器，过滤器输出端连接干燥管上端，所述干燥管下端连接检湿室，检湿室的输出端连接气样采集室；气样采集室连接干燥器、尾气处理箱以及气样采集室。本发明利用三个具有不同特点的气室，可实现对煤自燃发火试验台产生气体可以被高效采集与长期储存，保证气体采样在时间上的及时性和连续性。及时性和连续性。及时性和连续性。


技术研发人员：郭军 刘荫 陈昌明 蔡国斌 金永飞 郑学召
受保护的技术使用者：西安科技大学
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/7/26