热点应用丨甲烷传感器对于煤矿开采的意义

2022-01-06 16:38:40 天美仪拓实验室设备（上海）有限公司

甲烷传感简介

目前全世界开采的大部分煤层(约60%)位于地下，露天开采无法进行，因此需要使用地下开采技术。工人们不得不进入有限的空间并在其中工作。由此产生的主要问题之一是矿井瓦斯中甲烷(CH₄)气体的危险性。

矿井瓦斯是一种天然产物，在有机物向煤的转化过程中（碳化过程中）产生。生成的气体既以游离气体的形式存在于裂隙中，也以吸附气体的形式存在于煤的内表面。在采矿作业期间，矿井气体被释放，造成火灾和爆炸的危险。

矿井气体的主要成分是氧（O₂）、氮（N₂）、二氧化碳（CO₂）和CH₄。如果在矿井中使用爆破作业，则会大量产生一氧化碳（CO）。此外，可能存在硫化氢。CH₄的浓度取决于煤层的质量和深度：一般来说，煤的能量值越高，煤层越深，CH₄的出现越多。

CH₄(历史上被称为沼气)的危险已为人所知几个世纪了。记录可以追溯到1812年的英国，当时泰恩河畔纽卡斯尔的一处矿井发生爆炸，造成92人死亡，汉弗莱·戴维爵士尝试用金属纱布来防止明火点燃沼气。这种简单形式的阻火器引发了戴维灯的发展，它可以通过火焰的高度来确定CH₄的浓度。

近年来，传统的屏蔽灯已被基于红外吸收传感器的甲烷探测器所取代，用于检测矿井瓦斯的积聚。

为了使煤矿环境更加安全，目前矿井内安装了通风系统，对矿井进行加风通风，并以高流速空气对矿井进行通风，形成通风空气甲烷流(VAM)， CH4按体积的浓度在0.2-1.2%之间，然后这些空气通常再被排到大气中。

通风系统用于稀释矿井中的CH₄，同时在煤矿中创造更安全的环境，通常将甲烷排放到大气中，会造成环境威胁。因此会有相关法规限制其排放水平——这些法规的制定要求对于CH₄的检测产品能够提供高准确性和稳定度。

在更现代的通风甲烷系统中，低浓度的CH₄被用作产生热量和电力的燃料，在这些系统中，甲烷的输入水平是为了:

1.产生碳信用额(燃烧CH₄的结果);

2.如果CH₄水平低于最低操作水平，允许向氧化剂提供额外的燃料。

3.确保CH₄总排放量在可接受的范围内

在过去的 30 年中，爱丁堡传感器公司积极将红外吸收气体检测技术商业化。由于具有可靠、准确、长期稳定性和低维护的产品优势，因此广泛应用于VAM系统中。

甲烷传感OEM解决方案

Gascard NG 是一种理想的 OEM 传感解决方案，用于测量矿井气中的甲烷 (CH₄)，其设计易于集成。该传感器具有 0-5% 的CH₄范围，具有气压校正和广泛的温度补偿，允许在全球不同气候条件下进行安装。同时具有一系列不同接口选项，满足不同系统集成需求，包括模拟 4-20mA/0-20mA/0-5v、真正的 RS232 通信、可选的 LAN 支持以及用于连接继电器警报的串行接口。固件支持传统的 4 段 LCD 或现代图形显示器。

甲烷传感交钥匙解决方案

除了 OEM 气体传感器，Edinburgh Sensors 多年来一直提供基于专有红外传感器技术的气体分析器；已在全球范围内销售数万台。

Guardian NG 壁挂式气体分析器，采用 IP54 外壳，带有集成电源和采样泵；允许从超过 30 米远的地方远程采集样本。该气体监测器可用于测量 0-5% 的甲烷 (CH₄)。具有无电压继电器报警输出，由编程报警级别控制；通过 4-20mA（或 0-20mA）和 RS232 接口对气体浓度进行精确的温度和压力补偿测量；以及带有密码保护的图形用户界面：不仅可以显示补偿气体测量值，还可以控制气体监测器校准和报警功能。