甲烷气体检测技术及其在煤矿中的应用 论文

瓦斯灾害是制约煤矿安全生产的主要灾害之一，而甲烷是瓦斯的主要成分，因此对甲烷浓度的准确检测对有效预防预警瓦斯灾害意义重大。基于甲烷物理化学性质的差异性特征概述了催化燃烧法、热导法、光干涉法、非分散红外光谱法和可调谐半导体激光光谱法的甲烷检测原理，探讨了不同原理的甲烷检测技术发展现状。在煤矿环境对甲烷检测技术的影响分析基础上，通过煤矿井下技术应用对比研究得出：催化燃烧法利用甲烷可燃性特征，适用于检测体积分数4%以下的甲烷，不适用于氧气浓度过低、甲烷浓度过高或存在含硫气体的井下环境；热导法利用含不同浓度甲烷的空气热导率的不同特征，适用于检测体积分数4%以上的甲烷，不适用于甲烷浓度低、二氧化碳浓度过高等井下环境；光干涉法利用含不同浓度甲烷的空气折射率的不同特征，适用于井下绝大部分环境，但不适用于二氧化碳浓度过高的井下环境；红外光谱法利用甲烷的气体选择性吸收的特征，适用于绝大部分井下环境，其中非分散红外光谱法受水蒸气、烷烃气体干扰，需进行算法优化以减小误差，而可调谐半导体激光光谱受其他气体干扰影响较小，但两者皆需采用补偿算法来减少受温湿度影响引起的误差。最后，对不同原理的甲烷检测方法进行了技术