热点应用丨甲烷传感在煤炭开采中的应用

甲烷传感简介

目前全世界开采的大部分煤层(约60%)都是地下开采的，无法进行露天开采，因此需要使用地下开采技术，工人必须进入密闭空间工作。这就可能存在矿井瓦斯中甲烷(CH4)气体泄漏的危险。

矿井瓦斯是有机物转化为煤的过程中产生的一种天然产物。生成的瓦斯既以释放气体的形式存在于裂隙中，又以吸附气体的形式存在于煤的内表面。在采矿作业中，矿井瓦斯被释放，造成火灾和爆炸危险。

矿井瓦斯的主要成分为氧气(O2)、氮气(N2)、碳氧化物(COs)和甲烷(CH4)。如果在矿井中进行爆破作业，就会产生大量的一氧化碳(CO)。此外，还可能存在硫化氢。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，产生的CH4越多。

CH4(历史上被称为“沼气”)的危险在好几个世纪之前就已经为人所知了。最 早记录是1812年在英国纽卡斯尔的一座煤矿发生爆炸，导致92人死亡后，Sir Humphrey Davy尝试 用金属网来防止明火点燃沼气。这种简单形式的阻燃器开创了Davy灯的发展，可以通过火焰高度来确定CH4的浓度。

近年来，以红外吸收传感器为基础的甲烷探测器取代了传统的屏蔽灯，用于探测矿井瓦斯的积累。为了使煤矿环境更加安全，现在矿井中安装了通风空气系统，增加空气并以高流量对矿井进行通风，产生通风空气甲烷流(简称VAM)，甲烷的体积浓度在0.2-1.2%之间，这些空气会被排到大气中。

通风系统用来稀释矿井中的CH4，在煤矿中创造更安全的环境，通常将甲烷排放到大气中会对环境造成不良影响。与CH4自身相比，CH4对大气的危害是其的31倍，因此制定了很多限制排放水平的规定：这些规定要求的产品测试准确性和稳定性，爱丁堡红外传感器均可以提供和满足。

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，并在这些系统中测量甲烷的输入水平是为了：

1、产生碳排放(燃烧CH4的结果)；

2、如果CH4水平低于最 低运行水平，允许向氧化剂提供额外燃料；

3、确保CH4排放总量在可接受的限度内。爱丁堡传感器在过去30年中将红外吸收气体检测技术商业化。在VAM系统中广泛使用的可靠、准确、长期稳定性和维持低的气体敏感度产品获得了良好的声誉。

OEM解决方案

Gascard NG是一种理想的测量矿井瓦斯甲烷(CH4)的OEM传感解决方案，其设计便于集成。

可提供0-5%范围的CH4检测范围，传感器的特点是在线气压校正，以及广泛的温度补偿，因此传感器满足在全 球不同气候范围下均可使用安装。

GasCard NG有一系列不同的接口选项，包括模拟4-20 mA/0-20 mA/0-5v，RS 232通信，可选的机载局域网支持，以及用于连接继电器报警的串行接口并且支持传统的4位LCD或图形显示。

甲烷传感解决方案

除了OEM气体传感器，爱丁堡传感器多年来一直在提供基于我们专有红外传感器技术的气体分析器；已销售至全 球数万台气体分析器。

Guardian NG是挂壁式气体监测分析器，在IP 54外壳内，有完整的电源和取样泵；允许样品30米外的远程采集。该气体分析器可用于测量0-5%的甲烷(CH4)。具有无电压继电器报警输出，由可编程报警电平控制；通过4-20mA(或0-20mA)和RS 232接口对气体浓度进行精确的温度和压力补偿测量；以及具有密码保护的图形用户界面：不仅允许显示补偿后的气体测量，而且还允许控制气体监视器的校准和报警功能。