甲烷催化元件调出安表管理目录了吗
- 教育综合
- 2024-06-17 17:44:37
催化燃烧甲烷元件为什么选用空气中甲烷标准气样标定,而不是以氮气为平衡气的的甲烷标气?
催化燃烧过程在化学反应过程中,利用催化剂降低燃烧温度,加速有毒有害气体完全氧化的方法,叫做催化燃烧法。由于催化剂的载体是由多孔材料制作的,具有较大的比表面积和合适的孔径,当加热到300~450℃的有机气体通过催化层时,氧和有机气体被吸附在多孔材料表层的催化剂上,增加了氧和有机气体接触碰撞的机会,提高了活性,使有机气体与氧产生剧烈的化学反应而生成CO2和H2O,同时产生热量,从而使得有机气体变成无毒无害气体。
催化燃烧装置主要由热交换器、燃烧室、催化反应器、热回收系统和净化烟气的排放烟囱等部分组成,如右图所示。其净化原理是:未净化气体在进入燃烧室以前,先经过热交换器被预热后送至燃烧室,在燃烧室内达到所要求的反应温度,氧化反应在催化反应器中进行,净化后烟气经热交换器释放出部分热量,再由烟囱排入大气。
催化燃烧装置设计时应考虑以下几方面问题:
1、气流和温度均匀分布。要使通过催化剂表面的气流和温度分布均匀,并保证火焰不直接接触催化剂表面,燃烧室必需具有足够的长度和空间。催化燃烧装置应具有良好的保温效果。炉体一般用钢结构的外壳内衬耐火材料,或用双层夹墙结构。
2、便于清洗和更换。催化剂反应器一般应设计成装卸方便的模屉结构,便于清洗和更换催化剂载体。
3、辅助燃料和助燃。催化燃烧一般采用天然气作辅助燃料,也可用燃料油、电加热等作辅助燃料。助燃一般用净化后的气体,如果净化后的气体不能作为助燃,则应引入空气助燃。
4、较高的转化速度。由于催化燃烧为不可逆的放热反应,所以,无论反应进行到什么阶段,都应在尽可能高的温度下进行,以获得较高的转化速度。但操作温度往往受某些条件的限制,如催化剂的耐热温度、高温材料的获得,热能的供应,以及是否伴有副反应等。因而实际生产中应根据实际情况恰当地选择。
催化剂
材料和载体
催化剂是一种能改变化学反应速度,而在反应前后其本身的化学性质没有改变的物质。催化剂通常是由催化活性材料和催化载体构成。催化活性材料一般是金属或金属氧化物。其中贵重金属催化剂主要有铂、钯和钌等,普通金属催化剂主要有铜、铬、镍、钒、锰、铁、钴等金属及氧化物。催化载体是多孔材料,主要作用是使活性材料具有大的体表面积。催化载体分为金属载体、陶瓷载体和炭纤维载体。金属载体一般是以镍或镍铬合金为载体做成的带、片、丸、丝等形状,通过 “电镀”或 “化学镀”(即溶液浸渍)将铂、钯镀在这些载体上,并制成便于装配、拆卸的模屉。以陶瓷为载体的催化剂,一般是以硅—铝氧化物为载体,其结构有片粒状和蜂窝状两种。一般在陶瓷结构上涂敷一层仅0.13mm厚的α-氧化铝薄层,把活性的铂、钯等金属催化剂以微晶状态沉积或分散在多孔的氧化铝薄层中,并制成便于装配、拆卸的模屉。炭纤维载体可制作成线状、毡状、网状等形状,在载体上涂敷催化活性材料,制成便于装配、拆卸的模屉。
甲烷传感器维修和基本介绍
甲烷http://jiaju.to8to.com/list/chuanganqi/
应用十分广泛,不仅应用于煤矿安全生产中,而且已经走进普通家庭。不少安全意识非常强家庭,家里用的是
http://www.to8to.com/baike/1881
的话,
http://xiaoguotu.to8to.com/list-h1s4i0
里都会安装甲烷传感器,只是大家不了解而已。今天小编就给大家介绍下甲烷传感器。甲烷传感器有固定式和便携式两种。通过字面意思,就可以猜到,家庭用到的便是固定式甲烷传感器。
甲烷传感器在煤矿安全检测系统中用于煤矿井巷,采掘工作面、采空区、回风巷道、机电峒室等处连续监测甲烷浓度,当甲烷浓度超限时,能自动发出声、光报警,可供煤矿井下作业人员,甲烷检测人员,井下管理人员等随身携带使用,也可供上述场所固定使用。
工作原理
一般采用载体催化元件为检测元件。产生一个与甲烷的含量成比例的微弱信号,经过多级放大电路放大后产生一个输出信号,送入单片机片内A/D转换输入口,将此模拟量信号转换为数字信号。然后单片机对此信号进行处理,并实现显示,报警等功能。
智能甲烷传感器
一.甲烷的敏感元件
MH-440V/D 红外气体传感器是通用型、智能型、微型传感器,该传感器利用非色散红外(NDIR)原理对空气中存在的CH4进行探测,具有很好的选择性,无氧气依赖性,性能稳定、寿命长。内置温度传感器,可进行温度补偿。该传感器是将成熟的红外吸收气体检测技术与微型机械加工、精良电路设计紧密结合,制作出的小巧型红外气体传感器。
该传感器使用方便,可直接用来替代催化燃烧元件,广泛应用于存在可燃性、爆炸性气体的各种场合。
发展
甲烷传感器是一种矿用仪器仪表,必须首先满足井下安全生产的规程,但较其他普通传感器又必须有如下主要特点:具有自动调零功能;标校可靠性更高,性能更稳定,使用更简单方便;采用高分辨率的单片机,测量的数值均准确可靠;机并具有自动稳零功能;可选择的调试菜单结构,方便调试,操作简单。现有的甲烷传感器普遍存在着功耗较大、功能单一、精确度不高的缺点,而且采用模拟电路技术,造成系统的抗干扰能力和智能化程度都很低。因此,研制便于携带、多功能、高精度和抗干扰能力强的高可靠性甲烷检测仪具有很大的应用价值。
新型的甲烷气体传感器必须具有可靠、稳定、安全的测量井下瓦斯功能,这有这样的传感器才能对预防井下安全事故起到了重要作用,也才具有推广应用的价值。
红外甲烷传感器是针对监测管道内甲烷气体浓度而研制的甲烷气体检测仪,该仪器采用红外吸收原理、扩散式采样、数字式温度补偿、一体化尘水分离器等技术,检测精度高、环境适应能力强、稳定可靠。适用于煤矿瓦斯抽放管道、瓦斯抽放泵站、加气站输气管路、瓦斯发电厂输气管路、城市煤气管路、天然气输气管路等甲烷气体检测。
甲烷传感器维修
甲烷传感器的维修比较复杂,最好交给专业人员去维修。并且甲烷传感器维修后,都要记得调校。我们以CGW型智能甲烷传感器维修为例进行介绍。
调节瓦斯传感器零电位器,把显示数值调得很大,但运行不久数值便减少到很小。分析:数值一直能正常显示变化,说明放大、v/F、微机控制、报警电路都正常,只能怀疑桥路电路。用
http://www.to8to.com/baike/826
测桥路电压3.5V,正常,把桥路电源正负端置换一下,发现显示的数值又不断变大,因此可以判断是黑白元件老化引起的故障。更换之,故障消除,用标准气体校对后即可投入井下使用。
小编给大家介绍了甲烷传感器,甲烷传感器超过一定浓度就会发生,光报警,主要用于煤矿安全生产和天然气的使用场所,比如家庭的厨房中。接着介绍了甲烷传感器的工作原理,简单来说就是采用载体催化元件为检测元件。产生一个与甲烷的含量成比例的微弱信号,经过多级放大电路放大后产生一个输出信号,在经过a/d信号转换。然后单片机对此信号进行处理,并实现显示,报警等功能。还介绍了甲烷传感器的发展,最后介绍了甲烷传感器的维修,一定记得维修后要进行调校。希望经过小编介绍,您能对甲烷传感器有个比较清晰的了解。
甲烷一氧化碳测定器 申请矿用产品安全标志需要提供哪些证件?什么流程?
查下安标网站重要通知中《矿用产品安全标志申请细则》。申办直接在网上申请,先进行企业注册,注册主要有企业信息,按要求填写注册信息,填写信息一定要与企业实际情况相一致,如果过分夸大能力,现场评审时企业信息变化比较大,企业在安标中心诚信会有污点。
信息主要内容主要包括:1、企业基本情况;2、技术人员;3、检验人员;4、生产设备;5、检验设备等。
矿用产品安全标志申请细则
第一章 总则
第一条 为规范矿用产品安全标志申请、初审相关工作,根据矿用产品安全标志管理有关规定,制定本细则。
第二条 矿用产品安全标志申请单位(以下简称申请人)应向安标国家矿用产品安全标志中心(以下简称安标国家中心)提出产品安全标志申请。
第三条 矿用产品安全标志的申请类型分为首次申请、变更申请和延续申请。
(一)首次申请。申请人对其所生产的产品首次申办安全标志时提出的申请。
(二)变更申请。安全标志在有效期内,安全标志持证单位(以下简称持证人)工商注册信息、生产条件或产品技术文件等发生变化,需要变更安全标志提出的申请。
(三)延续申请。安全标志有效期届满需要延续提出的申请。
第二章 申请条件
第四条 申请产品安全标志的申请人需具备以下条件:
(一)有营业执照并直接生产所申请的产品。
(二)有与生产矿用产品相适应的注册资金、生产规模、生产经营场所和技术能力。
(三)具备所申办产品一个及以上主要零(元)部件的生产能力,成品组装生产条件,保证产品质量的其他生产设备。
(四)具有满足生产过程控制和出厂检验的设备与条件。
(五)有满足要求的生产工艺和产品安全性能保障体系。
(六)其他有关条件。
第五条 申请安全标志的产品应满足以下条件:
(一)符合现行国家标准、行业标准和矿山安全有关规定,满足安全生产要求。
(二)采用新材料、新技术、新工艺生产的新产品应保证安全性能,经过必要的安全评估、论证,符合国家有关规定。
(三)有完整的技术文件。
(四)有供审核和检验所需的样品。
第六条 申请人申请产品安全标志时应做出以下承诺:
(一)遵守国家相关法律法规和矿用产品安全标志管理相关规定,承担违法违规的相关责任。
(二)不侵犯他人知识产权,承担因侵权引发的相关责任。
(三)提交的申请材料真实有效,提供的检验样品为申请人生产,承担由于提交虚假信息及产品引发的相关责任。
(四)积极配合安全标志技术审查、现场评审、产品检验相关工作, 自觉接受安全标志监督检查。
(五)严格按照通过安全标志技术审查备案的技术文件组织产品的生产,正确加施产品安全标志标识,承担因不严格执行技术文件或擅自变更技术文件引发的相关责任。
(六)持续稳定地保证产品质量和安全性能,承担因产品质量和安全性能缺陷引发事故带来的相关责任。
(七)承担安全标志申办及监督管理的相关费用。
第七条 申请产品属下列情况之一的,不予受理:
(一)未纳入矿用产品安全标志管理目录的产品。
(二)被最终裁定或判决属侵犯他人知识产权的产品;被诉侵犯他人知识产权,已被法院、仲裁机构或者其他行政机关立案的产品。
(三)被暂停安全标志的产品。
(四)其他不予受理的产品。
第三章 申请材料
第八条 首次申请应提交下列材料:
(一)《矿用产品安全标志申请书》,含申请人基本情况登记表、申请产品基本信息登记表。
(二)营业执照复印件,申请人为非法人的还应提交所属法人的营业执照复印件。
(三)产品申办说明,阐明产品的结构、工作原理、功能、组成配置(防爆单元、安全制动单元、非金属材料、轻合金材料等)。
(四)产品的技术文件,包括产品依据标准、图纸、使用说明书、主要零(元)部件及重要原材料明细表等。
(五)满足本细则第四条、第五条要求的自评估报告。
(六)申请产品与已取得安全标志产品属同系列的,应提交差异性说明文件。
申请人非首次申办产品安全标志,且相关信息没有变化,再次申请产品安全标志时可不必提交申请人基本情况登记表及营业执照复印件。
第九条 变更申请应根据变更内容提交下列材料:
(一)持证人工商注册信息、生产条件变更
1.《矿用产品安全标志变更申请书》;
2.变更相关证明文件及变更后的营业执照复印件。
(二)产品技术文件变更
1.《矿用产品安全标志变更申请书》;
2.变更后的相关技术文件。
第十条 延续申请应提交《矿用产品安全标志延续申请书》。
第十一条 提交的申请材料均应加盖申请人公章。
第十二条 提交的产品技术文件基本要求:
(一)产品标准
申办安全标志的产品应有明确的产品标准。产品标准可直接执行国家标准或行业标准,也可根据相关标准编制产品技术条件或企业标准。
1.执行国家或行业标准时,选用的标准应符合以下要求:
(1)标准规定的产品使用条件适合矿山实际工况;
(2)标准规范性引用文件中包含该类产品的通用安全标准;
(3)标准规定的产品性能满足《煤矿安全规程》、《金属非金属矿山安全规程》、关于设备安全使用的安全生产行业标准及相关法律法规的规定;
(4)在满足强制性规定的条件下,属安全技术要求严酷的标准。
2.执行国家标准或行业标准,但需确定具体结构、技术参数、性能要求,或某些参数超出国家标准或行业标准的产品,申请人可制定产品技术条件,作为所执行标准的必要补充。
3.无可直接选用国家标准或行业标准的产品,申请人需提交产品企业标准。
(二)产品图纸
1.提交的产品图纸种类
(1)矿用隔爆型电气产品应提交反映产品隔爆结构的全部图纸及电气原理图;本质安全型产品提交涉及本安性能的全部图纸、电气原理图、PCB板图;其他电气产品应提交产品总图、电气原理图、外壳结构图及保护装置图纸等。
(2)机械类及其他产品提交产品总图和涉及产品安全性能的图纸。复杂产品还应提交电气原理图、液压原理图、制动系统图等。
(3)系统或装置类产品提交构成框图及组成部件的相关图纸。
2.产品图纸的基本要求
产品图纸应充分反映产品的组成、结构,符合GB/T 4457~4460《机械制图》等的规定,并满足以下要求:
(1)产品名称、型号、技术参数、技术要求等应符合产品执行标准的要求;
(2)正确表达各部分的构成,明细表中应列出产品主要零(元)部件的型号、材质;
(3)防爆电气产品的隔爆结构、隔爆参数等应符合GB3836《爆炸性气体环境用电气设备》的规定;
(4)标题栏中至少有设计、审核、批准人签字。
(三)产品使用说明书
产品使用说明书应按照GB/T 9969《工业产品使用说明书总则》的要求编写,并满足以下要求:
1.标注产品依据标准;
2.明确产品用途及适用环境;
3.有详细的主要部件选配须知。对安全关联零(元)部件应列出其名称、规格型号、生产单位、安全标志编号等内容,并注明不得随意变更产品配置;对安标配套件应列出配套件的名称、规格型号,并注明必须选配安全标志有效期内且与整机匹配的部件;
4.有必要的安全警示性语句。
(四)产品主要零(元)部件及重要原材料明细表
表中应明确部件及重要原材料的名称、型号规格、生产单位,纳入安全标志管理的部件应列出安全标志的编号,纳入国家强制性认证管理的零(元)部件应列出相应的证书编号。
表中所列零(元)部件及原材料应全部纳入申请人(生产单位)的受控管理,纳入安全标志管理的安全关联部件、安标配套件和安标关键部件执行安全标志管理有关规定,并在明细表中予以明确。
第四章 初审
第十三条 安标国家中心负责对申请材料进行初审。初审主要内容包括:
(一)首次申请
1.申请人是否符合申办条件的要求;
2.申请产品是否属安全标志管理的矿用产品,是否满足申办安全标志产品的基本条件;
3.递交的申请材料是否齐全、完整;
4.其他相关内容。
(二)变更申请
1. 递交的申请材料是否齐全、完整;
2. 其他相关内容。
(三)延续申请
1. 递交的申请材料是否齐全、完整;
2.持证人及其申请延续的产品是否符合延续的基本条件;
3.其他相关内容。
第十四条 安标国家中心在5个工作日内对申请材料进行初审。
初审合格的,与申请人签订申办合同,明确安全标志申办及持有产品安全标志过程中各自的责任、权利和义务,予以受理并发出受理通知书。
初审不合格的,发出未受理通知书。申请人应在发出未受理通知书之日起30日内按要求补充申请材料,未在规定时间内补齐材料的,视为放弃申请。
第五章 附则
第十五条 延续申请需在产品安全标志有效期届满前3~6个月提出。
第十六条 申请人(持证人)应按规定支付安全标志申请费用。
[附注]下列术语和定义适用本细则:
1.主要零(元)部件
决定产品性能和功能的主要零件、部件、元器件,及系统、装置类产品的组件。
2.安全关联部件
纳入安全标志管理目录、与其他部件及产品整机有直接安全关联关系的部件。
3.安标配套件
纳入安全标志管理目录、与其他部件及产品整机无直接安全关联关系的部件。
4.安标关键部件
未被纳入安全标志管理目录,但直接决定产品整体安全性能的关键性零(元)部件。
产品正常销售时,应有安标国家中心发的安标证和检验检疫总局发的计量器具制造许可证,防爆合格证、仪表合格证及检验报告是检测中心的产品检验结论。
煤矿管理制度内容
瓦斯监控系统管理制度为了充分发挥矿井监测监控系统安全监测作用,规范监测管理,确保矿井安全生产,根据《矿井安全监测监控系统使用管理规定》,制定我矿安全监测监控使用管理制度。
1、监控设施的安装使用及维护
⑴.生产技术科在进行水平、采区和工作面设计时必须同时进行相应的监测监控设计,施工队组编制作业规程、安全技术措施时,必须按照《煤矿安全规程》要求对作业地点的监测监控设备的安装种类、数量、位置、报警断电参数设定、信号电缆和电源线敷设、控制区域等做出明确的规定,并绘制详细的设备布置图。
⑵.安全监控设备的使用单位应根据已经批准的采区设计、采掘作业规程和安全技术措施的有关内容,填写《安全监控设备申请单》并报请通风科负责人审批后,交由机电科负责执行。设备断电控制部分接线必须由施工单位或机电部门人员进行操作,监测人员现场监护。
⑶.安全监控设备电源取自采区变电所,并通过专用线路向分站供电。
安装前要做如下准备工作:
检查防爆壳内外有无锈皮、油漆脱落及锈蚀严重现象,有此情况不得下井使用。清理设备内腔的粉尘和杂物。清理接线腔和内部电器元件及连接线,要求完好齐全,各插件接触接触良好,各紧固件应齐全、完整、可靠、同一部位的螺母、螺栓规格一致。检查设备绝缘程度、合格后方可使用。
设备的安装必须按下列规定进行:
A、井下分站应置于便于观察、调试、检修、支护良好、无滴水、无杂物的地点,并且用专用箱吊挂,其显示窗高度为1.5米.瓦斯探头必须置于专用盒内垂直悬挂,距顶板(顶梁)不得大于300mm,距巷道侧壁不得小于200mm.
B、监测专用电缆必须敷设在电力电缆上方保持0.1米的距离,与管路同侧必须在管路上侧0.3米以上的距离,与同电压等级的电缆保持50mm的距离,悬挂点间距不得大于3米,中间不允许盘圈和盘“8”字型.
C、电缆连接要按规定使用接线盒,接线盒内电缆芯线要整齐,接点插接要可靠;电缆与设备连接时,要先测定设备的输出电压等级,确认无误后方可接线,各电缆及插头与设备连接要紧固。
D、系统安装完毕,通电15分钟后方可进行调试。
E、监测电缆的吊挂必须实现一条线。
⑷.安全监测系统安装完毕后,由矿总工程师组织通风、机电、生产、调度、安监等部门进行验收,合格后方可投入使用。新的水平、采区或工作面未安设监控设施或设施达不到要求的一律不得投入生产。
⑸.检修、拆除或改变监控设备关联的电气设备、电源线、控制线时,必须事先通知监控部门,若这些过程可能造成监控设备停止运转或部分监控功能丧失,还必须事先征得矿值班领导同意,并采取相应的安全措施后方能实施。
⑹.采用载体催化元件的甲烷传感器、便携式甲烷报警仪、至少每隔10天必须使用标准气样和空气样调校一次(周校);对于瓦斯涌出异常或瓦斯浓度经常处于临界状态地点的瓦斯传感器,应适当缩短标调周期;其它模拟量传感器按规定周期进行标校。瓦斯超限断电功能(断电浓度、断电范围、复电范围、复电浓度等)至少每隔10天检查测试一次。井下使用的所有瓦斯传感器至少每四个标校周期必须升井一次。进行全性能测定及相应的维护工作。其余周校可以在井下进行,每次标调要做好记录。更换井下瓦斯传感器后,要先对传感器预热,时间不少于20分钟,待示值稳定后,方可进行测量调试工作。
⑺.传感器标校必须严格按照规定程序进行,甲烷传感器标调必须使用标准气样或校验气体和流量计,标准气体采用具有国家承认资质厂家或部门所提供的各类瓦斯标准气样。
⑻.瓦斯传感器和便携式甲烷测量仪表的允许误差规定为:
CH4浓度范围在0—1.0﹪时,误差小于±0.1﹪;
⑼.井下分站、传感器 、断电仪、电缆等监控设备,分属于采掘生产区域内的,由采掘队组管理并由监测组向采掘队组办理移交手续。其它无人作业地点(如矿井总回风道、瓦斯尾巷、空巷等)由监测组管理。采掘面的传感器,只能由采掘队班组长一人挪移。设备、电缆如有损坏、丢失必须及时报监测组进行修复或补充(同时追究责任,对于损坏、丢失的设备按价赔偿)。队组搬家时要提前通知监测组办理移交手续,将其移交给监测组管理。
⑽.监测组要建立定期巡检制度,至少每旬应对井上下监控设备、信号电缆、分站等进行一次全面的检查、检查结果填入巡检记录。瓦斯检查员(监控人员)必须对当班辖区内的监控设备的完好情况和运行情况至少进行一次全面检查。瓦检员在每次检查瓦斯的时候,必须使用光学瓦检仪与甲烷传感器显示数据进行对照,将对照结果记录在版板及图表上并汇报通风科。当两者误差大于允许误差时,先以读数较大者为依据采取措施,同时通风科应立即将超差传感器的地点通知监测组值班人员,由监测组值班干部安排维修人员下井,在8小时内对两种设备调校处理完毕。
⑾.相关调校设备及器材齐全,按井下使用瓦斯传感器数量每10台不少于一套校验装置配置。
⑿.严格瓦斯监控系统断电后井下设备的复电程序。凡因瓦斯浓度超限而切断电源的电气设备,严禁自动复电,只有在传感器监测瓦斯浓度降到规定浓度以下,且经现场瓦检员检查核实后,方可由值班领导下达复电命令,否则按违章追查处理。
⒀.瓦斯传感器的拆除或监控设备的停用,必须事先报请矿总工程师同意,并履行相应的报批手续。监控机房要严格中心站主机内的定义设定,井下无需监控地点的瓦斯传感器在当班拆除后,必须当班将其注销;新投入使用的瓦斯传感器,必须及时在软件中做好定义设定,以确保传感器正常,数据准确;否则,不得投入使用。当监控设备发生故障时必须及时进行处理,并填写监控装置故障记录表,故障期间瓦检员必须加强故障地点的瓦斯检查,具体故障分为当班处理及当天处理:
需要当班处理完的故障有:
A、瓦斯传感器故障;
B:因通风设施损坏或其它非故障原因造成瓦斯传感器报警:
C:系统所配接的所有分站通讯中断;
D:分站运行状态在中心站显示不稳;
E:因监控电缆短路或传输电缆断开,造成无数据信号或传输失败等。
需要当天处理完的故障有:
A、中心站主软件损坏:(要求备机时刻处于完好待命状态,同时及时汇报矿产公司,矿要积极与厂家联系组织处理)
B、机房设备故障:
C、井下分站故障等。
⒁.凡掘进到位的工作面,没有形成全负压通风系统的独头工作面,监控设施不得回收。
⒂、加强监控系统的管理,要建立设备台帐,反映设备使用维护状态,使用设备必须建档,井下连续使用6个月的设备必须升井检修,并且要有详细的记录。
⒃.监测组负责采掘生产工作面监控线的延接和逐段回收工作,并作好记录,多余电缆必须妥善缠绕在专用电缆盘上。
2、地面中心站管理制度
A.地面中心站每班至少应有2名值班员值班,地面机房值班人员应忠于职守,遵章守纪,严格按《煤矿安全规程》规定设置好各面的测点定义,任何人不得擅自变更。
B.认真监视终端机屏幕所显示的各种信息,详细记录系统各部分的运行状态,认真填写出中心站日志,统计当班井下分站、瓦斯传感器信号传输的故障情况,及时汇报矿值班人员和通风科。
C.值班人员必须对当日获得的信息进行分析整理,将主要情况、问题及处理意见写在监测日报上,打印并报送通风科、矿长、总工程师审阅。
D、值班人员对瓦斯变化异常地点要详细跟踪监视。
E、值班人员配合好监测工搞好系统的调整工作。
值班人员要穿洁净工作服,拖鞋,不得将磁性和带静电材料绒线和有灰尘的物品带进机房,保持室内文明卫生.
F.中心站主机严禁将有病毒的软盘插入运行。
G、非值班人员严禁操作中心站主机。
3、矿长、总工程师、通风科长应经常通过终端了解井下通风安全情况,组织有关专业人员分析研究矿井监测系统获取的信息,结合井下采掘动态,掌握瓦斯变化规律。
4、监测中心所获取的技术资料应保存三年以上,对井下事故状态的记录,并有长期保存。并建立相应的监测监控技术资料管理和归档保存制度。
5、通风科应建立以下图纸、台帐及报表:
⑴安全监测设备布置和断电点控制接线图,图上注明:传感器、声光报警器、断电器、分站、电源等设备的位置、型号、断电范围、传输电缆及有关通风设施、风流方向、风量等。该图按季绘制,按月修改,由监测机构保存,每季送矿产公司一份;
⑵安全监测监控设备(仪器)台帐;
⑶瓦斯监控设备故障登记表;
⑷瓦斯监控设备检修记录表;
⑸瓦斯监控系统巡回检查记录;
⑹矿井瓦斯监测监控中心站运行日志;
⑺矿井安全监测日报表;
⑻矿井安全监控设备使用情况月报,季报表。
6、安全监测员(包括干部)必须经过安全监测和矿井通风专业的培训,并经过有关部门考核取得资格证后方可上岗。
7、通风安全监测设施严禁超期服役或带病运转。符合下列条件的应按有关程序办理报废手续。
⑴设备老化、技术落后或超过年限的老旧设备;
⑵通过修理,虽能恢复精度和性能,但不如更新经济的;
⑶严重损坏,无法修理或修理后无法恢复精度和性能的;
⑷严重失爆,而不能修复的;
⑸国家或有关部门规定应该淘汰的设备。
8、关于处罚标准:
⑴损坏设备除按价赔偿外根据影响情况给于一定处罚。
⑵电缆要吊挂整齐,传感器按要求吊挂,未按标准执行处罚500元。
⑶采掘区域电缆有一处损坏处罚200元。
⑷分站电源禁止私自停电,对于私自停电处罚200元。
⑸对于主通讯电缆撞坏一处处罚1000元。
在制备敏感元件时,应该考虑哪些因素
氧化物半导体甲烷敏感元件的研究进展摘要:介绍了氧化物半导体甲烷气体敏感元件的工作机理,论述了改善氧化物半导体甲烷气敏传感器性能的几种途径。采用加入催化剂、控制材料的微细结构、利用新制备工艺和表面修饰等新方法、新技术可提高氧化物半导体甲烷气敏元件的灵敏度、选择性、响应和恢复特性、稳定性。
关键词:甲烷;传感器;半导体氧化物
中图分类号:TP212.2 文献标识码:A
一、前言
甲烷是一种工业和民用上应用十分广泛的气体,但由于与氧气混合达到一定浓度后具有易燃易爆的性质,所以开发一种成本低、灵敏度高、选择性好、性能稳定的甲烷传感器成了一个热点。近年来对甲烷传感器已有不少研究,主要有光干涉甲烷传感器、金属氧化物半导体气敏传感器、红外吸收型光纤甲烷传感器和电化学式甲烷传感器。相对其它类型的甲烷传感器,金属氧化物半导体气敏传感器成本较为低廉,人们更热衷于对其的研究。本文从金属氧化物半导体甲烷气体传感器工作机理讲起,着重论述了改进这类甲烷传感器敏感性能的几种途径。
二、氧化物半导体甲烷传感器的工作机理
氧化物半导体甲烷传感器主要以氧化物半导体为基本材料,使气体吸附于该氧化物表面,利用由此而产生的电导率变化测量气体的成分和浓度。氧化物半导体甲烷传感器由于具有灵敏度高、响应速度快,生产成本低等优点,发展非常迅速,主要有氧化锡 、氧化锌、氧化钛、氧化钴、氧化镁、γ-氧化铁等类型,其工作机理模型主要有以下三种:
1、表面吸附机理
由于半导体与吸附分子间的能量差,半导体表面吸附气体分子后,在半导体表面和吸附分子之间将发生电荷重排。对于如SnO2 、TiO2等N型半导体,如果吸附的是还原性的甲烷气体,这时电子由甲烷向半导体表面转移,使半导体表面的电子密度增加,从而使电阻率下降。
2、晶界势垒模型
晶界势垒模型认为,氧化物粒子之间的接触势垒是引起气敏效应的根源。通常情况下,晶界吸附着氧,形成高势垒,电子不能通过它而移动,故电阻较大。如果与甲烷气体接触,由于氧的减少,势垒降低,电子移动变得容易,电导率增加,电阻率下降。
3、吸附氧理论
吸附氧理论是表面吸附机理和晶界势垒模型两者的结合,是目前公认较好的理论。当半导体表面吸附了氧这类电负性大的气体后,半导体表面就会丢失电子,这些电子被吸附的氧俘获 ,其结果是N型半导体阻值减小。反应如下:
(1)
式中, —吸附的氧。当半导体材料置于空气中时,其表面吸附的氧是、 、 之类的负电荷,当与甲烷气体反应时,有如下反应:
4 2 (2)
上式表明,被氧俘获的电子释放出来,这样半导体表面载流子浓度上升,从而半导体表面电阻率减小。
三、氧化物半导体甲烷传感器的研究进展
尽管甲烷是分子结构最简单的一种碳氢气体,但由于其结构的对称性,导致了分解的困难,自燃温度点高和活性低,进而导致了传感器对它的灵敏度低。人们对气敏氧化物半导体的研究主要以提高氧化物的对甲烷的灵敏度、选择性、快速响应和恢复能力以及其工作的稳定性为主要内容。为此研究者主要在以下几个方面开展研究。
1、在半导体甲烷敏感材料中添加催化剂
根据晶界势垒模型和吸附氧理论,氧化物半导体对甲烷的探测实质上是氧气和甲烷气体在半导体表面吸附和进行化学反应的过程。过渡金属,特别是贵金属如Pd、Au、Pt具有良好的催化特性,对甲烷与氧气化学反应速度有极其重要的作用, 能有效地提高半导体元件的灵敏度和响应时间,因此被广泛地用于掺杂以提高元件的敏感特性。A.Licciulli〔2〕等利用溶胶-凝胶法制备SnO2薄膜的过程中,发现薄膜在掺锇(Os)后明显地提高了灵敏度,其最佳灵敏度的工作温度为250℃,比纯SnO2薄膜对甲烷的工作温度要低220℃,降低了能耗和燃烧爆炸的危险。
据报道,Jae Chang Kim〔3〕等在以Al2O3为助催化剂的情况下,在SnO2(Ca ,Pt)的气敏半导体材料掺入Pd催化剂,大大提高了气敏传感器的性能。在685K工作温度下,其对甲烷的灵敏度超过了含同样数量的Pt、Rh或Ni催化剂的SnO2,同时也超过了直接掺入同样数量的Pd 的SnO2气敏材料。这主要是由于Pd或PdO颗粒在助催化剂Al2O3的作用下高度分散,充分发挥了Pd对甲烷气体氧化的催化作用。通常在氧化物半导体中加入稀土金属元素对甲烷的灵敏度、选择性等性能没有提高,甚至具有抑制的作用[4]。而在半导体氧化物中加入金属氧化物可以改善其电性能和稳定性。在SnO2加入少量的Sb2O3可以稳定其电阻[5],这样就保证了半导体氧化物在热处理和加热工作中稳定性,减少了误动作的可能;此外,加入MgO、CaO、PbO可以加快对甲烷等气体吸附速度[4]。L.Y.Sun〔6〕等研究了用Pd和一些氧化物如MgO掺杂到SnO2-In2O3-TiO2基中,利用此法制备的直热式CH4气敏传感器具有高的灵敏特性和低的能耗。
2、控制甲烷敏感材料的微细结构
试验和理论表明,尺寸效应对气体传感器的选择性有明显的影响。材料颗粒越细,灵敏度越高,纳米级氧化物颗粒具有巨大的理化面积,因而表现出许多特性,如表面效应,量子尺寸效应等。气敏材料纳米化后,可提高材料对气体的敏感度,从而减少材料的用量。Soon-Don Choi〔7〕等利用湿化学方法向SnO2薄膜中注入K-、Mg-、Ca-碱土金属元素离子,发现在热处理时Ca-有助于抑制晶粒长大,从而提高了薄膜的比表面积,进而提高了薄膜对甲烷的灵敏度,而K-则与Mg-的作用相反。
3、采用新的工艺制备半导体甲烷敏感元件
自1997年开始,SnO2薄膜的各种制备新方法相继获得成功,例如利用溶胶—凝胶技术制备的纳米晶多孔SnO2薄膜,利用激光蒸发技术制备的纳米晶SnO2薄膜,使用金属有机化学气相沉积法(MOVCD)并以四乙基锡作为有机金属源制备的SnO2薄膜,采用等离子激活化学气相沉积法制备的非晶SnO2膜,采用脉冲激光溅射法并分别以SnO2和纯Sn为靶制备配SnO2膜,应用脉冲激光烧蚀制备SnO2薄膜以及采用RGTO、室温直流(CD)溅射、射频(RF)溅射技术制备SnO2薄膜。
H.tetercyz〔8〕等利用低温共烧技术制备了SnO2薄膜气敏元件,其包括四层开孔低温共烧陶瓷、Pt加热电极、金电极和SnO2薄膜气敏层,它们以一定的形式重迭。该元件耗能低,而且更重要的是其对甲烷的灵敏度要比标准的以氧化铝为基体的敏感元件高得多。
Bong-Ki Min〔9〕等人研究了利用离子束溅射技术(IBS)在二氧化硅基体上溅射制备SnO2薄膜,成膜质量好,附着力强,对还原性气体的灵敏度高,稳定性好。
Jung-Hoon Sung [10]等利用共沉淀法制备了掺Pd的SnO2/Au厚膜气敏传感器,发现对甲烷有很高灵敏度和选择性显著提高。这是由于该法将晶粒的尺寸控制在90 Å左右,很好地满足LD=0.4D方程[11]—其中,LD为德拜长度,D为晶粒尺寸,在其实验中LD为37Å。
4、对半导体甲烷敏感材料进行表面修饰
研究表明对气敏元件进行表面修饰可以改善气敏元件的特性,为了提高对甲烷气体的选择性,排除其他气体的干扰,可以在氧化锡表面覆盖一层分子筛过滤膜或催化层。L.Y.Su等在制备 SnO2-In2O3-TiO2基直热式CH4气敏传感器时[6],发现在敏感元件表面涂覆一层4A分子筛后,有利于对甲烷的灵敏度的提高,同时也降低了CO、C2H5OH、H2等气体对其的干扰,这样也就改善了敏感元件对甲烷的选择性。这主要考虑到甲烷和其他干扰气体的具有不同分子直径和化学极性,4A分子筛对极性气体具有吸附作用,因而极性气体不能通过分子筛到达敏感元件表面,对于分子直径比分子筛孔径大的气体则被挡在分子筛外面,不能与敏感元件接触发应,这样就排除了其他气体对甲烷的干扰。
Lucio de Angelis〔12〕等人在SnO2气敏膜上面覆盖一层以Pt /Al2O3为基体的催化过滤膜,发现该传感器对浓度为0.25%甲烷的识别不受到浓度为0.2%酒精的影响,提高了甲烷的选择性。这主要归因于醇类、H2、CO等气体极易在含Pt的a-Al2O3催化层表面燃烧氧化,而甲烷相对稳定,仅在SnO2与催化剂相互作用时才发生氧化。但同时, Pt在a-Al2O3载体中迁移并进入敏感材料,使传感器电阻升高,造成传感器不稳定,这样监测仪器报警点就会大大漂移。为了解决这个问题,就必须把催化层和敏感层隔离开来,且要求隔离层不影响敏感层的阻值和性能。于是,易家宝在催化层和敏感层之间再涂覆一层致密的a-Al2O3来阻止Pt的转移,发现器件的稳定性有了很大的提高,但这也使元件对甲烷灵敏度有所降低[13]。
5、开发复合型金属氧化物半导体甲烷敏感元件
吴兴惠等提出了一种提高氧化物半导体气敏元件灵敏度的方法原理,此法可实现灵敏度的倍增,即互补倍增原理[14]。利用此原理构成的气敏元件称为互补倍增气敏元件,如图1。按其导电类型,其组合可以是n-n、p-p、n-p形式。其研究表明,在适当条件下,整体气敏元件的灵敏度等于构成它的n、p两种敏感体各自灵敏度的乘积。此外这种气敏元件还可以提高选择性和热稳定性,减少零点漂移。Wang Yude〔15〕等将不同的气敏材料A(纯SnO2、4%WO3、1.5%Sb2O3、CdSnO3和0.8%Pt)和气敏材料B(SnO2、4%Sb2O3、30%In2O3、2.5%CaO及1.5%SiO2)组成了n+n互补倍增气敏元件。
其实验结果表明,该气敏元件对甲烷具有较A或B单一气敏元件更高的灵敏度,而对C2H5OH、液化气的灵敏度要比单一气敏元件差,体现了很好的选择性,同时其零点漂移要比单一的N型半导体气敏元件小得多。
四、结论与展望
以SnO2等氧化物为敏感材料的微结构气敏传感器已成为当前甲烷气敏传感器研制开发的主流,并通过掺杂金属、金属阳离子、金属氧化物或形成复合型、多组分氧化物等方法来提高其对甲烷气敏特性和选择性。此外,微机电系统技术在传感器制造领域的加盟,也为开发出高灵敏度、高分辨率、响应速度快、成本低、能耗小的甲烷气敏传感器奠定了良好的基础,进一步实现气体检测及监测的智能化和集成化。
展开全文阅读
下一篇
返回列表