气体检测仪在工业中的合理应用

《气体检测仪在工业中的合理应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气体检测仪在工业中的合理应用（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、气体检测仪在工业中的合理应用气体检测仪在工业中的合理应用在现实情况中，安全和卫生方面的遇到的气体很多都是有机无在现实情况中，安全和卫生方面的遇到的气体很多都是有机无机气体的混合物。只是由于各种原因，目前我们对于有毒有害气体机气体的混合物。只是由于各种原因，目前我们对于有毒有害气体的认识还更多地集中于可燃气体、可以引起急性中毒的气体（硫化的认识还更多地集中于可燃气体、可以引起急性中毒的气体（硫化氢、氰氢酸等）氢、氰氢酸等） 、以及某些常见的有毒气体（一氧化碳）、以及某些常见的有毒气体（一氧化碳） 、氧气等检、氧气等检测仪上，因此，需要首先着重介绍这类检测仪，并综合目前的情况测仪上，因此，需要首先

2、着重介绍这类检测仪，并综合目前的情况对各类有毒有害（无机对各类有毒有害（无机/ /有机）气体检测仪的应用提出建议。有机）气体检测仪的应用提出建议。 有毒有害气体检测仪的分类和原理：有毒有害气体检测仪的分类和原理： 气体检测仪的关键部件是气体检测仪的关键部件是气体传感器。气体传感器。 气体传感器从原理上可以分为三大类：气体传感器从原理上可以分为三大类： A A） 利用物理化学性质的气体传感器：如半导体式（表面控制利用物理化学性质的气体传感器：如半导体式（表面控制型、体积控制型、表面电位型）型、体积控制型、表面电位型） 、催化燃烧式、固体热导式等。、催化燃烧式、固体热导式等。 B B） 利用物理性

3、质的气体传感器：如热传导式、光干涉式、红利用物理性质的气体传感器：如热传导式、光干涉式、红外吸收式等。外吸收式等。 C C） 利用电化学性质的气体传感器：如定电位电解式、迦伐尼利用电化学性质的气体传感器：如定电位电解式、迦伐尼电池式、隔膜离子电极式、固定电解质式等。电池式、隔膜离子电极式、固定电解质式等。 根据危害，我们将有毒有害气体分为可燃气体和有毒气体两大根据危害，我们将有毒有害气体分为可燃气体和有毒气体两大类。类。 由于它们性质和危害不同，其检测手段也有所不同。由于它们性质和危害不同，其检测手段也有所不同。 可燃气体可燃气体是石油化工等工业场合遇到最多的危险气体，它主要是烷烃等有机是石油

4、化工等工业场合遇到最多的危险气体，它主要是烷烃等有机气体和某些无机气体：如一氧化碳等。气体和某些无机气体：如一氧化碳等。 可燃气体发生爆炸必须具备可燃气体发生爆炸必须具备一定的条件，那就是：一定浓度的可燃气体，一定量的氧气以及足一定的条件，那就是：一定浓度的可燃气体，一定量的氧气以及足够热量点燃它们的火源，这就是爆炸三要素（如上左图所示的爆炸够热量点燃它们的火源，这就是爆炸三要素（如上左图所示的爆炸三角形）三角形） ，缺一不可，也就是说，缺少其中任何一个条件都不会引起，缺一不可，也就是说，缺少其中任何一个条件都不会引起火灾和爆炸。火灾和爆炸。 当可燃气体（蒸汽、粉尘）和氧气混合并达到一定浓当可

5、燃气体（蒸汽、粉尘）和氧气混合并达到一定浓度时，遇具有一定温度的火源就会发生爆炸。我们把可燃气体遇火度时，遇具有一定温度的火源就会发生爆炸。我们把可燃气体遇火源发生爆炸的浓度称为爆炸浓度极限，简称爆炸极限，一般用源发生爆炸的浓度称为爆炸浓度极限，简称爆炸极限，一般用%表表示。实际上，这种混合物也不是在任何混合比例上都会发生爆炸而示。实际上，这种混合物也不是在任何混合比例上都会发生爆炸而要有一个浓度范围。要有一个浓度范围。 如上右图所示的阴影部分。当可燃气体浓度低于如上右图所示的阴影部分。当可燃气体浓度低于 LELLEL（最低爆（最低爆炸限度）时（可燃气体浓度不足）和其浓度高于炸限度）时（可燃气

6、体浓度不足）和其浓度高于 UELUEL（最高爆炸限（最高爆炸限度）时（氧气不足）都不会发生爆炸。不同的可燃气体的度）时（氧气不足）都不会发生爆炸。不同的可燃气体的 LELLEL 和和UELUEL 都各不相同（参见第八期的介绍）都各不相同（参见第八期的介绍） ，这一点在标定仪器时要十，这一点在标定仪器时要十分注意。为安全起见，一般我们应当在可燃气体浓度在分注意。为安全起见，一般我们应当在可燃气体浓度在 LELLEL 的的10%10%和和20%20%时发出警报，这里，时发出警报，这里，10%LEL10%LEL 称。作警告警报，而称。作警告警报，而20%LEL20%LEL 称称作危险警报。这也就是我

7、们将可燃气体检测仪又称作作危险警报。这也就是我们将可燃气体检测仪又称作 LELLEL 检测仪的检测仪的原因。原因。 需要说明的是，需要说明的是，LELLEL 检测仪上显示的检测仪上显示的100%100%不是可燃气不是可燃气体的浓度达到气体体积的体的浓度达到气体体积的100%100%，而是达到了，而是达到了 LELLEL 的的100%100%，即相当，即相当于可燃气体的最低爆炸下限，如果是甲烷，于可燃气体的最低爆炸下限，如果是甲烷，100%LEL=4%100%LEL=4%体积浓度体积浓度（VOLVOL）. .在工作中，以在工作中，以 LELLEL 方式测量这些气体的检测仪是我们常见方式测量这些气

8、体的检测仪是我们常见的催化燃烧式检测仪。它的原理是一个双路电桥（一般称作惠斯通的催化燃烧式检测仪。它的原理是一个双路电桥（一般称作惠斯通电桥）检测单元。在这其中的一个铂金丝电桥上涂有催化燃烧物质，电桥）检测单元。在这其中的一个铂金丝电桥上涂有催化燃烧物质，不论何种易燃气体，只要它能够被电极引燃，铂金丝电桥的电阻就不论何种易燃气体，只要它能够被电极引燃，铂金丝电桥的电阻就会由于温度变化发生改变，这种电阻变化同可燃气体的浓度成一定会由于温度变化发生改变，这种电阻变化同可燃气体的浓度成一定比例，通过仪器的电路系统和微处理机可以计算出可燃气体的浓度。比例，通过仪器的电路系统和微处理机可以计算出可燃气体

9、的浓度。直接测量可燃气体的体积浓度的热导式直接测量可燃气体的体积浓度的热导式 VOLVOL 检测器也可以在市场检测器也可以在市场上得到，同时，也已经有了上得到，同时，也已经有了 LEL/VOLLEL/VOL 合二为一的检测器。合二为一的检测器。VOLVOL 可可燃检测器特别适合于在缺氧（氧气不足）的环境中测量可燃气体的燃检测器特别适合于在缺氧（氧气不足）的环境中测量可燃气体的体积（体积（VOLVOL）浓度。）浓度。 有毒气体既可以存在于生产原料中，如大多数的有机化学物质有毒气体既可以存在于生产原料中，如大多数的有机化学物质（VOCVOC） ，也可能存在于生产过程的各个环节的副产品中，如氨、一，

10、也可能存在于生产过程的各个环节的副产品中，如氨、一氧化碳、硫化氢等等。它们是对工作人员造成危害最大的危险因素。氧化碳、硫化氢等等。它们是对工作人员造成危害最大的危险因素。这种危害不仅包括立即的伤害，如身体不适、发病、死亡等等，而这种危害不仅包括立即的伤害，如身体不适、发病、死亡等等，而且包括对于人体长期的危害，如致残、癌变等等。对于这些有毒有且包括对于人体长期的危害，如致残、癌变等等。对于这些有毒有害气体的检测是我们发展中国家应当开始引起充分重视的问题。害气体的检测是我们发展中国家应当开始引起充分重视的问题。 常见有毒有害气体的常见有毒有害气体的 TWATWA（8 8小时统计权重平均值）小时统

11、计权重平均值） 、STELSTEL（1515分钟短期暴露水平）分钟短期暴露水平） 、IDLHIDLH（立即致死量）（立即致死量） （ppmppm）和）和 MACMAC（车间最（车间最大允许浓度）大允许浓度）mg/m3mg/m3。 有毒气体有毒气体 TWATWA STELSTEL IDLHIDLH MACMAC 氨气氨气 (NH3)(NH3) 2525 3535 500500 3030 一氧化碳一氧化碳(CO)(CO) 2525 - - 15001500 3030 氯气氯气 (Cl2)(Cl2) 0.50.5 1 1 3030 1 1 氰化氢氰化氢 (HCN)(HCN) 1010 4.74.7

12、5050 0.30.3 硫化氢硫化氢(H2S)(H2S) 1010 1515 300300 1010 一氧化氮一氧化氮 (NO)(NO) 2525 - - 100100 - - 二氧化硫二氧化硫(SO2)(SO2) 2 2 5 5 100100 1515 随气体种类不同，其随气体种类不同，其 TWATWA、STELSTEL、IDLHIDLH、MACMAC 等值会有一定等值会有一定的不同的不同 目前，对于特定的有毒气体的检测，我们使用最多的是专用目前，对于特定的有毒气体的检测，我们使用最多的是专用气体传感器。它可以包括上面。所列的所有气体传感器，也包括前气体传感器。它可以包括上面。所列的所有气体

13、传感器，也包括前两章所介绍的光离子化检测仪。其中，检测无机气体最为普遍、技两章所介绍的光离子化检测仪。其中，检测无机气体最为普遍、技术相对成熟、综合指标最好的方法是定电位电解式方法，也就是我术相对成熟、综合指标最好的方法是定电位电解式方法，也就是我们常说的电化学传感器。们常说的电化学传感器。 电化学传感器的构成是：将两个反应电极电化学传感器的构成是：将两个反应电极- -工作电极和对电极以工作电极和对电极以及一个参比电极放置在特定电解液中（如上图如示）及一个参比电极放置在特定电解液中（如上图如示） ，然后在反应电，然后在反应电极之间加上足够的电压，使透过涂有重金属催化剂薄膜的待测气体极之间加上足

14、够的电压，使透过涂有重金属催化剂薄膜的待测气体进行氧化还原反应，再通过仪器中的电路系统测量气体电解时产生进行氧化还原反应，再通过仪器中的电路系统测量气体电解时产生的电流，然后由其中的微处理器计算出气体的浓度。的电流，然后由其中的微处理器计算出气体的浓度。 目前，可以检测到特定气体的电化学传感器包括：一氧化碳、目前，可以检测到特定气体的电化学传感器包括：一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、氨气、氯气、氰氢酸、硫化氢、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、氨气、氯气、氰氢酸、环氧乙烷、氯化氢等等。环氧乙烷、氯化氢等等。 检测检测 VOCVOC 检测检测 器可以使用前章介绍的光器可以使用前章介绍

15、的光离子化检测器。氧气也是在工业环境中，尤其是密闭环境中需要十离子化检测器。氧气也是在工业环境中，尤其是密闭环境中需要十分注意因素。一般我们将氧气含量超过分注意因素。一般我们将氧气含量超过23.5%23.5%称为氧气过量称为氧气过量( (富氧富氧) )，此时很容易发生爆炸的危险；而氧气含量低于此时很容易发生爆炸的危险；而氧气含量低于19.5%19.5%为氧气不足（缺为氧气不足（缺氧）氧） ，此时很容易发生工人窒息、昏迷以至死亡的危险。正常的氧气，此时很容易发生工人窒息、昏迷以至死亡的危险。正常的氧气含量应当在含量应当在20.9%20.9%左右。氧气检测仪也是电化学传感器的一种。左右。氧气检测仪

16、也是电化学传感器的一种。 目前在选择有毒有害气体检测仪时的问题：目前在选择有毒有害气体检测仪时的问题： 在我国，由于历史在我国，由于历史和认识上的原因，我们在选用各类检测仪时存在的问题还比较多，和认识上的原因，我们在选用各类检测仪时存在的问题还比较多，具体体现在：具体体现在： 1 1） 对可燃气体的检测重于对有毒气体的检测。对可燃气体的检测重于对有毒气体的检测。 2 2） 对可能引起急性中毒气体的检测重于对可能引起慢性中毒对可能引起急性中毒气体的检测重于对可能引起慢性中毒的气体的检测。的气体的检测。 由于众多可燃气体泄漏所引起的爆炸事故的血的教训，使人们由于众多可燃气体泄漏所引起的爆炸事故的血的教训，使人们对于可燃气体检测十分重视，可以讲，任何一个石化、化工厂，绝对于可燃气体检测十分重视，可以讲，任何一个石化、化工厂，绝大多数的危险气体检测仪都是大多数的危险气体检测仪都是 LEL