可燃氣體檢測技術對比與催化燃燒式可燃氣體傳感器設計分析
發(fā)布時間：2019-11-06瀏覽次數(shù)：2792返回列表
人們生活水平的提升，以天然氣、液化氣為代表的可燃氣體已經(jīng)進入了千家萬戶，為城市飲食、取暖等發(fā)揮了及其重要的作用，但同時也要看到，每年由于可燃氣使用不當而造成的爆炸等惡性事件常見于報端，可見其也是一把“雙刃劍”，搞好可燃氣體檢測系統(tǒng)對于保證人們?nèi)罕娚敭a(chǎn)安全，建設社會主義和諧社會意義重大。
一、可燃氣體基本概念
所謂“可燃氣體”，就是指能夠與空氣中的氧氣進行均勻混合，形成一定濃度的預混氣體，該氣體在遇到火源時會發(fā)生燃燒和爆炸現(xiàn)象，并釋放出大量能量氣體。可燃氣體的主要成為為烷烴類氣體，也有一些無機氣體如氫氣和一氧化碳等，在石油化工行業(yè)較易遇到。從以上不難看出，可燃氣體發(fā)生燃燒和爆炸必須滿足三個條件：可燃氣體必須具備一定的濃度，有一定量的氧氣，有足夠的熱量，這三者缺一不可。從燃燒方式來分可以區(qū)分為兩類：一類是擴散燃燒類，即通過泄露途徑，在遇到火源時的混合燃燒；另一類是可燃氣體與空氣混合發(fā)生著火燃燒，該反應較為激烈，速度也較快，且伴隨壓力。
二、可燃氣體檢測報警檢定的必要性
可燃氣體檢測報警檢定具有非常重要的價值，因為至今為止，我們由于可燃氣體發(fā)生的重要火災事故已經(jīng)非常多了，造成了較多的人員傷亡，所以，為了能夠保障我們對可燃氣體的安全使用，保障我們居民的安全，我們必須要對可燃氣體進行報警裝置的檢定，這是一個非常必要的工作。隨著我們經(jīng)濟力量的不斷壯大，我們的一些化學藥品種類正在不斷的增多，因此一些容易發(fā)生爆炸，容易在使用過程中造成毒氣泄漏的氣體越來越多，常常發(fā)生較為嚴重的事故，對人們的居住和使用安全造成了大的威脅。
本文所說的可燃氣體報警器就是為了預防有害、有毒、易燃、易爆氣體在使用過程中發(fā)生泄漏，一旦出現(xiàn)有毒氣體的泄露就能夠進行報警的裝置，在一般的報警裝置的設置中，爆炸的下線為20%LEL，一旦超過了這個數(shù)值就會進行報警，并且將所有的電源斷開，同時會將居民的通風口全部打開，能夠減緩事故發(fā)生的時間，為人們及時處理這樣的情況爭取了大量的時間，具有非常重要的價值，報警器在使用的過程中，是否具有非常可靠的功能，這直接關系到我們居民的生命安全。
現(xiàn)在我們的可燃氣體報警器的壽命也就只有4年左右，在使用的過程中，報警器的靈敏度還會不斷的下降，以至于出現(xiàn)毒氣泄漏的濃度已經(jīng)超過規(guī)定的限度時，不會啟動報警的功能，從而引發(fā)了事故的發(fā)生，人們沒有做好安全的防護措施，導致喪失了自己的生命，因此，我們可以看出，可燃氣體報警器的檢測具有非常重要的意義，及時的對報警器進行檢定，能夠保障報警器的功能可靠性和量值的準確度，能夠好的對濃度進行檢測，及時的進行報警，提醒居民進行安全的防護。
為了提高報警器的工作效率，我們已經(jīng)非常重視報警器的檢測工作，為了解決報警器在工作過程中存在的安全隱患，保障人們的生命安全，我們對于報警器的鑒定工作進行了積的宣傳，使得一些不了解相應的法律法規(guī)，不了解報警器的工作原理以及技術特性，或者對報警器安全性能重視程度不夠，致使大量的在用報警器至今未按期申報，并接受強制檢定的單位提高了對報警器的重要認識，并且，我們進行了相關的法律規(guī)定，如果發(fā)生了嚴重的事故是由于沒有報警器未按期申報檢定而失效，就會對相關的工作人員進行法律的懲罰，這項制度的實施，大的提高了工作人員的工作態(tài)度，提高了對報警器檢測的效率，具有非常重要的意義。
三、可燃氣體及其檢測
可燃氣體發(fā)生爆炸必須具備三個條件：
（1）一定濃度的可燃氣體；
（2）一定量的氧氣；
（3）有足夠熱量點燃它們的火源，缺少其中任何一個條件都不會引起火災和爆炸。
當可燃氣體和氧氣混合并達到一定濃度時，遇具有一定溫度的火源就會發(fā)生爆炸。當可燃氣體濃度低于LEL（zui低爆炸限度）時（可燃氣體濃度不足）和其濃度高于UEL（zui高爆炸限度）時（氧氣不足）都不會發(fā)生爆炸。LEL和UEL都各不相同。一般為安全起見，將在可燃氣體濃度在LEL的10％LEL稱作警告警報，而20％LEL稱作危險警報。可燃氣體檢測儀又稱LEL檢測儀。
1、半導體式傳感器
又稱固體式氣體傳感器，其原理是把電嵌入到金屬氧化物的燒結體中，由氣體吸附引起半導體電阻變化，其導電能力隨氣體濃度變化，從而從傳感器的響應電路測知氣體濃度。如以氧化錫、氧化鋅等金屬氧化物為主要成分的燒結體，一般因化學成分偏離化學計量比而呈現(xiàn)n型半導體特性，一旦與碳氫化合物、酒精等可燃性氣體或一氧化碳、氨等有毒氣體總稱還原性氣體相接觸，由燒結體對可燃氣體的吸附作用而產(chǎn)生的導電性能的變化，其導電能力隨這些氣體濃度而變化。
這種傳感器的特點是壽命長，通常可達到l0年或長；不易中毒、在高濃度下也不易損壞；可用于有毒有害或可燃氣體的檢測。但這種傳感器很難對特定氣體敏感，常用于對混合氣體進行檢測。
2、催化燃燒式檢測器
催化燃燒式檢測儀是常見的以LEL方式測量可燃氣體的檢測儀。其原理是以惠斯通電橋作為檢測單元。在這其中的一個鉑金絲電橋上涂有催化燃燒物質(zhì)，不論何種易燃氣體，只要它能夠被電引燃，鉑金絲電橋的電阻就會由于溫度變化發(fā)生改變，這種電阻變化同可燃氣體濃度成一定比例，通過儀器的電路系統(tǒng)和微處理機可以計算出可燃氣體的濃度。直接測量可燃氣體的體積濃度的熱導式VOL檢測儀也可以在市場上得到，LEL／VOL合二為一的檢測儀也已出現(xiàn)。VOL可燃氣體檢測儀特別適合在氧氣不足的環(huán)境中測量可燃氣體的體積濃度（VOL）。
四、催化燃燒式可燃氣體傳感器設計分析
1、使用催化劑材料
此法對于催化劑要求較高，可以區(qū)分為貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑，目前對于貴金屬催化劑研究已相對成熟，但其缺點是價格較為昂貴，耐熱性也較差。后者非金屬催化劑越來越受到人們的重視，研究潛力較大。針對貴金屬催化劑的缺陷，四氧化三鈷、二氧化錳、氧化鐵等氧化物催化劑越來越受到大家關注，此類催化劑活性強，尤其以氧化鐵為zui，具有選擇性好、穩(wěn)定性好的特點。
此外，常用的催化劑還有Pt、Pd、Rh、Au等貴金屬氧化物，活性成分質(zhì)量分數(shù)一般為0.10%至0.50%，氧化催化劑載體通常有二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈰、二氧化鈦等，尤其以氧化鋁為zui，在其中引入鎂鋯離子等，可以較好的改善氧化鋁的催化性能。
2、基本原理
該傳感器主要是通過催化燃燒來實現(xiàn)可燃氣體測量的方法，其由2個固定電阻構成惠斯登橋路，當可燃氣體進行擴散至檢測元件時，無焰燃燒開始，其反應熱量將會使Pt絲電阻增大，此時電橋便會輸出變化電壓信號，此信號必然與可燃氣體濃度成正比。采用此法的優(yōu)點是：一是反應較為準確，選擇性好；二是穩(wěn)定性好，能實現(xiàn)定量檢測，誤報的可能性較小；三是壽命約為3年，時間較長。
一、可燃氣體基本概念
所謂“可燃氣體”，就是指能夠與空氣中的氧氣進行均勻混合，形成一定濃度的預混氣體，該氣體在遇到火源時會發(fā)生燃燒和爆炸現(xiàn)象，并釋放出大量能量氣體。可燃氣體的主要成為為烷烴類氣體，也有一些無機氣體如氫氣和一氧化碳等，在石油化工行業(yè)較易遇到。從以上不難看出，可燃氣體發(fā)生燃燒和爆炸必須滿足三個條件：可燃氣體必須具備一定的濃度，有一定量的氧氣，有足夠的熱量，這三者缺一不可。從燃燒方式來分可以區(qū)分為兩類：一類是擴散燃燒類，即通過泄露途徑，在遇到火源時的混合燃燒；另一類是可燃氣體與空氣混合發(fā)生著火燃燒，該反應較為激烈，速度也較快，且伴隨壓力。
二、可燃氣體檢測報警檢定的必要性
可燃氣體檢測報警檢定具有非常重要的價值，因為至今為止，我們由于可燃氣體發(fā)生的重要火災事故已經(jīng)非常多了，造成了較多的人員傷亡，所以，為了能夠保障我們對可燃氣體的安全使用，保障我們居民的安全，我們必須要對可燃氣體進行報警裝置的檢定，這是一個非常必要的工作。隨著我們經(jīng)濟力量的不斷壯大，我們的一些化學藥品種類正在不斷的增多，因此一些容易發(fā)生爆炸，容易在使用過程中造成毒氣泄漏的氣體越來越多，常常發(fā)生較為嚴重的事故，對人們的居住和使用安全造成了大的威脅。
本文所說的可燃氣體報警器就是為了預防有害、有毒、易燃、易爆氣體在使用過程中發(fā)生泄漏，一旦出現(xiàn)有毒氣體的泄露就能夠進行報警的裝置，在一般的報警裝置的設置中，爆炸的下線為20%LEL，一旦超過了這個數(shù)值就會進行報警，并且將所有的電源斷開，同時會將居民的通風口全部打開，能夠減緩事故發(fā)生的時間，為人們及時處理這樣的情況爭取了大量的時間，具有非常重要的價值，報警器在使用的過程中，是否具有非常可靠的功能，這直接關系到我們居民的生命安全。
現(xiàn)在我們的可燃氣體報警器的壽命也就只有4年左右，在使用的過程中，報警器的靈敏度還會不斷的下降，以至于出現(xiàn)毒氣泄漏的濃度已經(jīng)超過規(guī)定的限度時，不會啟動報警的功能，從而引發(fā)了事故的發(fā)生，人們沒有做好安全的防護措施，導致喪失了自己的生命，因此，我們可以看出，可燃氣體報警器的檢測具有非常重要的意義，及時的對報警器進行檢定，能夠保障報警器的功能可靠性和量值的準確度，能夠好的對濃度進行檢測，及時的進行報警，提醒居民進行安全的防護。
為了提高報警器的工作效率，我們已經(jīng)非常重視報警器的檢測工作，為了解決報警器在工作過程中存在的安全隱患，保障人們的生命安全，我們對于報警器的鑒定工作進行了積的宣傳，使得一些不了解相應的法律法規(guī)，不了解報警器的工作原理以及技術特性，或者對報警器安全性能重視程度不夠，致使大量的在用報警器至今未按期申報，并接受強制檢定的單位提高了對報警器的重要認識，并且，我們進行了相關的法律規(guī)定，如果發(fā)生了嚴重的事故是由于沒有報警器未按期申報檢定而失效，就會對相關的工作人員進行法律的懲罰，這項制度的實施，大的提高了工作人員的工作態(tài)度，提高了對報警器檢測的效率，具有非常重要的意義。
三、可燃氣體及其檢測
可燃氣體發(fā)生爆炸必須具備三個條件：
（1）一定濃度的可燃氣體；
（2）一定量的氧氣；
（3）有足夠熱量點燃它們的火源，缺少其中任何一個條件都不會引起火災和爆炸。
當可燃氣體和氧氣混合并達到一定濃度時，遇具有一定溫度的火源就會發(fā)生爆炸。當可燃氣體濃度低于LEL（zui低爆炸限度）時（可燃氣體濃度不足）和其濃度高于UEL（zui高爆炸限度）時（氧氣不足）都不會發(fā)生爆炸。LEL和UEL都各不相同。一般為安全起見，將在可燃氣體濃度在LEL的10％LEL稱作警告警報，而20％LEL稱作危險警報。可燃氣體檢測儀又稱LEL檢測儀。
1、半導體式傳感器
又稱固體式氣體傳感器，其原理是把電嵌入到金屬氧化物的燒結體中，由氣體吸附引起半導體電阻變化，其導電能力隨氣體濃度變化，從而從傳感器的響應電路測知氣體濃度。如以氧化錫、氧化鋅等金屬氧化物為主要成分的燒結體，一般因化學成分偏離化學計量比而呈現(xiàn)n型半導體特性，一旦與碳氫化合物、酒精等可燃性氣體或一氧化碳、氨等有毒氣體總稱還原性氣體相接觸，由燒結體對可燃氣體的吸附作用而產(chǎn)生的導電性能的變化，其導電能力隨這些氣體濃度而變化。
這種傳感器的特點是壽命長，通常可達到l0年或長；不易中毒、在高濃度下也不易損壞；可用于有毒有害或可燃氣體的檢測。但這種傳感器很難對特定氣體敏感，常用于對混合氣體進行檢測。
2、催化燃燒式檢測器
催化燃燒式檢測儀是常見的以LEL方式測量可燃氣體的檢測儀。其原理是以惠斯通電橋作為檢測單元。在這其中的一個鉑金絲電橋上涂有催化燃燒物質(zhì)，不論何種易燃氣體，只要它能夠被電引燃，鉑金絲電橋的電阻就會由于溫度變化發(fā)生改變，這種電阻變化同可燃氣體濃度成一定比例，通過儀器的電路系統(tǒng)和微處理機可以計算出可燃氣體的濃度。直接測量可燃氣體的體積濃度的熱導式VOL檢測儀也可以在市場上得到，LEL／VOL合二為一的檢測儀也已出現(xiàn)。VOL可燃氣體檢測儀特別適合在氧氣不足的環(huán)境中測量可燃氣體的體積濃度（VOL）。
四、催化燃燒式可燃氣體傳感器設計分析
1、使用催化劑材料
此法對于催化劑要求較高，可以區(qū)分為貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑，目前對于貴金屬催化劑研究已相對成熟，但其缺點是價格較為昂貴，耐熱性也較差。后者非金屬催化劑越來越受到人們的重視，研究潛力較大。針對貴金屬催化劑的缺陷，四氧化三鈷、二氧化錳、氧化鐵等氧化物催化劑越來越受到大家關注，此類催化劑活性強，尤其以氧化鐵為zui，具有選擇性好、穩(wěn)定性好的特點。
此外，常用的催化劑還有Pt、Pd、Rh、Au等貴金屬氧化物，活性成分質(zhì)量分數(shù)一般為0.10%至0.50%，氧化催化劑載體通常有二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈰、二氧化鈦等，尤其以氧化鋁為zui，在其中引入鎂鋯離子等，可以較好的改善氧化鋁的催化性能。
2、基本原理
該傳感器主要是通過催化燃燒來實現(xiàn)可燃氣體測量的方法，其由2個固定電阻構成惠斯登橋路，當可燃氣體進行擴散至檢測元件時，無焰燃燒開始，其反應熱量將會使Pt絲電阻增大，此時電橋便會輸出變化電壓信號，此信號必然與可燃氣體濃度成正比。采用此法的優(yōu)點是：一是反應較為準確，選擇性好；二是穩(wěn)定性好，能實現(xiàn)定量檢測，誤報的可能性較小；三是壽命約為3年，時間較長。
總之，我們經(jīng)濟力量的不斷提高，我們的科學技術不斷的提高，人們的生活狀態(tài)越來越好，但是在使用的過程中，必須要加強安全的管理，降低事故發(fā)生的頻率，才能夠保障人們的生命財產(chǎn)安全，才能夠有效的提高一些高科技的使用效率，才能夠加快我們的發(fā)展速度。
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