深圳市索富通实业有限公司

技术支持
您目前的位置:网站深圳市索富通实业有限公司 >> 技术支持 >> 浏览内容

乙炔场所的可燃气体探测器选型及安装使用的对策

时间:2019年08月19日信息来源:本站原创 点击:次 【字体:

    要:
分析了乙炔气体的火灾爆炸危险性, 结合国内乙炔可燃气体探测器使用现状, 通过乙炔气体探测的各种常用传感器优缺点的对比, 提出乙炔场所的可燃气体探测器选型及安装使用的对策。
乙炔气是工业生产的重要原料, 广泛应用于焊接切割作业上, 同时也广泛应用于化工行业, 如合成树脂、合成橡胶、合成纤维和有机溶剂等。但乙炔的化学性质极为活泼, 能与许多物质发生化学反应, 衍生出上千种有机化合物。乙炔的生产、储存和使用属于甲类火灾危险性类别, 火灾危险性大, 因此防火防爆问题十分重要。
目前, 虽然在一些乙炔的生产、充装和储存站 (场) 都设置了一些探测乙炔的可燃气体探测器, 但从近几年消防检查情况看, 设备的运行状况不是很理想。本文全面分析了乙炔气体探测的火灾爆炸危险性、乙炔可燃气体探测器在使用过程存在的主要问题, 通过对比几类乙炔气体探测常用传感器优缺点, 探讨乙炔可燃气体探测器的选型及安装使用问题。

1 乙炔的火灾爆炸危险性

乙炔又名电石气, 分子式C2H2, 分子量26.04。纯乙炔是无色无味的气体, 工业用的乙炔因含有硫化氢 (H2S) 和磷化氢 (PH3) 等杂质, 故具有特殊的刺激性臭味和一定毒性。乙炔微溶于水, 能溶于苯、汽油, 易溶于丙酮 (C3H6O) 。由于乙炔具有碳碳叁键化学结构, 化学性质非常活泼, 能发生聚合、分解、加成、取代等反应, 所以容易发生火灾爆炸。乙炔气体的火灾爆炸危险性:
(1) 爆炸极限范围宽。乙炔的爆炸极限很宽, 在空气中的爆炸极限为2.5%~100%, 是各类危险品中爆炸极限最宽的一种。
(2) 点火能量低。乙炔的点火能量在各级危险物品中也是最小的, 在常压下其浓度为7.73%时, 乙炔与空气的混合气体, 最小点火能量是0.02 m J;乙炔与氧气的混合气体, 最小点火能量只有0.000 3 m J。
(3) 与空气混合物的自燃点比较低。乙炔的自燃点随着浓度和压力的变化而变化, 乙炔的浓度越高, 压力越大, 自燃点越低。
(4) 生成危险性金属炔化物。乙炔与多种金属接触能生成危险的金属炔化物, 如乙炔和固体的银接触后, 在银的表面会生成乙炔银, 乙炔银具有炸药的全部特性, 在金属炔化物中, 它的爆炸威力最大;乙炔和固体的铜长期接触也会生成极易爆炸的乙炔铜。

2 乙炔可燃气体探测器在使用中存在的主要问题

目前在乙炔生产场所、充装和储存站 (场) 的气体探测器主要存在失效快、测量值不稳定和对乙炔气体无反应等主要问题。
(1) 现场的乙炔可燃气体探测器失效快。根据现场检查和用户反应, 安装在现场的乙炔可燃气体探测器失效很快, 一般安装后一二个月就失效了。
(2) 现场的乙炔可燃气体探测器测量误差大。安装在现场的乙炔可燃气体探测器对乙炔气体探测的测量值不稳定、误差大, 无法正常使用。
(3) 对其他气体运行正常, 对乙炔气体没有反应。现场安装的乙炔可燃气体探测器, 使用甲烷气进行测试时, 运行正常, 使用乙炔气标准气进行测试没有反应。

3 乙炔气体探测的常用传感器对比

乙炔气体浓度探测的传感器主要有催化燃烧传感器、半导体传感器、红外NDIR传感器、红外光声传感器、电化学传感器、气相色谱传感技术等, 由于应用场所、精度和成本等因素, 目前乙炔可燃气体探测器主要选用催化燃烧传感器、半导体传感器和红外NDIR传感器, 下面对这三类传感器在乙炔气体探测中的优缺点进行对比。

3.1 催化燃烧传感器

催化燃烧传感器由检测元件和补偿元件构成。检测元件是由铂丝绕制成线圈, 在线圈外涂由氧化铝-氧化硅组成的膏状涂覆层, 一定温度下烧结成球状多孔体, 将烧结后的小球浸渍贵金属铂、钯等的盐溶液, 再高温处理, 使在氧化物载体上形成贵金属催化层, 最后封装成元件;补偿元件和检测元件的区别是没有催化层。
当可燃气体 (如甲烷、乙炔等) 在检测元件表面无焰催化燃烧, 燃烧热使检测元件的铂丝温度升高, 电阻值相应增大, 其发热量与可燃气体的浓度成正比。空气中可燃气体的浓度越大, 燃烧产生的燃烧热越多, 铂丝的温度增高越大, 其电阻值增加的越多。只要测定检测元件铂丝的电阻变化值, 就可检测空气中可燃气体的浓度。
现有技术的催化燃烧型气体传感器工作原理如图1所示:检测元件和补偿元件串联, 和外围电路构成惠斯通电桥。
乙炔场所的可燃气体探测器选型及安装使用的对策 
图1 催化燃烧气体传感器惠斯通电桥工作原理   下载原图
根据所用的催化剂等配方不同, 又细分为抗中毒型催化传感器、普通型催化传感器, 抗中毒催化传感器表面有抗中毒的多孔涂层, 在遇到乙炔气产生的积碳时, 由于多孔涂层不易被积碳所覆盖, 不会很快失效。普通型催化传感器没有抗中毒涂层, 遇到乙炔气体后, 产生积碳, 很快失效。
由于催化剂和气体吸附机理不同, 有些催化传感器对甲烷有反应, 对乙炔气体没有任何反应。

3.2 电阻式半导体传感器

将金属半导体氧化物材料 (MOS) 做成多孔烧结体或涂层, 在一定条件 (温度) 下, 被测气体到达半导体表面, 与吸附在半导体表面的氧, 发生化学反应的过程中伴随电荷转移, 引起半导体电阻的变化, 通过测量半导体电阻的变化实现对气体的检测。吸附氧在气敏材料表面被氧化为O2 (ad) , O- (ad) , O2- (ad) 三种吸附态, 如图2所示。
常见结构有直热式 (又称内热式) 和旁热式, 传感器由基体材料 (敏感材料烧结体) , 加热丝和测量电极组成。这种传感器探测乙炔时, 线型度很差, 容易休眠, 易受环境温度、湿度的影响, 测量的准确性很差。
乙炔场所的可燃气体探测器选型及安装使用的对策 
图2 在气敏材料表面被氧化的三种吸附氧形态   下载原图

3.3 红外NDIR传感器

红外非色散红外传感器 (Non-Dispersive InfraRed, NDIR) , 基于不同气体分子的近红外光谱选择吸收特性, 利用气体浓度与吸收强度关系 (朗伯-比尔Lambert-Beer定律) 鉴别气体组分并确定其浓度的气体传感装置, 由红外光源、光源调制驱动器、充气滤波气室 (或者光学滤波窗) 、测量气室和探测器组成。其原理如图3所示。
乙炔场所的可燃气体探测器选型及安装使用的对策 
图3 NDIR气体传感器原理图   下载原图
红外NDIR乙炔传感器可以测量乙炔气体浓度, 而且不会产生积碳中毒, 缺点是成本高, 易受环境温度、湿度影响。易受灰尘影响, 由于乙炔生产场所、乙炔充装和存储场所通常是半开放空间, 这样, 红外NDIR乙炔传感器经常会出现漂移的情况。

4 乙炔可燃气体探测器的选用和安装使用

通过上述乙炔探测技术分析, 根据国内一些乙炔充装储存站的统计资料, 目前乙炔场所气体探测器存在的主要问题是由于选用的传感器不适合造成的, 大部分选用普通催化燃烧传感器和半导体传感器。普通催化传感器有些对乙炔气体没有反应, 有些接触了乙炔气体后, 传感器敏感元件上产生积碳, 造成传感器失效, 从而导致探测器的失效。半导体传感器探测乙炔气体的线性度很差, 量程小, 会有休眠情况, 易受温度和湿度影响, 选用半导体传感器测量乙炔的气体探测器在实际应用中主要表现在测量值偏差大、重复性差、温湿度变化时测量值偏差大, 这些问题导致不能真实反映乙炔气体的泄露情况, 存在不报或误报的可能。
综上所述, 建议在乙炔生产、充装和存储等场所选用、测试和使用可燃气体探测器时, 应把握以下几点:
(1) 乙炔可燃气体探测器的设计要满足GB50493-2013《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》的要求。
(2) 选用抗中毒催化传感器或红外NDIR传感器, 如沿海湿度大的区域, 首选抗中毒催化传感器。
(3) 测量乙炔的可燃气体探测器量程为0~100%LEL (乙炔LEL=2.5%VOL) , 主要测量范围为10%LEL~60%LEL
(4) 测量乙炔的可燃气体探测器防爆等级应不低于ExdⅡCT2。
(5) 探测器安装后, 验收测试标准气建议选用30%LEL或60%LEL的乙炔标准气进行测试, 不得使用甲烷等其它可燃气替代乙炔气体。
(6) 由于乙炔气的积碳等影响, 探测器零点易受到影响, 出现零点不稳定等现象, 使用单位需每半年进行标定和校准。

 

 
(作者:索富通 编辑:索富通)
文章TAG:

上一篇:SST-9801B丙酮气体报警器检测原理

下一篇:没有了

相关资讯:
    Equipment产品中心
    Product show新闻动态
    青岛中惠禾雨工贸有限公司 浙江小魔仙游乐设备有限公司 无锡明垚化工设备有限公司 988棋牌官网 湖南通道龙溪黑老虎苗木基地 幸运飞艇8码公式规律 西安亿帆世家建筑材料有限公司 永春医疗器械 上海端懿电气 福州天力工程机械有限公司