第五章 氣體成分檢測(cè)

1、第5章 氣體成分檢測(cè)為什么檢測(cè)? 為了保護(hù)工人的健康和生命安全 為了保護(hù)固定資產(chǎn)不受損害 為了履行地區(qū)及國家法律法規(guī)檢測(cè)什么?Ex(Vol%)(%LEL)(%UEG)O2(Vol%)Tox(ppm)(ml/m3)(mg/m3)危險(xiǎn)氣體危險(xiǎn)氣體/ /蒸氣蒸氣用什么監(jiān)測(cè)？ 氣體傳感器 利用物質(zhì)的理化性質(zhì)受氣體作用后發(fā)生變化的原理 傳感器滿足的條件： 1）能檢出爆炸氣體允許濃度、有害氣體的允許濃度和其他基準(zhǔn)設(shè)定濃度，并能及時(shí)給出報(bào)警、顯示和控制信號(hào)。 2）對(duì)被測(cè)氣體以外的共存氣體或物質(zhì)不敏感 3）性能好、穩(wěn)定性好 4）相應(yīng)速度快，重復(fù)性好 5）維護(hù)方便，價(jià)格便宜 由于氣體種類繁多，性質(zhì)各異，不可能用

2、一種方法來檢測(cè)各種氣體，其分析方法也隨氣體的種類、濃度、成分和用途而異氣體傳感器的分類 按照結(jié)構(gòu)分：什么是燃燒? 燃燒 = 可燃性氣體和氧氣間的反應(yīng) 沒有氧氣的燃燒 = 不可能 可燃性氣體和氧氣必須在正確的比例范圍內(nèi)才能燃燒 足夠的點(diǎn)火能量使溫度上升并產(chǎn)生反應(yīng) 可燃?xì)怏w檢測(cè)可燃?xì)怏w檢測(cè)點(diǎn)火能量點(diǎn)燃空氣中可燃性蒸汽/氣體所需的最小能量(mJ) 例如: 氫氣: 0,01mJ 甲烷: 0,28mJ 己烷: 0,24mJ 氨氣: 680,00 mJ蒸氣壓煤油汽油閃點(diǎn)使液體可以產(chǎn)生足夠的蒸氣來引起燃燒的最低溫度液體的分類與閃點(diǎn)有關(guān) 55o C 100o C 100o C閃點(diǎn)閃點(diǎn)定義可燃性氣體 Ex爆炸性

3、 (檢測(cè)范圍) LEL低爆炸極限 UEL高爆炸極限 Vol% 體積百分比LEL and UEL.100%4,4甲烷甲烷VOL%16LELUEL爆炸范圍爆炸范圍空氣中的爆炸等級(jí) LEL LEL 和和 UEL UEL 的作用的作用.測(cè)爆方法0-100% LEL 量程催化燃燒 點(diǎn)式紅外 開路紅外催化燃燒傳感器設(shè)計(jì)催化燃燒傳感器設(shè)計(jì)惠斯頓電橋惠斯頓電橋傳感器中毒傳感器中毒只對(duì)可燃性氣體起反應(yīng)中毒 (H2S, 硅元素, 氟利昂, 氟化碳?xì)浠衔? 會(huì)降低靈敏度催化燃燒傳感器 至少需要 9% VOL O2 才能正確測(cè)量惠斯頓電橋優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)使用壽命長(zhǎng)，響應(yīng)較快受溫度、濕度、壓力影響小 成本低可檢測(cè)多種可燃性氣

4、體或蒸氣局限性局限性傳感器易中毒需一定量的氧氣高濃度氣體下使用壽命將縮短視環(huán)境需定期維護(hù)熱傳導(dǎo)傳感器原理 26氣體由于熱交換而引起溫度不平衡 這個(gè)溫度差異被電子放大并相應(yīng)的被顯示成氣體的濃度值 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)檢測(cè)范圍大，工作穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)、不存在觸媒老化的問題。具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。具有廣譜性，可以檢測(cè)幾乎所有的氣體。既可以檢測(cè)所有可燃性氣體，也可以檢測(cè)惰性氣體。而且在被測(cè)環(huán)境中有氧或無氧的情況下都可以實(shí)現(xiàn)氣體濃度的檢測(cè)。局限性局限性非特定性，與其他化合物有交互敏感作用輸出信號(hào)非線性存在檢測(cè)精度差、靈敏度低、溫度漂移大等缺陷優(yōu)點(diǎn)與局限性優(yōu)點(diǎn)與局限性點(diǎn)式紅外檢測(cè)原理兩個(gè)探頭敏感性對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)

5、范圍 可燃性氣體會(huì)吸收某一波段的紅外線到達(dá)兩個(gè)探頭的紅外線強(qiáng)度之差轉(zhuǎn)換成氣體濃度優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)精度高，響應(yīng)極快傳感器壽命長(zhǎng)探頭不會(huì)中毒可在高濃度氣體或缺氧環(huán)境下工作低維護(hù)性，無需頻繁標(biāo)定局限性局限性成本略高優(yōu)點(diǎn)與局限性優(yōu)點(diǎn)與局限性開路紅外檢測(cè)原理雙光束概念 參比光束 吸收光束 測(cè)量值%LEL.米優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)有精度高，響應(yīng)極快傳感器壽命長(zhǎng)探頭不會(huì)中毒可在高濃度氣體或缺氧環(huán)境下工作低維護(hù)性，無需頻繁標(biāo)定局限性局限性與點(diǎn)式紅外比，不能確定漏源成本高發(fā)射源及探測(cè)器間需無障礙通路優(yōu)點(diǎn)與局限性優(yōu)點(diǎn)與局限性毒氣影響O rg an ig ram titelB utaneP ropaneC arbon D ioxideM

6、 ethaneN itrogenH ydrogenS u ffo cateeffectH ydrogen IodN itrous gasesP hosgeneH ydrochloric AcidForm aldehydeB rom e and C hlorineH ydrogen FluorideFuel gasAcid vaporAm m oniaS ulfur D ioxideC au sticeffectN itrous O xide (laughing gas)E thyl E therLeadM ercury gasT olueneM ethyl B rom ideC hlorofo

7、rmC arbon M onoxideH ydrogen S ulfideH ydrogen C yanideG asoline/B enzeneE ffect o n b lo o dan d /o r n erve systemT o xicsu b stan ces窒息窒息腐蝕腐蝕血液和神經(jīng)系統(tǒng)血液和神經(jīng)系統(tǒng)一氧化碳，甲烷，氮?dú)猓谎趸?，甲烷，氮?dú)猓?氫氣氫氣 丁烷，丙烷丁烷，丙烷燃料氣，酸性氣體，燃料氣，酸性氣體， 氨氣，二氧化硫氨氣，二氧化硫甲醛，溴和氯氣，氟化氫甲醛，溴和氯氣，氟化氫含氮?dú)怏w，光氣，鹽酸含氮?dú)怏w，光氣，鹽酸一氧化碳，硫化氫，一氧化碳，硫化氫， 氰化氫，汽油，苯氰化

8、氫，汽油，苯甲苯，溴甲烷，氯仿甲苯，溴甲烷，氯仿一氧化二氮（笑氣），一氧化二氮（笑氣）， 乙醚，鉛，汞乙醚，鉛，汞有毒物質(zhì)有毒物質(zhì)缺氧的影響CO2對(duì)人的影響TWA:時(shí)間加權(quán)平均值CO的影響H2S的影響TLV(Threshold Limit Values)值是指毒性氣體對(duì)人體的危害指標(biāo).TLV表示的是當(dāng)某種氣體在空氣中的含量小于這一閾值時(shí)，充分且持續(xù)暴露于該環(huán)境中的工人的健康不會(huì)受到損害。參考這個(gè)值時(shí)必須以國家頒布的標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)，且應(yīng)采用最新的修正值定義PPMPart Per Million (0,000.1 vol%)PPBPart Per Billion (0,000.000.1 vol%)TL

9、V閾限值 TWA時(shí)間加權(quán)平均值 (8 hrs)LTEL長(zhǎng)期暴露限值 (8 hrs)STEL短期暴露限值 (15 min)T90 響應(yīng)時(shí)間 TWA時(shí)間時(shí)間加權(quán)平均加權(quán)平均值值是美國政府工業(yè)衛(wèi)生專家協(xié)會(huì)（ACGIH）制訂的閾限表中所規(guī)定的一種限量濃度。指一個(gè)正常8小時(shí)工作日或一個(gè)40小時(shí)工作周中以接觸有害物質(zhì)的時(shí)間為權(quán)數(shù)，計(jì)算所得的平均濃度。是容許超過的限值，但在工作日中需有低于限值的相應(yīng)補(bǔ)償時(shí)間。此限值不適用急性作用大的物質(zhì)。以此公式計(jì)算：時(shí)間加權(quán)平均濃度=（C1T1+C2T2+CiTi）8(h)式中：C為接觸濃度（ppm）；T為持續(xù)接觸時(shí)間（h） TLV(threshold limit val

10、ues)；閾限值:閾限值是美國政府工業(yè)衛(wèi)生專家會(huì)議（ACGIH）制訂的車間空氣中有害物質(zhì)的容許濃度。即每天8h，每周40h工作時(shí)間內(nèi)所接觸的有害物質(zhì)的時(shí)間加權(quán)平均濃度限制。 閾限值短期暴露限值（TLV-STEL）：對(duì)于這個(gè)濃度，人們相信，工人可以在短期內(nèi)持續(xù)暴露與該濃度下，而不受到刺激、慢性或不可逆的組織損傷，或昏迷。他們將STEL定位為15分鐘TWA暴露，在一天的任何時(shí)間內(nèi)，都不可超過15分鐘。 T90是到達(dá)最終讀數(shù)90%處的時(shí)間毒氣測(cè)量方法 電化學(xué) 測(cè)毒管 (試劑) 半導(dǎo)體 PID 光電離探測(cè)器 聲光紅外電化學(xué)式氣體分析儀工作原理 它根據(jù)化學(xué)反應(yīng)所引起的離子量的變化或電流變化來測(cè)量氣體成分

11、。為了提高選擇性，防止測(cè)量電極表面玷污和保持電解液性能，一般采用隔膜結(jié)構(gòu)。常用的電化學(xué)式分析儀有定電位電解式和伽伐尼電池式兩種。定電位電解式分析儀的工作原理是在電極上施加特定電位，被測(cè)氣體在電極表面就產(chǎn)生電解作用，只要測(cè)量加在電極上的電位，即可確定被測(cè)氣體特有的電解電位，從而使儀表具有選擇識(shí)別被測(cè)氣體的能力。伽伐尼電池式分析儀是將透過隔膜而擴(kuò)散到電解液中的被測(cè)氣體電解，測(cè)量所形成的電解電流，就能確定被測(cè)氣體的濃度。通過選擇不同的電極材料和電解液來改變電極表面的內(nèi)部電壓從而實(shí)現(xiàn)對(duì)具有不同電解電位的氣體的選擇性。電化學(xué) O2 傳感器隔膜隔膜對(duì)電極對(duì)電極氧氣氧氣隔膜隔膜信號(hào)信號(hào)7-15 mV工作電極

12、工作電極電解液電解液KOH Pb 金電化學(xué) CO2 傳感器對(duì)電極對(duì)電極隔膜隔膜隔膜隔膜OP參考電極參考電極工作電極工作電極Electrolyte6N H2SO4參考電壓參考電壓二氧化碳二氧化碳信號(hào)信號(hào)OP鉑鉑鉑電化學(xué) H2S 傳感器 對(duì)電極對(duì)電極隔膜隔膜隔膜隔膜OP參考電極參考電極工作電極工作電極電解液電解液6N H2SO4參考電壓參考電壓信號(hào)信號(hào)硫化氫硫化氫OP金鉑金優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)高靈敏度線性輸出選擇性好局限性局限性存放期有限極度干燥或高濃度氣體環(huán)境下壽命短優(yōu)點(diǎn)與局限性優(yōu)點(diǎn)與局限性金屬氧化半導(dǎo)體原理氧離子分布在半導(dǎo)體材料表面氣體存在時(shí)會(huì)消弱電極間的電阻電阻變化與氣體濃度按比例轉(zhuǎn)換優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)工作溫度范圍大壽命長(zhǎng)局限性局限性非特定型，易受干擾線性差濕度對(duì)精度有影響易中毒優(yōu)點(diǎn)與局限性優(yōu)點(diǎn)與局限性RHISOBUTEN 0,0 ppmRHe-RH+h x v13.4氣體在反應(yīng)室被紫外燈泡電離離子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電流電流與氣體濃度成正比關(guān)系+-優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)可檢測(cè)VOC