既可燃又有毒气体该如何选测量探测器？
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仪表圈
2024-05-21 22:15

按照GBT 50493-2019《化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》，同一种气体既属于可燃气体又属于有毒气体的单组分气体，应设置有毒气体报警器。

2019版的有毒气体定义由2009版的《高毒物品目录》扩展到常见剧毒气体。在危化企业，报警器绝对是专家们最关注的重中之重，所以企业在选既属于可燃气体又属于有毒气体报警器时都诚惶诚恐，就怕被专家发现“问题”。甲苯、氨气、甲醇、二甲苯、氯甲烷、环氧乙烷、环氧丙烷……，这些气体的选型让企业和设计院畏首畏尾。
见下图

今天就讲讲遇到这样的气体如何选型，从此不再为此事发愁。

首先，我们讲述一下目前可燃和有毒气体探测器的工作原理。目前市场上的气体传感器从原理上主要有三大类：利用物理化学性质测量的催化燃烧式、利用物理性质的红外吸收式和利用电化学性质的传感器等。

01

催化燃烧式

催化燃烧式是目前使用最多的气体探测器，价格低廉，维护简单。对所有可燃性气体均反应，其原理是泄漏的可燃性气体在探测器上发生“无焰燃烧”，这个反应会产生热，并将可燃气体氧化为水和二氧化碳，由于这个反应会产生电流，因此传感器可以通过测量电流的变化来间接检测可燃气体的浓度。

这里有两个问题，第一，催化燃烧式探测器只有在有氧环境中使用，第二，凡是可燃性气体均能被“无焰燃烧”，均能产生电流。泄漏介质的燃烧热值不同，其“无焰燃烧”过程中放出的热量是不同的，也就是说虽然都是可燃性气体，但是不同的介质在相同泄漏浓度时，探测器显示数据并不相同。故，可燃性气体探测器也要选择和释放气体相同的气体。比如用丙烷探测器测量甲烷，当实际泄漏量已经达到100%LEL时，探测器才显示87%LEL，显示偏小。
见下图

烟雾报警。同样的道理，对于既属于可燃气体又属于有毒的甲苯，不管叫可燃气体报警器也好，还是叫有毒气体探测器也罢，都是同一种东西，都是催化燃烧原理，但是特别要注意一点，不论任何可燃气体探测器，必须要由相应的气体去标定，如甲苯探测器，必须由甲苯标准气体去标测量才能准确。还有甲醇探测器，不管叫可燃探测器还是有毒探测器，都是一个东西。所以对于即可然又有毒的气体，只要是使用催化燃烧原理，叫可燃性气体报警器或者叫有毒气体报警器没有意义，重点是要看报警器的标定证书，确定是这种气体标定的。

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电化学原理

比如硫化氢气体，电化学也是一对一的，不存在可燃问题，所以只能叫有毒气体报警器。不在既属于可燃气体又属于有毒气体讨论问题之列，其原理不在描述。

03

红外吸收式和PID光离子式

红外吸收全称为红外光学气体检测仪，它是一种根据朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律原理来工作的，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衰减强度关系(朗伯-比尔Lambert-Beer定律)来鉴别气体浓度成分。在测量室中导入被测气体后，具有被测气体特有波长的光被吸收，从而使透过测量室这一光路而进入红外线接收气室的光通量减少。气体浓度越高，进入到红外线接收气室的光通量就越少；而透过参比室的光通量是一定的，进入到红外线接收气室的光通量也一定。红外光线穿过被测气体后的光强衰减满足朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律，气体浓度越大，对光的衰减也越大。这时只需要通过测量红外线衰减强度的变化就可以测得气体浓度。

也就是说红外气体探测器有选择性，是选择某一种气体，在探测器中预设各种气体的波长，通过对比，就能检测出气体浓度。对于既可燃又有毒的气体，只能设置一种气体，所以叫可燃气体还是有毒气体探测没有意义。
见下图

04

PID检测器

也叫“低浓度LEL检测器”，PID使用了一个紫外灯（UV）光源将有机物分子电离成可被检测器检测到的正负离子（离子化）。检测器捕捉到离子化了的气体的正负电荷将其转化为电流信号实现气体浓度的测量。当待测气体吸收高能量的紫外光时，气体分子受紫外光的激发暂时失去电子成为带正电荷的离子。气体离子在检测器的电极上被检测后，很快会电子结合重新组成原来的气体和蒸汽分子。PID是一种非破坏性检测器，它不会改变待测气体分子，经过PID检测的气体仍可被收集做进一步的测定。气体检测仪的标定是建立在对于一个已知浓度的已知气体相应的离子电流的基础上。

一般情况下，PID可以很好地测定CF为10以下的各种物质。
见下图

对于红外和紫外原理的探测器，其测量是一对一的，也就是说一个探测器只能设置测量一种气体，不管是甲苯、二甲苯、环氧丙烷，在安装时只能设定测量一种气体，所以不管叫可燃气报警器还是有毒气体报警器，都是一种仪表，至于叫啥，没太多意义。

所以，在选择既属于可燃气体又属于有毒气体测量仪表时，不要纠结叫啥探测器，都是一种探测器，叫啥都一样，如果选择催化燃烧式，一定要注意标定气体和实际泄漏气体一致。

来源：仪控信息港

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