摘 要：

　　剖析了乙炔氣體(ti) 的火災爆破風險性, 結合國內(nei) 乙炔可燃氣體(ti) 勘探器運用現狀, 經過乙炔氣體(ti) 勘探的各種常用傳(chuan) 感器優(you) 缺點的比照, 提出乙炔場所的可燃氣體(ti) 勘探器選型及裝置運用的對策。

　　乙炔氣是工業(ye) 出產(chan) 的重要質料, 廣泛應用於(yu) 焊接切割作業(ye) 上, 一起也廣泛應用於(yu) 化工行業(ye) , 如合成樹脂、合成橡膠、合成纖維和有機溶劑等。但乙炔的化學性質極為(wei) 生動, 能與(yu) 許多物質發生化學反響, 衍生出上千種有機化合物。乙炔的出產(chan) 、貯存和運用屬於(yu) 甲類火災風險性類別, 火災風險性大, 因此防火防爆問題十分重要。

　　現在, 雖然在一些乙炔的出產(chan) 、充裝和貯存站 (場) 都設置了一些勘探乙炔的可燃氣體(ti) 勘探器, 但從(cong) 近幾年消防檢查狀況看, 設備的運轉狀況不是很抱負。本文全麵剖析了乙炔氣體(ti) 勘探的火災爆破風險性、乙炔可燃氣體(ti) 勘探器在運用過程存在的首要問題, 經過比照幾類乙炔氣體(ti) 勘探常用傳(chuan) 感器優(you) 缺點, 討論乙炔可燃氣體(ti) 勘探器的選型及裝置運用問題。

　　1 乙炔的火災爆破風險性

　　乙炔又名電石氣, 分子式C2H2, 分子量26.04。純乙炔是無色無味的氣體(ti) , 工業(ye) 用的乙炔因含有硫化氫 (H2S) 和磷化氫 (PH3) 等雜質, 故具有特別的刺激性臭味和必定毒性。乙炔微溶於(yu) 水, 能溶於(yu) 苯、汽油, 易溶於(yu) 丙酮 (C3H6O) 。因為(wei) 乙炔具有碳碳叁鍵化學結構, 化學性質十分生動, 能發生聚合、分化、加成、替代等反響, 所以容易發生火災爆破。乙炔氣體(ti) 的火災爆破風險性:

　　(1) 爆破極限規模寬。乙炔的爆破極限很寬, 在空氣中的爆破極限為(wei) 2.5%~100%, 是各類風險品中爆破極限最寬的一種。

　　(2) 焚燒能量低。乙炔的焚燒能量在各級風險物品中也是最小的, 在常壓下其濃度為(wei) 7.73%時, 乙炔與(yu) 空氣的混合氣體(ti) , 最小焚燒能量是0.02 m J;乙炔與(yu) 氧氣的混合氣體(ti) , 最小焚燒能量隻有0.000 3 m J。

　　(3) 與(yu) 空氣混合物的自燃點比較低。乙炔的自燃點隨著濃度和壓力的改變而改變, 乙炔的濃度越高, 壓力越大, 自燃點越低。

　　(4) 生成風險性金屬炔化物。乙炔與(yu) 多種金屬觸摸能生成風險的金屬炔化物, 如乙炔和固體(ti) 的銀觸摸後, 在銀的外表會(hui) 生成乙炔銀, 乙炔銀具有炸藥的全部特性, 在金屬炔化物中, 它的爆破威力最大;乙炔和固體(ti) 的銅長時間觸摸也會(hui) 生成極易爆破的乙炔銅。

　　2 乙炔可燃氣體(ti) 勘探器在運用中存在的首要問題

　　現在在乙炔出產(chan) 場所、充裝和貯存站 (場) 的氣體(ti) 勘探器首要存在失效快、丈量值不穩定和對乙炔氣體(ti) 無反響等首要問題。

　　(1) 現場的乙炔可燃氣體(ti) 勘探器失效快。依據現場檢查和用戶反響, 裝置在現場的乙炔可燃氣體(ti) 勘探器失效很快, 一般裝置後一二個(ge) 月就失效了。

　　(2) 現場的乙炔可燃氣體(ti) 勘探器丈量差錯大。裝置在現場的乙炔可燃氣體(ti) 勘探器對乙炔氣體(ti) 勘探的丈量值不穩定、差錯大, 無法正常運用。

　　(3) 對其他氣體(ti) 運轉正常, 對乙炔氣體(ti) 沒有反響。現場裝置的乙炔可燃氣體(ti) 勘探器, 運用甲烷氣進行測驗時, 運轉正常, 運用乙炔氣規範氣進行測驗沒有反響。

　　3 乙炔氣體(ti) 勘探的常用傳(chuan) 感器比照

　　乙炔氣體(ti) 濃度勘探的傳(chuan) 感器首要有催化焚燒傳(chuan) 感器、半導體(ti) 傳(chuan) 感器、紅外NDIR傳(chuan) 感器、紅外光聲傳(chuan) 感器、電化學傳(chuan) 感器、氣相色譜傳(chuan) 感技能等, 因為(wei) 應用場所、精度和本錢等要素, 現在乙炔可燃氣體(ti) 勘探器首要選用催化焚燒傳(chuan) 感器、半導體(ti) 傳(chuan) 感器和紅外NDIR傳(chuan) 感器, 下麵對這三類傳(chuan) 感器在乙炔氣體(ti) 勘探中的優(you) 缺點進行比照。

　　3.1 催化焚燒傳(chuan) 感器

　　催化焚燒傳(chuan) 感器由檢測元件和補償(chang) 元件構成。檢測元件是由鉑絲(si) 繞製成線圈, 在線圈外塗由氧化鋁-氧化矽組成的膏狀塗覆層, 必定溫度下燒結成球狀多孔體(ti) , 將燒結後的小球浸漬貴金屬鉑、鈀等的鹽溶液, 再高溫處理, 使在氧化物載體(ti) 上形成貴金屬催化層, 最終封裝成元件;補償(chang) 元件和檢測元件的區別是沒有催化層。

　　當可燃氣體(ti) (如甲烷、乙炔等) 在檢測元件外表無焰催化焚燒, 焚燒熱使檢測元件的鉑絲(si) 溫度升高, 電阻值相應增大, 其發熱量與(yu) 可燃氣體(ti) 的濃度成正比。空氣中可燃氣體(ti) 的濃度越大, 焚燒發生的焚燒熱越多, 鉑絲(si) 的溫度增高越大, 其電阻值添加的越多。隻需測定檢測元件鉑絲(si) 的電阻改變值, 就可檢測空氣中可燃氣體(ti) 的濃度。

　　現有技能的催化焚燒型氣體(ti) 傳(chuan) 感器作業(ye) 原理如圖1所示:檢測元件和補償(chang) 元件串聯, 和外圍電路構成惠斯通電橋。

　　圖1 催化焚燒氣體(ti) 傳(chuan) 感器惠斯通電橋作業(ye) 原理 下載原圖

　　依據所用的催化劑等配方不同, 又細分為(wei) 抗中毒型催化傳(chuan) 感器、普通型催化傳(chuan) 感器, 抗中毒催化傳(chuan) 感器外表有抗中毒的多孔塗層, 在遇到乙炔氣發生的積碳時, 因為(wei) 多孔塗層不易被積碳所掩蓋, 不會(hui) 很快失效。普通型催化傳(chuan) 感器沒有抗中毒塗層, 遇到乙炔氣體(ti) 後, 發生積碳, 很快失效。

　　因為(wei) 催化劑和氣體(ti) 吸附機理不同, 有些催化傳(chuan) 感器對甲烷有反響, 對乙炔氣體(ti) 沒有任何反響。

　　3.2 電阻式半導體(ti) 傳(chuan) 感器

　　將金屬半導體(ti) 氧化物資料 (MOS) 做成多孔燒結體(ti) 或塗層, 在必定條件 (溫度) 下, 被測氣體(ti) 到達半導體(ti) 外表, 與(yu) 吸附在半導體(ti) 外表的氧, 發生化學反響的過程中隨同電荷轉移, 引起半導體(ti) 電阻的改變, 經過丈量半導體(ti) 電阻的改變實現對氣體(ti) 的檢測。吸附氧在氣敏資料外表被氧化為(wei) O2 (ad) , O- (ad) , O2- (ad) 三種吸附態, 如圖2所示。

　　常見結構有直熱式 (又稱內(nei) 熱式) 和旁熱式, 傳(chuan) 感器由基體(ti) 資料 (靈敏資料燒結體(ti) ) , 加熱絲(si) 和丈量電極組成。這種傳(chuan) 感器勘探乙炔時, 線型度很差, 容易休眠, 易受環境溫度、濕度的影響, 丈量的準確性很差。

　　圖2 在氣敏資料外表被氧化的三種吸附氧形狀 下載原圖

　　3.3 紅外NDIR傳(chuan) 感器

　　紅外非色散紅外傳(chuan) 感器 (Non-Dispersive InfraRed, NDIR) , 根據不同氣體(ti) 分子的近紅外光譜選擇吸收特性, 利用氣體(ti) 濃度與(yu) 吸收強度關(guan) 係 (朗伯-比爾Lambert-Beer定律) 鑒別氣體(ti) 組分並確定其濃度的氣體(ti) 傳(chuan) 感裝置, 由紅外光源、光源調製驅動器、充氣濾波氣室 (或者光學濾波窗) 、丈量氣室和勘探器組成。其原理如圖3所示。

　　圖3 NDIR氣體(ti) 傳(chuan) 感器原理圖 下載原圖

　　紅外NDIR乙炔傳(chuan) 感器能夠丈量乙炔氣體(ti) 濃度, 並且不會(hui) 發生積碳中毒, 缺點是本錢高, 易受環境溫度、濕度影響。易受灰塵影響, 因為(wei) 乙炔出產(chan) 場所、乙炔充裝和存儲(chu) 場所通常是半開放空間, 這樣, 紅外NDIR乙炔傳(chuan) 感器經常會(hui) 呈現漂移的狀況。

　　4 乙炔可燃氣體(ti) 勘探器的選用和裝置運用

　　經過上述乙炔勘探技能剖析, 依據國內(nei) 一些乙炔充裝貯存站的統計資料, 現在乙炔場所氣體(ti) 勘探器存在的首要問題是因為(wei) 選用的傳(chuan) 感器不適合形成的, 大部分選用普通催化焚燒傳(chuan) 感器和半導體(ti) 傳(chuan) 感器。普通催化傳(chuan) 感器有些對乙炔氣體(ti) 沒有反響, 有些觸摸了乙炔氣體(ti) 後, 傳(chuan) 感器靈敏元件上發生積碳, 形成傳(chuan) 感器失效, 從(cong) 而導致勘探器的失效。半導體(ti) 傳(chuan) 感器勘探乙炔氣體(ti) 的線性度很差, 量程小, 會(hui) 有休眠狀況, 易受溫度和濕度影響, 選用半導體(ti) 傳(chuan) 感器丈量乙炔的氣體(ti) 勘探器在實踐應用中首要表現在丈量值誤差大、重複性差、溫濕度改變時丈量值誤差大, 這些問題導致不能真實反映乙炔氣體(ti) 的泄露狀況, 存在不報或誤報的可能。

　　綜上所述, 主張在乙炔出產(chan) 、充裝和存儲(chu) 等場所選用、測驗和運用可燃氣體(ti) 勘探器時, 應把握以下幾點:

　　(1) 乙炔可燃氣體(ti) 勘探器的規劃要滿足GB50493-2013《石油化工可燃氣體(ti) 和有毒氣體(ti) 檢測報警規劃規範》的要求。

　　(2) 選用抗中毒催化傳(chuan) 感器或紅外NDIR傳(chuan) 感器, 如濱海濕度大的區域, 首選抗中毒催化傳(chuan) 感器。

　　(3) 丈量乙炔的可燃氣體(ti) 勘探器量程為(wei) 0~100%LEL (乙炔LEL=2.5%VOL) , 首要丈量規模為(wei) 10%LEL~60%LEL

　　(4) 丈量乙炔的可燃氣體(ti) 勘探器防爆等級應不低於(yu) ExdⅡCT2。

　　(5) 勘探器裝置後, 檢驗測驗規範氣主張選用30%LEL或60%LEL的乙炔規範氣進行測驗, 不得運用甲烷等其它可燃氣替代乙炔氣體(ti) 。

　　(6) 因為(wei) 乙炔氣的積碳等影響, 勘探器零點易受到影響, 呈現零點不穩定等現象, 運用單位需每半年進行標定和校準。

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