有毒有害氣體檢測儀在(zài)工業中的(de)應用(yòng)

發布日期:2016-06-28 00:00:00 作者(zhě): 點擊:

目前我們對於有毒有害氣體的認識還更多地集中於可燃氣體(tǐ)、可以引起急性中毒的氣體(硫化氫、氰(qíng)氫酸等)、以及某些常見的有毒(dú)氣體(一氧化碳)、氧氣等檢測儀上,因此,本文將首先著重介紹這類檢測儀,並綜合目前的情況對各類有(yǒu)毒有害(無機/有機)氣體檢測儀的應用提出建議。 有毒有害(hài)氣體檢(jiǎn)測儀的分類和原理: 

氣體檢測儀的關鍵部件是氣體傳感器。氣體傳感器從原理上可以分為三大類(lèi):

A) 利用物理化學性質(zhì)的氣體傳感器:如半導體式(表麵控製(zhì)型、體積控製型、表麵電位型)、催化燃燒(shāo)式、固體熱導式等。

B) 利用物理性質的氣體(tǐ)傳感(gǎn)器:如熱傳導式、光幹涉(shè)式、紅外吸收式等。

C) 利用(yòng)電化學性質的氣體傳(chuán)感(gǎn)器:如定電位電解式、迦伐尼電池式、隔膜離子電極(jí)式、固定電解質式等。 

根據危害,我們將有毒有害氣體分為可(kě)燃氣體和(hé)有毒氣體兩大類。由於它們性(xìng)質和危害不同,其檢測(cè)手段也(yě)有所(suǒ)不同。可燃氣體是石油化工等工業場合遇到最多的危險氣體,它(tā)主要是烷烴等有機氣體和某些無機氣體:如(rú)一氧(yǎng)化碳等(děng)。 

可燃氣體發生爆炸必須具備一定的條件,那就是:一定濃度的可燃(rán)氣體,一定量的氧(yǎng)氣以及足夠熱量點燃它們的火源,這就是爆炸三要素(如上左圖所(suǒ)示的爆炸(zhà)三角形),缺一不可,也(yě)就是說,缺(quē)少其中任何一個條(tiáo)件都(dōu)不會引起火災和爆炸。 

當可燃氣體(蒸汽、粉(fěn)塵)和氧氣混(hún)合並達到(dào)一定濃度時,遇具有一定溫度的火源就會發生爆炸。我們(men)把可(kě)燃(rán)氣體遇火源(yuán)發生爆炸的濃度稱為爆炸濃度極限,簡稱爆炸極限,一(yī)般用%表示。實(shí)際上,這種混合(hé)物也不是在(zài)任何混合比例上都會發生爆炸而(ér)要(yào)有一個濃度範圍(wéi)。如上右圖所示的陰影部分。當可燃氣體濃度低於LEL(最(zuì)低爆炸限度)時(可燃(rán)氣體濃度不足(zú))和其濃度高於UEL(最高爆炸限度)時(氧氣(qì)不足)都不會發生爆炸(zhà)。不同的可燃氣體的LEL和UEL都各不(bú)相(xiàng)同(參見第八期的介紹),這(zhè)一點(diǎn)在標定儀器(qì)時要十分注意。為安全起見,一般我們應當在可燃氣體(tǐ)濃度在LEL的10%和20%時發(fā)出警(jǐng)報,這裏,10%LEL稱。作警告警報,而20%LEL稱作危險警報。這也就是我們將可(kě)燃氣體檢測儀又稱作LEL檢測儀的原因。需要(yào)說明的是,LEL檢測儀上顯示(shì)的100%不是可燃氣體的濃度達到氣體體積的100%,而是達到了LEL的100%,即相當於(yú)可燃氣體的最低(dī)爆炸下限,如果是甲烷,100%LEL=4%體積濃度(VOL).在工作中,以LEL方(fāng)式測量這些氣體的檢測儀是(shì)我們常見的催化(huà)燃燒式檢測儀。它的原理是(shì)一個雙路電橋(一般稱作惠斯通電橋)檢測單元(yuán)。在這其中的一(yī)個鉑金絲電(diàn)橋上塗有催化燃燒物質,不論何種易燃氣體(tǐ),隻要它能(néng)夠被電(diàn)極引(yǐn)燃,鉑金絲電橋的電阻就會由於溫度變化發生改變,這種(zhǒng)電阻變化同可燃氣體的濃度成一定比例,通過儀器的電路係統和微處理機(jī)可以計算出可燃氣(qì)體的濃度。 

直接測量可(kě)燃氣體的體積濃度的熱導式(shì)VOL檢測器也可以在市場上得到,同時,也已(yǐ)經有了LEL/VOL合二為一的檢測器。VOL可燃檢測器特別適(shì)合(hé)於在缺氧(氧氣不足)的環境中測(cè)量可燃(rán)氣體的體(tǐ)積(VOL)濃度。 

有毒氣體(tǐ)既可以存(cún)在於生產原料中,如大多數的有機化學物質(VOC),也可能存在於生產過程的各個環(huán)節(jiē)的副產品中,如氨、一氧化(huà)碳、硫化氫等等。它們是對(duì)工作人員造成危害最大的危險因素。這種危害不(bú)僅包括立即的傷害,如身體不適、發病(bìng)、死亡等等,而且包括(kuò)對於人(rén)體長期的危害,如致殘(cán)、癌變等等。對於這些有毒有害氣體的檢測是我們發展中國家應當開始引起充分重視的問題(tí)。
表 常見有毒有害氣體的TWA(8小時統計權重平均(jun1)值)、STEL(15分鍾短期暴露水平)、IDLH(立即致死量)(ppm)和MAC(車間最大允許濃度)mg/m3。 

 有毒氣體(tǐ) TWA STEL IDLH MAC 

氨氣 (NH3) 25 35 500 30 

一氧化碳(CO) 25 -- 1500 30 

氯氣 (Cl2) 0.5 1 30 1 

氰化氫 (HCN) 10 4.7 50 0.3 

硫化氫(H2S) 10 15 300 10 

一氧(yǎng)化氮 (NO) 25 -- 100 -- 

二氧化硫(SO2) 2 5 100 15 

VOC* 50 100 -- --

隨氣體種類不同,其TWA、STEL、IDLH、MAC等值會(huì)有一定的不同 目前,對於特定的有毒氣體的檢測,我們使用最(zuì)多的是(shì)專用氣體傳感器。它可以包(bāo)括上麵。所列的(de)所有氣體傳感器,也包括前兩章所介紹的光離子化檢測儀。其中,檢測無機氣體最(zuì)為普遍、技術相對成熟、綜合指標最好的方(fāng)法是定電位電解式方法,也就是(shì)我們(men)常說的電(diàn)化學傳感器。電化學傳感器的構成是(shì):將兩個反應電極--工作電(diàn)極和對(duì)電極以及一個參比電(diàn)極放置在特(tè)定電解液中(如上圖(tú)如示(shì)),然後在(zài)反應電極之(zhī)間加上足夠的電壓,使透過(guò)塗有重金屬催化(huà)劑薄膜的待測氣體進行氧化還原反應,再通過(guò)儀器(qì)中的電路係統測(cè)量氣體電解時產生的電流,然後由其中(zhōng)的微處理器計算出氣體的濃度。 

目前,可(kě)以檢測到特定氣體的電化學傳感器包括:一氧(yǎng)化碳、硫化氫、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、氨氣、氯氣、氰氫(qīng)酸、環氧乙烷、氯化氫等等。 檢(jiǎn)測VOC檢測 器可以(yǐ)使用前章介紹的光離子化檢測器。氧(yǎng)氣也是在工業環境中,尤其是密閉(bì)環境中需要(yào)十分注意因素。一般我們將(jiāng)氧氣含量超過23.5%稱為氧氣(qì)過量(富氧),此時很容(róng)易發生爆炸的危險;而氧氣含量低於19.5%為(wéi)氧氣不足(缺氧),此時很容易發生工人窒息、昏迷以至死亡的危險。正常(cháng)的(de)氧氣含量應當在20.9%左右。氧氣檢測儀也是電化學傳感器的一種。 目前(qián)在選(xuǎn)擇有毒有害氣體檢測儀時的問題: 

在我國,由於曆史和認(rèn)識上的原因,我們在選用(yòng)各類檢測儀時存在的問題還比較多,具體體現在: 1) 對可燃氣體的檢測重於對有(yǒu)毒氣體的檢測。 2) 對可能引(yǐn)起急性(xìng)中毒氣體的檢測重於對可能引起慢性中毒的氣體的檢測。 

由於眾多可(kě)燃氣體泄漏所引起的爆炸事故的血(xuè)的(de)教訓,使人(rén)們對於可燃氣體檢測十(shí)分重視,可以講,任何一個石化、化工廠,絕大多數的危險氣體檢測儀都是(shì)LEL檢測(cè)儀。但僅配備LEL檢測儀對於真正保護工人的安全和(hé)健康還是遠遠不夠的。 

不可否認的是,大多數的揮發性(xìng)危險氣體都(dōu)是可燃氣體,但是,催化燃燒(shāo)式的可燃氣體檢測儀(LEL)並不是對所(suǒ)有的可燃氣體檢測都是(shì)最佳選擇。它是(shì)專門(mén)為檢測甲烷設計的,而(ér)對(duì)其它物質的檢測性(xìng)能比較差。所以,它們可以(yǐ)檢測出的除甲烷以外的可燃氣體的下限濃度要遠遠高於它們的允(yǔn)許濃度。比如:對於(yú)苯、氨氣等危險(xiǎn)有(yǒu)毒氣體,單純使用可燃氣體檢測儀就是一個十分危險的做法。比如,苯的爆炸下限是1.2%,它在(zài)LEL檢測儀(yí)上(shàng)的校正係數是2.51,也就是說,苯在(zài)一個用甲烷標定的LEL檢測儀上的顯示的濃度隻是其實際濃度的40%!!這樣,用LEL可以檢(jiǎn)測到的苯的最低警報濃度是10%LEL=10%*1.2%*2.51=3.0*10-3,這個濃度同苯的允許濃度5*10-6相(xiàng)比要高近600倍!!。同樣,氨在LEL檢測儀上得到的警報濃度1.5*10-2也(yě)要比其允許濃度2.5*10-5高大約600倍。因此根(gēn)據所檢測氣體的(de)不同,選擇特定有毒氣體檢測儀要比單純選擇LEL檢測儀更(gèng)加安全可靠得多。

另外,目前我們對於可以引起急性中毒的氣體,比如硫化氫、氰氫酸等的(de)檢(jiǎn)測較為重視,但對於可以引起慢性中毒的氣體,比如芳香烴、醇(chún)類等的檢測重視不(bú)夠,其實後者對於工人健(jiàn)康和安(ān)全的危害絲毫(háo)不遜於(yú)可以引起急性中毒的氣體!它們可能引起癌變和其它的隱形病症,影響(xiǎng)工人的壽命和(hé)健康。這種現象的出現,除了認識上的原因以外,以(yǐ)前市場上缺乏合適的、可以檢測較低濃度的有機氣(qì)體檢測儀也是一個重要的原因(yīn)。 

隨著科學技術水平的發展和人們健康(kāng)認識的提高,人們已經不滿(mǎn)足於(yú)僅僅"高高興興上班(bān)來,平平安安回家去",而(ér)是追求著更高的生活(huó)質量和生活條件(jiàn)。人們不僅(jǐn)關心著今日的工作,更關心(xīn)著明天----退休以後的生活。因此在工(gōng)業衛生和工業(yè)安全工作中要不斷(duàn)地(dì)引入新觀念、新思路才(cái)能不僅要避免眼(yǎn)前的危險發生,而更要注意避(bì)免日(rì)後悲劇的發生,所有這些,都需要通過法規製定和(hé)人們素質的提高得到(dào)不斷地改善和提高。我們將在下節內容中探討如何選擇和維(wéi)護各類有毒有害氣體傳感器。  


相關標簽:氨氣檢測儀

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