常用可燃气体检测技术对比分析-北极星环境监测网

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摘要：随着人们自身安全防范意识的提升和政府部门的强力推动，城市中以可燃气体报警器为代表的可燃气体检测系统应运而生，一经面世很快得到了推广普及，需求量激增，可见人们对于此种设备的需求。

人们生活水平的提升，以天然气、液化气为代表的可燃气体已经进入了千家万户，为城市饮食、取暖等发挥了及其重要的作用，但同时也要看到，每年由于可燃气使用不当而造成的爆炸等恶性事件常见于报端，可见其也是一把“双刃剑”，搞好可燃气体检测系统对于保证人们群众生命财产安全，建设社会主义和谐社会意义重大。

一、可燃气体基本概念

所谓“可燃气体”，就是指能够与空气中的氧气进行均匀混合，形成一定浓度的预混气体，该气体在遇到火源时会发生燃烧和爆炸现象，并释放出大量能量气体。可燃气体的主要成为为烷烃类气体，也有一些无机气体如氢气和一氧化碳等，在石油化工行业较易遇到。从以上不难看出，可燃气体发生燃烧和爆炸必须满足三个条件：可燃气体必须具备一定的浓度，有一定量的氧气，有足够的热量，这三者缺一不可。从燃烧方式来分可以区分为两类：一类是扩散燃烧类，即通过泄露途径，在遇到火源时的混合燃烧；另一类是可燃气体与空气混合发生着火燃烧，该反应较为激烈，速度也较快，且伴随压力。

二、可燃气体检测报警检定的必要性

可燃气体检测报警检定具有非常重要的价值，因为至今为止，我们国家由于可燃气体发生的重要火灾事故已经非常多了，造成了较多的人员伤亡，所以，为了能够保障我们国家对可燃气体的安全使用，保障我们国家居民的安全，我们必须要对可燃气体进行报警装置的检定，这是一个非常必要的工作。随着我们国家经济力量的不断壮大，我们国家的一些化学药品种类正在不断的增多，因此一些容易发生爆炸，容易在使用过程中造成毒气泄漏的气体越来越多，常常发生较为严重的事故，对人们的居住和使用安全造成了极大的威胁。本文所说的可燃气体报警器就是为了预防有害、有毒、易燃、易爆气体在使用过程中发生泄漏，一旦出现有毒气体的泄露就能够进行报警的装置，在一般的报警装置的设置中，爆炸的下线为20%LEL，一旦超过了这个数值就会进行报警，并且将所有的电源断开，同时会将居民的通风口全部打开，能够减缓事故发生的时间，为人们及时处理这样的情况争取了大量的时间，具有非常重要的价值，报警器在使用的过程中，是否具有非常可靠的功能，这直接关系到我们国家居民的生命安全。现在我们国家的可燃气体报警器的寿命也就只有4年左右，在使用的过程中，报警器的灵敏度还会不断的下降，以至于出现毒气泄漏的浓度已经超过规定的限度时，不会启动报警的功能，从而引发了事故的发生，人们没有做好安全的防护措施，导致丧失了自己的生命，因此，我们可以看出，可燃气体报警器的检测具有非常重要的意义，及时的对报警器进行检定，能够保障报警器的功能可靠性和量值的准确度，能够极好的对浓度进行检测，及时的进行报警，提醒居民进行安全的防护。为了提高报警器的工作效率，我们国家已经非常重视报警器的检测工作，为了解决报警器在工作过程中存在的安全隐患，保障人们的生命安全，我们国家对于报警器的鉴定工作进行了积极的宣传，使得一些不了解国家相应的法律法规，不了解报警器的工作原理以及技术特性，或者对报警器安全性能重视程度不够，致使大量的在用报警器至今未按期申报，并接受强制检定的单位提高了对报警器的重要认识，并且，我们国家进行了相关的法律规定，如果发生了严重的事故是由于没有报警器未按期申报检定而失效，就会对相关的工作人员进行法律的惩罚，这项制度的实施，极大的提高了工作人员的工作态度，提高了对报警器检测的效率，具有非常重要的意义。

三、可燃气体及其检测

可燃气体发生爆炸必须具备三个条件：（1）一定浓度的可燃气体；（2）一定量的氧气；（3）有足够热量点燃它们的火源，缺少其中任何一个条件都不会引起火灾和爆炸。当可燃气体和氧气混合并达到一定浓度时，遇具有一定温度的火源就会发生爆炸。如图1，当可燃气体浓度低于LEL（最低爆炸限度）时（可燃气体浓度不足）和其浓度高于UEL（最高爆炸限度）时（氧气不足）都不会发生爆炸。LEL和UEL都各不相同。一般为安全起见，将在可燃气体浓度在LEL的10％LEL称作警告警报，而20％LEL称作危险警报。可燃气体检测仪又称LEL检测仪。

1.半导体式传感器。又称固体式气体传感器，其原理是把电极嵌入到金属氧化物的烧结体中，由气体吸附引起半导体电阻变化，其导电能力随气体浓度变化，从而从传感器的响应电路测知气体浓度。如以氧化锡、氧化锌等金属氧化物为主要成分的烧结体，一般因化学成分偏离化学计量比而呈现n型半导体特性，一旦与碳氢化合物、酒精等可燃性气体或一氧化碳、氨等有毒气体总称还原性气体相接触，由烧结体对可燃气体的吸附作用而产生的导电性能的变化，其导电能力随这些气体浓度而变化。这种传感器的特点是寿命长，通常可达到l0年或更长；不易中毒、在高浓度下也不易损坏；可用于有毒有害或可燃气体的检测。但这种传感器很难对特定气体敏感，常用于对混合气体进行检测。

2.催化燃烧式检测器。催化燃烧式检测仪是常见的以LEL方式测量可燃气体的检测仪。其原理是以惠斯通电桥作为检测单元。在这其中的一个铂金丝电桥上涂有催化燃烧物质，不论何种易燃气体，只要它能够被电极引燃，铂金丝电桥的电阻就会由于温度变化发生改变，这种电阻变化同可燃气体浓度成一定比例，通过仪器的电路系统和微处理机可以计算出可燃气体的浓度。直接测量可燃气体的体积浓度的热导式VOL检测仪也可以在市场上得到，LEL／VOL合二为一的检测仪也已出现。VOL可燃气体检测仪特别适合在氧气不足的环境中测量可燃气体的体积浓度（VOL）。

四、催化燃烧式可燃气体传感器设计分析

1.使用催化剂材料。此法对于催化剂要求较高，可以区分为贵金属催化剂和非贵金属催化剂，目前对于贵金属催化剂研究已相对成熟，但其缺点是价格较为昂贵，耐热性也较差。后者非金属催化剂越来越受到人们的重视，研究潜力较大。针对贵金属催化剂的缺陷，四氧化三钴、二氧化锰、氧化铁等氧化物催化剂越来越受到大家关注，此类催化剂活性强，尤其以氧化铁为最，具有选择性好、稳定性好的特点。此外，常用的催化剂还有Pt、Pd、Rh、Au等贵金属氧化物，活性成分质量分数一般为0.10%至0.50%，氧化催化剂载体通常有二氧化硅、氧化铝、氧化锆、二氧化铈、二氧化钛等，尤其以氧化铝为最，在其中引入镁锆离子等，可以较好的改善氧化铝的催化性能。

2.基本原理。该传感器主要是通过催化燃烧来实现可燃气体测量的方法，其由2个固定电阻构成惠斯登桥路，当可燃气体进行扩散至检测元件时，无焰燃烧开始，其反应热量将会使Pt丝电阻增大，此时电桥便会输出变化电压信号，此信号必然与可燃气体浓度成正比。采用此法的优点是：一是反应较为准确，选择性好；二是稳定性好，能实现定量检测，误报的可能性较小；三是寿命约为3年，时间较长。

总之，我们国家经济力量的不断提高，我们国家的科学技术不断的提高，人们的生活状态越来越好，但是在使用的过程中，必须要加强安全的管理，降低事故发生的频率，才能够保障人们的生命财产安全，才能够有效的提高一些高科技的使用效率，才能够加快我们国家的发展速度

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