基本知识培训

翼捷工业安全设备知识培训目录气体基本知识①地球大气的成分②熟识有毒有害气体气体检测方法传感器基本知识①传感器类型②传感器特性③測不同气体时传感器选型防爆知识①可燃性气体的爆炸特性②常用防爆类型的防爆原理③爆炸危险场所的分区④爆炸危险场所的电气设备选型地球大气的成分气体成分分子量体积混合比%PPm（PPb）氮（N2）28.013478.084氧（O2）31.998820.946氩（Ar）39.9480.934二氧化碳（CO2）44.00990.033氖（Ne）20.18318.2*10-618.2氦（He）4.0035.2*10-65.2氪（Kr）83.801.1*10-81.1氙（Xe）131.300.1*10-80.1氢（H2）2.0160.5*10-80.5甲烷CH4）6.041.2~1.7*10-81.2~1.7一氧化二氮（N2O）44.010.3*10-80.3一氧化碳（CO）28.010.1*10-80.1臭氧（O3）47.99810~50*10-9(10~50)二氧化氮（NO2）46.001~4.5*10-9(1~4.5)二氧化硫（SO2）64.060.03~30*10-9(0.03~30)硫化氢（H2S）34.070.006~0.06*10-9(0.006~0.6)氨（NH3）17.030.1~10*10-9(0.1~10)干洁大气干洁大气通常称不含水汽和悬浮颗粒的大气为干洁大气，简称干空气，其组成见下表：在80∽90km以下，干空气成分（除臭氧和一些污染气体外）的比例基本不变，可视为单一成分，其平均分子量为28.966。组成千洁空气的所有成分在大气中均呈气体状态，不会发生相变讨论大气组成时，人们经常将所有成分按其浓度分为三类:①主要成分：其浓度在百分之一以上，它们是氮(N2)、氧（O2）和氩（Ar）；②微量成分：其浓度在1PPm∽1%之间，包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氦（He）、氖（Ne）、氪（Kr）等干空气成分以及水汽；③痕量成分：其浓度在1PPm以下，主要有氢（H2）臭氧（O3）、氙（Xe）、一氧化二氮（N2O）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）、氨气（NH3）、二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）等。此外，还有一些人为产生的污染气体，它们的浓度多为PPt量级。④水汽：大气中的水汽来自江、河、湖、海及潮湿物体表面的水分蒸发和植物的蒸腾。空气的垂直运动使水汽向上输送，同时又可能使水汽发生凝结而转换成水滴，因此，大气中的水汽含量一般随高度的增加而明显减少。⑤大气颗粒物：大气颗粒物是悬浮在大气中的各种固体和液体微粒，统称为大气气溶胶粒子。地球大气的组成干洁大气通常称不含水汽和悬浮颗粒的大气为干洁大气，简称干空气，其组成见下表：熟识有毒有害气体★石油、石化、气体企业常见有害气体及其危害★如何可靠地检测与防范★现有检测仪表的使用与维护常见的几种危险气体1.可燃性气体或蒸汽(含汽溶胶)：CH4甲烷、LPG液化石（油气丙烷和丁烷的混合物）、H2氢气、C2H2乙炔…2.氧气(低于或超过允许范围):O23.有毒气体:CO一氧化碳、H2S硫化氢、CL2氯气、NH3氨气…4.挥发性有机蒸气:VOC—苯类、醇类、烷烃类…气体基础知识培训可燃有毒气体危害●可燃性气体或蒸气：着火、爆炸事故●有毒气体：急慢性中毒、死亡事故●挥发性有机蒸汽：爆炸、中毒事故●窒息性气体：缺氧窒息、惰性气体窒息。气体的测量单位1、单位：mg/m3、ppm、Vol%、LEL%四种单位表示。mg/m3：毫克每平方米（毫克：mg立方米：m3）Vol%：Vol是volume（体积）的缩写，Vol%是指体积百分比LEL%：是指爆炸下限，它是针对可燃气体的一个技术词语。可燃气体在空气中遇明火种爆炸的最低浓度，称为爆炸下限—简称LEL。英文：LowerExplosionLimitedppm：ppm是英文partspermillion的缩写，译意是每百万分中的一部分，即表示百万分之（几），或称百万分率。如1ppm即一百万千克的溶液中含有1千克溶质。ppm与百分率（％）所表示的内容一样，只是它的比例数比百分率大而已。浓度较小时，采用工程单位ppm。空气中除了气体外，还含有气溶胶，即固体颗粒或小液滴它们的尺寸很小，用体积百分含量表示其浓度不太现实，而用mg/m3表示。2、意义：1ppm表示百万分之一的含量，1%Vol表示百分之一的含量，1%LEL表示百分之一的该种可燃气体以LEL为单位的爆炸下限含量。3、几种单位之间的换算：1%Vo1=10000PPm=10000000ppb气体单位一氧化碳（CO）主要由不完全燃烧产生发动机的废气汽车泵压缩机熟识气体一氧化碳（CO）无色无嗅比重和空气接近可燃(LEL12.5%)有毒!硫化氢（H2S）由厌氧细菌产生特别存在于:污水原油海底沉积物制革纸浆和造纸业硫化氢特征无色臭鸡蛋味(低浓度)比空气重有腐蚀性可燃(LEL4.3%)可溶于水剧毒!硫化氢毒性1ppm可以嗅出(ppb级)10ppmCeilingNIOSH,TWAACGIH15ppmSTELACGIH20ppmCeilingOSHA50ppmOSHA10minutepeak100ppm丧失嗅觉300ppm丧失意识(~30minutes)1000ppm呼吸停止,失去知觉至死亡新鲜空气的组成78%氮气20.9%氧气1.1%其他气体水蒸汽CO2惰性气体氧气（O2）当空气中氧含量低于19.5%时称为缺氧环境产生原因:微生物作用氧化燃烧吸收缺氧的征兆20.9%19.5%-12%12%-10%10%-6%6%-0%空气中正常含量判断力下降,呼吸和脉搏加快疲乏，动作不协调呼吸紊乱,循环系统紊乱,体能恶化失去判断力,症状在几秒至几分钟内产生恶心,呕吐,无法行动,失去意识，直至死亡抽搐,停止呼吸停止脉搏,几分钟内死亡,环境中O2含量≥23.5%,即为富氧环境.增加化学反应的速度可使普通可燃物变成易燃和易爆物Apollo1登月仓1967年失火的起因是Velcro尼龙在富氧环境下发生燃烧富氧环境的危险“30%以上的氧气浓度使物质变得难以琢磨”23.5%以上为富氧环境还有一些标准更加严格很多保守方法把22%当做警报点我国把25%设为测氧仪的富氧报警点可燃气体检测几种原理的传感器:催化燃烧式传感器(目前国际通用型)气敏半导体元件:多为家用报警仪热导式传感器:高浓度气体测量用,可以没有O2的参与,可测0-100%VOL红外传感器:光学原理,不会中毒,寿命较长氢火源电离传感器二、气体检测方法可燃性测量0100%LEL气体浓度可燃范围可燃性气体和蒸气检测读数为“%LEL”而不是“%Vol”100%Vol当读数大于10%LEL时都会有燃烧的危险存在Not20%可燃性测量催化燃烧式可燃气传感器催化氧化方法检测当暴露在可燃气体中，氧化反应使温度上升需要氧气参加反应!可燃性气体的测量催化燃烧式传感器结构铂金线圈含催化剂的多孔塞1mm三、传感器知识平衡的惠斯通电桥V2V1FixedResistorFixedResistorActiveBeadVOUTReferenceBead测量气体燃烧引起的温度变化导致的电阻变化催化燃烧传感器不锈钢外壳底座不锈钢防火烧结片连接针MatchedpairofpellistorbeadsPTFEMountingDiscPCBBoardPELLISTORHEADERDETAIL气体/蒸气LEL(%vol)灵敏度(%)丙酮2.245柴油0.830汽油1.445甲烷5.0100丁酮1.838丙烷2.053甲苯1.240LEL传感器对不同气体灵敏度不同LEL传感器灵敏度传感器中毒很多化合物可以降低LEL传感器的效能有些物质可以导致传感器急性的中毒:硅树脂(灭火泡沫,蜡)铅(含铅汽油)磷和磷酸盐高浓度可燃气传感器中毒SensorLifetimeSensorOutput传感器急性中毒会使传感器损坏，但损坏的时间和剂量相关传感器中毒慢性中毒通常随时间发生，经常将传感器暴露在清洁空气中可使这些化合物燃烧并除去如:硫化物(H2S,CS2)卤代烃(氟利昂,三氯乙烯,氯甲烷)苯乙烯LEL传感器中毒慢性中毒的LEL传感器可以在清洁后暂时恢复SensorLifetimeSensorOutput高浓度可燃气测量方法稀释法热导(TC)传感器利用氧置换计算热导TC传感器是根据气体通过被加热的线圈时产生的降温效果而工作的可燃性气体导热性比氮气等更好当线圈冷却时,电阻的减少量和气体的导热性成正比热导每种气体都有唯一的热导率，所以都有唯一的响应灵敏度气体并不一定是可燃的检测中不需要氧气的存在几乎所有的气体都可以检测到，只要这种气体有和背景气不同的热导率CO2在空气中可以测量H2可以在氩气中测量热导率可以比背景气高或者低NDIR传感器很多分子可以吸收红外光，并使之弯曲，伸展或扭曲红外光被吸收的量同浓度成正比光子的能量并不足以导致电离，所以红外检测原理同光离子化检测器完全不同最后，能量转化成动能，使分子加速导致气体被加热NDIR传感器每个分子都会在特定波长吸收红外线，这是由键的种类决定的.CO2在4.26µm(2350cm-1)处有特有的强烈吸收，所以有很好的选择性CO2PeakNDIRSensors气体通过传感器顶部的金属熔块进入光线穿过气体时的吸收和CO2的浓度成正比IRDetectorsLampLightFilter•光线在内壁上的反射增加了光程，提高了敏感度•检测器前段的滤镜过滤掉除4.26µm以外的所有光线,以检测CO2•参比传感器提供一个实时的信号来补偿由于环境或传感器造成的光线变化二氧化碳传感器:应用:便携CO2检测仪或IAQ检测碳氢化合物:应用:防止传感器中毒的甲烷CH4检测NDIRSensors检测目的不同,选择不同原理的传感器1.气敏半导体原件:微量捡漏0-1000ppm2.测爆:选用LEL催化燃烧传感器0-100%LEL3.高浓度测量:热导式传感器0-100%VOL都必须是防爆结构仪表价格不同传感器选型有毒气体和蒸气检测方法:比色管电化学传感器光离子化传感器非色散红外传感器(NDIR)ECSensors毛细扩散孔外壳参比电极计数电极电解池电极敏感电极ECCOSensorsCO在敏感电极被氧化成CO2:CO+H2OCO2+2H++2e-计数电极为平衡敏感电极发生的反应，将空气中的O2还原成水:1/2O2+2H++2e-H2O毒气传感器电化学(EC)传感器:气体扩散至传感器表面，在敏感电极的表面发生反应敏感电极催化一个特定的反应使用选择性过滤片减少交差反应MOS传感器MetalOxideSensors(MOS):金属氧化物传感器二氧化锡(SnO2)涂在陶瓷氧化铝烧结片上在清洁空气中电导率低在接触到还原性气体时电导率增加(如CO或可燃气)气体的选择性依靠传感元件的温度实现防火罩加热线圈铅丝MOS元件黄金电极MOSSensorsMOSSensors价格低典型的检出极限在10sppm非线性输出限制了准确度(rubberruler)响应时间慢于PID或FID对温湿度的敏感导致误报警超量程的检测会导致传感器损坏MOS传感器响应曲线非线性响应线性响应传感器会对特别的化合物有响应过量的“好”物质也可损坏传感器，如同喝太多水也会死人了解传感器的局限性可以帮助做性出更好的选择传感器的局限性作为传感器特性的一部分，会由传感器或仪器生产商公布仪器的设计会影响到传感器的性能传感器特性传感器特性量程:通常使用的浓度范围，也是传感器的线性最好的范围，超过此范围会导致读数的不正确和更长的回复时间，但在不超过最大限度时不会对传感器造成永久损坏最大限度:超过此限度会造成读数错误和传感器的永久性损伤，可以把它当作传感器的IDLH..HN3