催(cui)化燃燒式氣體(ti)傳(chuan)感器的工(gong)作(zuo)原理(li)

可(ke)燃物(wu)在(zai)催(cui)化(hua)劑的作(zuo)用下(xia)燃燒。與(yu)直接(jie)燃燒相比(bi)，催(cui)化(hua)燃燒溫度(du)更低(di)，燃燒更*。催(cui)化燃燒所用的催(cui)化劑是具有大比(bi)表(biao)面積的貴金(jin)屬(shu)和(he)金(jin)屬(shu)氧(yang)化物(wu)的多(duo)組分物(wu)質。例如，負(fu)載(zai) Pd 或稀土(tu)化合(he)物(wu)的催(cui)化燃氣竈(zao)可以(yi)降(jiang)低廢氣中的 CO 含(han)量，提高熱(re)效(xiao)率(lv)。負(fu)載(zai)0.2%pt的氧(yang)化鋁(lv)催(cui)化(hua)劑可在(zai)500℃下(xia)燃燒大部分有機物(wu)，除臭凈(jing)化(hua)至化學(xue)位(wei)移(yi)σ=1以(yi)下(xia)。催(cui)化燃燒為無焰(yan)燃燒，適用於(yu)安全(quan)要求(qiu)較高的場(chang)合(he)，如以(yi)H2、O2為原料(liao)的(de)燃料(liao)電(dian)池(chi)，以(yi)汽(qi)油(you)或酒(jiu)精為(wei)原料(liao)的(de)窯爐(lu)（催(cui)化劑浸漬(zi)Pt石棉）。例如，為(wei)了消除化工(gong)廠(chang)的(de) NOx 煙(yan)霧，可(ke)以在(zai)煙(yan)霧中添加(jia)燃料(liao)，催(cui)化燃燒可以(yi)通(tong)過(guo)負(fu)載(zai)的鉑(bo)和(he)鈀(ba)催化劑將 NOx 轉化為(wei) N2 氣。使(shi)用適當(dang)的(de)催(cui)化劑，壹種燃燒方法(fa)，其中有害氣體(ti)中的可(ke)燃物(wu)質在(zai)較(jiao)低(di)溫度下(xia)分(fen)解和氧(yang)化。

　　氣體(ti)報警器的傳感器通(tong)過(guo)催(cui)化(hua)燃燒檢(jian)測氣體(ti)，稱(cheng)為(wei)催(cui)化燃燒傳感器。

　　檢(jian)測可(ke)燃氣體(ti)的(de)儀(yi)器壹般(ban)采用催化(hua)燃燒傳感器，可以看作(zuo)是小型化(hua)的熱(re)量計，其檢(jian)測原理(li)幾十年(nian)來沒(mei)有太大變化。這(zhe)是惠(hui)斯通(tong)電(dian)橋(qiao)的(de)結構(gou)。它的(de)測量橋塗有催化物(wu)質，在(zai)整(zheng)個測量過程(cheng)中不(bu)會(hui)消耗。即(ji)使(shi)空氣中的氣體(ti)和(he)蒸汽濃(nong)度(du)遠(yuan)低於(yu)LEL，它(ta)們(men)也(ye)會(hui)在(zai)這(zhe)座橋(qiao)上(shang)發(fa)生催化燃燒反(fan)應。在(zai)測量過程(cheng)中，應在(zai)參(can)考和(he)測量電橋上(shang)施(shi)加(jia)電(dian)壓(ya)以(yi)加熱(re)它們(men)以(yi)引(yin)起催化(hua)反(fan)應。此(ci)溫(wen)度約(yue)為 500°C 或更(geng)高。正常(chang)情(qing)況下(xia)，電(dian)橋是平衡的，V1=V2，輸(shu)出為零(ling)。如果(guo)有可燃氣體(ti)，它(ta)的(de)氧(yang)化過(guo)程(cheng)會(hui)加熱(re)測量電橋並(bing)提高溫度(du)，而(er)參(can)考電(dian)橋溫(wen)度(du)保(bao)持不(bu)變(bian)。該(gai)電路將(jiang)測量它們之間的(de)電阻變(bian)化(hua)，V2 > V1，輸出電壓(ya)與(yu)待測氣體(ti)的(de)濃(nong)度(du)成正比(bi)。

　　氧(yang)氣濃(nong)度(du)是測量易燃易爆(bao)氣體(ti)時(shi)必(bi)須(xu)註(zhu)意的問題。催(cui)化(hua)傳(chuan)感器需要至少 8-10% 的氧(yang)氣才(cai)能進行準確(que)測量。在(zai)可(ke)燃氣體(ti)濃(nong)度(du)為 100% 時，本儀(yi)器的讀(du)數將(jiang)為(wei) 0% LEL！因(yin)此，在(zai)測量過程(cheng)中，需要(yao)在(zai)測量易燃易爆(bao)氣體(ti)的(de)%LEL之前先測量氧(yang)氣濃(nong)度(du)。這就(jiu)是為什麽要求(qiu)在(zai)密(mi)閉(bi)空間(jian)測量中必(bi)須(xu)同(tong)時(shi)測量氧(yang)氣和 LEL。如果(guo)在(zai)沒(mei)有氧(yang)氣的情(qing)況下(xia)測量LEL值，很容(rong)易(yi)得到(dao)錯(cuo)誤(wu)的結果(guo)。

　　催化(hua)燃燒傳感器可以響應大多數可(ke)燃氣體(ti)。測量電橋上(shang)特(te)定(ding)氣體(ti)的(de)燃燒熱(re)反(fan)映了它(ta)的(de)燃燒熱(re)，燃燒熱(re)隨各種(zhong)物(wu)質的性質而(er)變化(hua)。因(yin)此，不(bu)同(tong)的(de)物(wu)質即使(shi)在(zai)相同(tong)濃(nong)度(du)下(xia)也(ye)會(hui)產生不(bu)同(tong)的(de)儀(yi)器讀(du)數。請(qing)記住(zhu)，儀(yi)器測量的是電阻變(bian)化(hua)而(er)不(bu)是濃(nong)度(du)變化！不(bu)同(tong)的(de)氣體(ti)在(zai)測量橋上(shang)的表(biao)現會(hui)非(fei)常(chang)不(bu)同(tong)。通(tong)常(chang)，較大的分子會(hui)產生更多的燃燒熱(re)。另壹(yi)方(fang)面，較小的分(fen)子更容(rong)易(yi)進入(ru)測量頭的燒結結構(gou)中發(fa)生反(fan)應。催(cui)化(hua)燃燒傳感器，尤其是那(na)些(xie)測量 %LEL 的傳感器，不(bu)適用於(yu)檢(jian)測“較(jiao)重(zhong)"或長鏈(lian)烷烴(ting)，尤其是那(na)些(xie)具有高閃點的烷(wan)烴(ting)。

　　催化燃燒傳感器的校準也是壹個重(zhong)要問題。如有可能，用戶應使(shi)用待測氣體(ti)校(xiao)準(zhun)儀(yi)器。這種校準壹(yi)般(ban)是兩點校準(zhun)，即(ji)“新鮮空氣校準"和“標(biao)準(zhun)氣體(ti)校(xiao)準(zhun)"。

    大多數控(kong)制(zhi)標(biao)準，例(li)如 OSHA 1910.146 和(he) ANSI Z117.1-1995，使(shi)用 10% LEL 作(zuo)為危險(xian)存(cun)在(zai)的(de)閾(yu)值。許(xu)多儀(yi)器還使(shi)用 10% 作(zuo)為儀(yi)器報警設置的默認值。然(ran)而(er)，在(zai)實(shi)踐中，10% LEL 設置可能高於(yu)某些(xie)協(xie)議。在(zai)進(jin)入(ru)密閉空間(jian)的標準(zhun)中，壹般(ban)要求(qiu)不(bu)過(guo) 5% LEL，過(guo)該值不(bu)能(neng)進(jin)行工(gong)作(zuo) (OSHA 1995).

     壹旦(dan)過(guo)預設的警(jing)報，必(bi)須(xu)停止(zhi)和撤(che)回(hui)工(gong)作(zuo)。如果(guo)可以(yi)實(shi)時檢(jian)測，10%LEL可(ke)以(yi)作(zuo)為安全(quan)邊際。但必(bi)須(xu)註(zhu)意，任何(he)可(ke)檢(jian)測濃(nong)度(du)的可燃氣體(ti)的(de)存(cun)在(zai)都(dou)是非(fei)常(chang)危險(xian)的(de)。

標(biao)準催化燃燒傳感器不(bu)適用於(yu)高於(yu) LEL/LFL 水(shui)平(ping)的(de)測量。

相對校(xiao)正

　　只(zhi)有用被測氣體(ti)校(xiao)準(zhun)儀(yi)器，才(cai)能獲(huo)得(de)準確的測量結果(guo)。如果(guo)無法(fa)做(zuo)到這(zhe)壹點，或者(zhe)要(yao)測量的氣體(ti)未(wei)知，請(qing)務必(bi)選(xuan)擇(ze) 10% LEL 或更低作(zuo)為警(jing)報限值(zhi)。

    另(ling)壹種選(xuan)擇是使(shi)用校正壹(yi)種氣體(ti)但檢(jian)測另(ling)壹(yi)種氣體(ti)的(de)相對校(xiao)準(zhun)方法，即使(shi)用校正因(yin)子的方(fang)法(fa)。但是，由於(yu)傳(chuan)感器之間的(de)校正因(yin)子不(bu)同(tong)，同(tong)時(shi)在(zai)使(shi)用同(tong)壹(yi)傳感器的過程(cheng)中，該因(yin)子也會(hui)發(fa)生變化，因(yin)此使(shi)用這種(zhong)方法(fa)存(cun)在(zai)很(hen)大的局(ju)限(xian)性。這種(zhong)方法更不(bu)適用於(yu)混(hun)合(he)物(wu)。