Kako se detektori toksičnih i štetnih plinova primjenjuju u industriji?
U stvarnosti, mnogi od plinova koji se susreću u smislu sigurnosti i higijene su mješavine organskih i neorganskih plinova. Zbog različitih razloga, naše današnje razumijevanje otrovnih i štetnih plinova više je usmjereno na zapaljive plinove, plinove koji mogu uzrokovati akutna trovanja (sumporovodik, cijanovodik itd.), te neke uobičajene otrovne plinove (ugljični monoksid), kisik i druge detektora, stoga će se ovaj članak prvo fokusirati na uvođenje takvih detektora, te dati prijedloge za primjenu različitih detektora toksičnih i štetnih (anorganskih/organskih) plinova na osnovu trenutne situacije.
Klasifikacija detektora toksičnih i štetnih gasova i ključne komponente originalnih detektora gasa su gasni senzori.
Senzori za plin se u principu mogu podijeliti u tri kategorije:
A) Gasni senzori koji koriste fizička i hemijska svojstva: kao što su tip poluprovodnika (tip kontrole površine, tip kontrole zapremine, tip površinskog potencijala), tip katalitičkog sagorevanja, tip toplotne provodljivosti čvrstog materijala, itd.
B) Gasni senzori koji koriste fizička svojstva: kao što su provodljivost topline, svjetlosne smetnje, infracrvena apsorpcija itd.
C) Gasni senzori koji koriste elektrohemijska svojstva: kao što su elektroliza konstantnog potencijala, galvanska baterija, membranska jonska elektroda, fiksni elektrolit, itd.
Prema opasnostima, otrovne i štetne plinove dijelimo u dvije kategorije: zapaljivi plinovi i otrovni plinovi.
Zbog različitih svojstava i opasnosti, njihove metode otkrivanja su također različite.
Zapaljivi plin je najopasniji plin koji se susreće u petrohemijskim i drugim industrijskim prilikama. To su uglavnom organski plinovi kao što su alkani i neki neorganski plinovi poput ugljičnog monoksida. Eksplozija zapaljivog gasa mora ispunjavati određene uslove, odnosno: određenu koncentraciju zapaljivog gasa, određenu količinu kiseonika i dovoljno toplote da zapali njihov izvor vatre, to su tri elementa eksplozije (kao što je trokut eksplozije prikazan na lijevoj slici gore), nedostaje jedan Ne, to jest, nedostatak bilo kojeg od ovih uslova neće uzrokovati požar i eksploziju. Kada se zapaljivi plin (para, prašina) i kisik pomiješaju i dostignu određenu koncentraciju, doći će do eksplozije pri susretu sa izvorom vatre određene temperature. Koncentraciju zapaljivog gasa koji eksplodira kada naiđe na izvor požara nazivamo graničnom koncentracijom eksplozije, koja se naziva granicom eksplozije i općenito se izražava u postocima. Zapravo, ova mješavina ne eksplodira ni u kojem omjeru miješanja, već ima raspon koncentracije.
Zasjenjeni dio je prikazan na gornjoj desnoj slici. Neće doći do eksplozije kada je koncentracija zapaljivog gasa ispod LEL (donja granica eksplozivnosti) (nedovoljna koncentracija zapaljivog gasa) i iznad UEL (gornja granica eksplozivnosti) (nedovoljna količina kiseonika). LEL i UEL različitih zapaljivih gasova su različiti (vidi uvod u osmo izdanje), na šta treba obratiti pažnju prilikom kalibracije instrumenta. Radi sigurnosti, generalno bismo trebali izdati alarm kada je koncentracija zapaljivog plina 10 posto i 20 posto LEL, ovdje znači 10 posto LEL. Kao alarm upozorenja i 20 posto LEL kao alarm opasnosti. Zbog toga detektor zapaljivih gasova nazivamo i LEL detektor.
Treba napomenuti da 100 posto prikazanih na LEL detektoru ne znači da koncentracija zapaljivog plina dostiže 100 posto zapremine plina, već dostiže 100 posto LEL, što je ekvivalentno najnižoj granici eksplozije zapaljivog gas. Ako je u pitanju metan, 100 posto LEL=4 postotna zapreminska koncentracija (VOL). U radu, detektor koji mjeri ove plinove pomoću LEL-a je naš zajednički detektor katalitičkog sagorijevanja. Njegov princip je dvosmjerni most (poznatiji kao Wheatstoneov most) jedinica za detekciju. Jedan od mostova od platinaste žice je presvučen katalitičkim supstancama za sagorevanje. Bez obzira na vrstu zapaljivog gasa, sve dok se može zapaliti od strane elektroda, otpor mosta od platinaste žice će se promeniti usled temperaturnih promena. Koncentracija zapaljivog gasa je u određenoj proporciji, a koncentracija zapaljivog gasa se može izračunati preko sistema kola i mikroprocesora instrumenta. Na tržištu su dostupni i VOL detektori toplinske provodljivosti koji direktno mjere volumnu koncentraciju zapaljivih plinova. Istovremeno, već postoje LEL/VOL kombinovani detektori. VOL detektor zapaljivosti posebno je prikladan za mjerenje volumetrijskih (VOL) koncentracija zapaljivih plinova u anoksičnim (nedovoljnim kisikom) sredinama.
Otrovni gasovi mogu postojati ne samo u sirovinama za proizvodnju, kao što je većina organskih hemijskih supstanci (VOC), već iu nusproizvodima različitih karika u proizvodnom procesu, kao što su amonijak, ugljen monoksid, sumporovodik, itd. predstavljaju najveće opasnosti za radnike. Ova vrsta štete uključuje ne samo neposrednu štetu, kao što je fizička nelagoda, bolest, smrt, itd., već i dugotrajnu štetu ljudskom tijelu, kao što su invalidnost, rak i tako dalje. Otkrivanje ovih toksičnih i štetnih plinova je problem na koji bi naše zemlje u razvoju trebale početi obraćati punu pažnju.
