2.5 火災(zāi)探測(cè)器(氣體探測(cè)器)

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1、2.5氣體探測(cè)器傳統(tǒng)感煙、感溫火災(zāi)探測(cè)器在火災(zāi)探測(cè)中起到了重要的作用，而且也在不斷發(fā)展完善，但是還并不能讓人滿意。它們本質(zhì)上以火災(zāi)的煙霧濃度和溫度等物理特性作為測(cè)量的對(duì)象，而燃燒的材料種類、燃燒狀況、灰塵、水汽和熱源等很多因素都會(huì)顯著的影響到這些參數(shù)，從而影響了常規(guī)探測(cè)器的可靠性，使之容易產(chǎn)生誤報(bào)，甚至對(duì)特定的火災(zāi)不響應(yīng)。例如，針對(duì)溫升的探測(cè)器對(duì)陰燃火沒有響應(yīng)，某些感煙探測(cè)器對(duì)酒精火等也沒有響應(yīng)等等。石油聯(lián)合企業(yè)、煤礦、化學(xué)工廠等單位不斷發(fā)生氣體泄漏、爆炸事故、引發(fā)火災(zāi)，大氣污染日趨嚴(yán)重，普通家庭也常有氣體中毒事故。為了防止氣體事故發(fā)生，對(duì)CH4等爆炸性氣體的檢測(cè)與

2、控制勢(shì)在必行，因而需要研制檢測(cè)氣體的傳感器和研究各類氣體的檢測(cè)方法。絕大多數(shù)液體或固體材料在燃燒初期，都產(chǎn)生CO、CO2等標(biāo)志性氣體，因而通過探測(cè)CO、CO2等火災(zāi)氣體產(chǎn)物，可以實(shí)現(xiàn)早期火災(zāi)探測(cè)。由于在正常情況下，環(huán)境中的CO背景干擾性氣體較少，因此相對(duì)于感煙、感溫探測(cè)器，火災(zāi)氣體探測(cè)器的環(huán)境影響因素大大減小。氣體探測(cè)技術(shù)比感溫感煙的技術(shù)要復(fù)雜且昂貴，因此氣體探測(cè)一直處于可望而不可及的境地。國(guó)外從30年代開始研究開發(fā)氣體傳感器，早期氣體傳感器主要用于煤氣、液化石油氣、天然氣及礦井中的瓦斯氣體的檢測(cè)與報(bào)警，后來火災(zāi)領(lǐng)域的研究人員開始借助這些技術(shù)來檢測(cè)火災(zāi)中產(chǎn)生的各種氣

3、態(tài)產(chǎn)物。近年來，由于氣體傳感技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)步，氣體探測(cè)技術(shù)正面臨著一個(gè)蓬勃的發(fā)展時(shí)期。在AUBE’99和AUBE’01火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)國(guó)際學(xué)術(shù)討論會(huì)上，有多篇論文涉及氣體探測(cè)，其中主要是CO氣體探測(cè)以及煙溫氣復(fù)合探測(cè)技術(shù)。一、可燃?xì)怏w和火災(zāi)中的氣體產(chǎn)物（一）可燃?xì)怏w在石油、煤礦、化工廠等企業(yè)單位，油氣泄漏使環(huán)境中存在易燃易爆氣體，居民家庭煤氣、液化氣泄漏也偶有發(fā)生，容易引起火災(zāi)爆炸事故，給生產(chǎn)生活帶來很大的威脅。為了防止爆炸的發(fā)生，需對(duì)易燃易爆氣體的濃度進(jìn)行檢測(cè)，以便濃度超標(biāo)時(shí)及時(shí)采取措施。在生產(chǎn)過程中，可燃?xì)怏w泄出可能使工作場(chǎng)所的新鮮空氣逐漸被取代，以致于全部被可燃?xì)?/p>

4、體充滿。如圖5-1所示，根據(jù)空氣與可燃性氣體混合氣體中可燃性氣體的濃度不同可分成三個(gè)區(qū)域：低于最低爆炸極限LEL（LowerExplosiveLimit）的欠量區(qū)；最低爆炸極限LEL與最高爆炸極限UEL（UpperExplosiveLimit）之間的爆炸區(qū)；高于最高爆炸極限的富量區(qū)。圖5-1可燃性氣體與空氣混合燃燒爆炸的三個(gè)區(qū)域欠量區(qū)：空氣混合氣體中可燃性氣體的濃度從0到LEL這個(gè)區(qū)域中，由于可燃性氣體的濃度比較低，此時(shí)即使具備足夠的點(diǎn)燃能量，也不會(huì)產(chǎn)生爆炸；爆炸區(qū)：上述混合氣體中可燃性氣體的濃度處于LEL及UEL之間這個(gè)區(qū)域中，只要具備足夠的點(diǎn)燃能量，就必然產(chǎn)生爆

5、炸；富量區(qū)：如上述混合氣體中可燃性氣體的濃度高于UEL，此時(shí)，由于空氣（實(shí)際是氧氣）含量過低，因此也不具備爆炸條件，但是可能外來空氣的不斷補(bǔ)入，又將返回“爆炸區(qū)”，因此，“富量區(qū)”的混合氣體也是十分危險(xiǎn)的。常見各種可燃?xì)怏w的爆炸界限見表5-1。表5-1可燃?xì)怏w的爆炸界限爆炸界限爆炸物質(zhì)名稱分子式下限%上限%等級(jí)城市煤氣5.02液化石油氣2.012.01甲烷CH45.015.01丁烷CH3(CH2)2CH31.88.41乙炔C2H22.581.03乙烷C2H63.012.4苯乙烷C6H5C2H51.06.7乙烯C2H42.736.02氯乙烷C2H5Cl3.815.4聚

6、乙烷CH3CHCl3.633.01氧化丙烯CH3CHCH2O2.121.5環(huán)丙烯C3H62.410.4氫H24.075.03丁二烯C4H62.012.02丁烯C4H81.69.71丙烷CH3CH2CH32.19.51丙烯C3H62.411.01n-戊烷C5HL21.57.81n-正已烷C6HL41.27.51醋酸乙酯CH3COOC2H52.111.51醋酸丁酯CH3COOC4H91.77.61汽油1.47.61煤油0.81（二）火災(zāi)中的氣體產(chǎn)物火災(zāi)產(chǎn)生的氣體成分是復(fù)雜多樣的，包含完全燃燒產(chǎn)物，如CO2和H2O；以及不完全燃燒產(chǎn)物，如CO、氣態(tài)碳?xì)浠衔锛按碱悺⑷╊悺?/p>

7、酮類、酸類、酯類；如果可燃物中還含有其他元素例如S和鹵素（F、Cl、Br），則產(chǎn)物中就會(huì)包含硫的氧化物以及鹵素的化合物。對(duì)于絕大多數(shù)可燃物，均含有C、H元素，其在空氣中陰燃熱解或明火燃燒時(shí)，氣態(tài)燃燒產(chǎn)物的主要成分為H2O、CO和CO2。國(guó)內(nèi)外的研究表明，各種標(biāo)準(zhǔn)火都會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的CO和CO2。[1]表5-2是Jackson和Robins在1994年給出了實(shí)驗(yàn)測(cè)得的歐洲六種標(biāo)準(zhǔn)火（木材明火、木材熱解、棉繩陰燃火、聚氨酯塑料泡沫明火、正庚烷明火、酒精明火）最大的CO生成量，CO生成量最少的酒精明火也達(dá)到了16ppm。表5-2歐洲六種標(biāo)準(zhǔn)火最大的CO生成量（Jack