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更新时间:2025-11-10
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对于VOC(挥发性有机物)管道气体的可燃性测量,红外原理(NDIR)通常比催化燃烧原理更优,是更推荐的选择。
首先要理解最关键的一点:
催化燃烧原理:测量的是 “可燃性" 或 “爆炸风险" 。它检测的是所有可燃烧气体在传感器上发生氧化反应(燃烧)产生的总热量,并将其转换为一个“%LEL"(爆炸下限)的读数。它不能区分是哪种气体在燃烧。
红外原理:测量的是 “特定气体浓度" 。它通过特定气体对红外线的吸收特性来检测,可以精确测量特定VOC气体的浓度(通常以ppm或%vol为单位)。通过算法,可以将其换算成%LEL来表示爆炸风险。
| 特性 | 催化燃烧原理 | 红外原理 |
|---|---|---|
| 测量对象 | 所有可燃气体(总体可燃性) | 特定的VOC气体(目标明确) |
| 原理 | 气体在催化剂表面无焰燃烧,引起电阻变化 | 气体对特定波长红外光的吸收 |
| 优点 | - 成本较低 - 对氢气等无极分子有反应 - 技术成熟,应用广泛 | - 高选择性,不受其他气体干扰 - 不会中毒或抑制,寿命长 - 无燃烧风险 - 响应速度快,稳定性好 |
| 缺点 | - 容易中毒/抑制(硅、硫、铅、卤素等会损坏传感器) - 需要氧气才能工作(缺氧环境不适用) - 精度相对较低,易受环境因素影响 - 传感器寿命有限,需定期更换 | - 成本较高 - 对氢气(H₂)、乙炔(C₂H₂) 等对称结构无极分子无响应或响应弱 |
VOC管道气体成分复杂,通常包含以下挑战:
中毒风险:
很多工业流程中的VOC气体本身就含有或伴随有硅烷、硫化物(如H₂S)、卤代烃(如氯苯、二氯甲烷)、磷酸盐等。
这些物质会不可逆地毒化催化燃烧传感器的催化剂,导致其灵敏度下降,给出错误的低读数,造成巨大的安全隐患。
缺氧环境:
管道内的气体可能处于缺氧或富集状态(例如,在惰性气体保护的反应器中)。催化燃烧传感器需要至少~10%以上的氧气才能正常工作,否则无法检测。
高浓度环境
管道中VOC浓度可能非常高,甚至超过100%LEL。长时间暴露在高浓度可燃气体中会“灼伤"催化燃烧传感器,缩短其寿命。
红外传感器规避了以上问题:
它不受中毒影响,因为它是光学原理,不与气体发生化学反应。
它不需要氧气。
它能耐受高浓度气体(取决于设计)。
| 场景 | 推荐原理 | 理由 |
|---|---|---|
| 大多数VOC管道监测(苯、甲苯、二甲苯、酮类、醇类、烷烃类等) | 红外原理 | 抗中毒、长寿命、精度高、安全可靠,是长期稳定运行的选择。 |
| 已知气体成分简单、洁净、无毒性物质,且预算有限 | 催化燃烧原理 | 成本低,能满足基本的防爆监测需求。但需密切关心中毒风险和寿命。 |
| 气体中含有氢气(H₂)或乙炔(C₂H₂) | 催化燃烧原理 或 红外+催化复合型 | 红外对这两种气体不敏感。须使用催化燃烧原理。 |
| 气体成分复杂多变,且包含催化和红外都能测的气体 | 红外原理 | 红外的高选择性可以避免其他气体的干扰,给出更准确的目标气体读数。 |
| 要求安全性和维护量 | 红外原理 | 无传感器“突然死亡"的风险,维护周期长。 |
总的来说,对于VOC管道检测,除去预算非常紧张或目标气体是氢气,否则投资一台基于红外原理的气体检测仪是更明智、更安全、长期来看更经济的选择。