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消防工作中的危险气体检测

作者:施  文    新闻来源:中国消防年鉴网    点击数:    更新时间:2007-12-27
 

英思科传感仪器(上海)有限公司         

 

新形势下的消防工作要应对各种各样的火灾和救援工作,无所不在的有毒有害气体的检测也就成为各级各类消防队伍必须面对的问题。一般意义上的有毒有害性气体主要包括易燃、易爆性气体、有毒无机气体及易挥发性有机化合物。

目前,国内外已有几十家生产各种各样的气体监测仪器,从检测原理来看大同小异,可大致分为五大类:催化燃烧式传感器、电化学传感器、光离子化检测器、红外传感器和半导体传感器等。当然,也有一些部门使用像气体检测管等比较简单的气体检测方式。

1、   催化燃烧式传感器

检测可燃气体的仪器一般使用催化燃烧式传感器,其检测原理在几十年内并没有大的变化。该类传感器由一个惠斯通电桥的结构构成:当空气中的可燃性气体扩散进入传感器后,就会在其中涂有催化剂的电子元件上燃烧发热,仪器的电子线路监测到这种变化引起的电阻变化,从而计算得出可燃物质(一般为甲烷)的存在量。

催化燃烧式传感器是目前最常见的可燃气体检测器,广泛应用于煤气、天然气可其他易燃易爆气体存在的场所。优点是结构简单,使用方便。缺点是仅对低碳化合物(比如甲烷,丁烷)有效,而对高碳(比如汽油、苯等)长链化合物灵敏度较低。最重要的是这类传感器仅仅可以测量爆炸浓度(100%LEL)以下的气体存在,一旦气体浓度超过爆炸下限,该类检测器则无能为力。

2、   电化学式传感器

电化学传感器一般用来测量无机类有毒气体和氧气。可以测量的有毒气体包括:一氧化碳、二氧化硫、硫化氢等等。这类传感器的特点是选择性较好。在很多情况下,可以将几个这样的传感器放在一台仪器中构成复合式气体检测仪,达到同时监测的目的。

使用电化学传感器的遇到的最大问题是传感器的寿命,一般来讲,这类传感器的最长寿命在2年左右,而且与检测气体的浓度和频度有关。因此,在使用这类传感器的时候要经常进行校正标定的工作以防止灵敏度变化。

3、   光离子化检测器

这种传感器是近几年来得到广泛应用的气体传感器,主要用于检测挥发性有机化合物,比如苯类、脂类、醚类等等剧毒和可燃性有机气体和蒸汽。它的最大特点是检测浓度范围宽,一般可以检测0.1ppm-5000ppm之内的气体浓度,适应各类情况的需要。

光离子化检测器的最大优势在于它适应性广,灵敏度高、测量线性宽。它可以用来在应急事故中对众多有机化合物,特别是剧毒化学品进行检漏、范围确认、寻迹等等工作。这类传感器的寿命较长,一般在五年以上,由于其采用光学方法,不存在超限、中毒(传感器失效)等现象。

4、   红外传感器

红外传感器采用红外吸收的方法来检测可燃性碳氢化合物的存在。同光离子检测器一样,它也是用物理光学的方式进行检测,不存在中毒、超限的问题。同催化燃烧式传感器检测可燃性气体不同,红外传感器可以检测超过爆炸下限浓度的高浓度可燃气体的存在,换句话说,红外传感器可以检测100%体积比的可燃性碳氢化合物的浓度,是一种宽量程的可燃气体检测器。

在实际应用中,红外传感器有着与催化燃烧式传感器相比更多的优点:比如无须氧气存在,直接测量可燃气的浓度;不存在超限中毒问题;寿命较长;很少维护等等。

 

在消防实际工作中,有毒有害气体的监测是必不可少的。我们下面所列出的必须检测有毒有害气体检测的场所仅仅是其中的典型情况,现实情况是每个消防人员在消防现场必须将有毒有害气体检测器作为常备的保护工具,防患于未然。

 

一、    个人防护

个人防护是消防人员进入火场和事故现场首先需要考虑的工作。现场情况千差万别,但任何消防现场的有毒有害气体的存在是不容置疑的。在到达现场之前,指挥员就要通过对现场有毒有害气体的监测,决定消防人员的防护等级。过多和不必要的防护可能影响消防人员的工作;而缺乏必要的防护也可能威胁消防人员的安全。因此,一个简单方便的有毒有害气体检测仪就成为工作人员正确选择个人防护的重要依据。

火灾现场,大量的不明物质燃烧可能会产生各种各样的有毒有害气体,这其中一氧化碳、二氧化硫等气体,以及氧气不足等情况会经常发生。在火灾现场一次爆炸发生后,由于可燃气体继续泄漏或可燃液体的蒸气继续产生,当达到一定浓度时又会发生二次爆炸或燃烧。为了防止可燃气体或可燃液体蒸气的二次爆炸或燃烧对灭火指战员的伤害,防止毒性气体对消防人员的危害,利用各类气体检测技术测出火灾现 场空气中气体的种类和浓度,为灭火指挥员制定灭火预案、采取相对应的防护措施提供依据。

需要强调的是,爆炸性气体只是危险环境中有害情况之一,更多的有毒有害气体,特别是挥发性有机化合物不仅仅会引起爆炸危险,同时其中的剧毒化学品还可能造成消防人员中毒和对周围环境造成威胁。

在这方面可以选择的仪器包括:

1、   个人佩带式有毒有害易燃易爆气体检测仪。这类检测器一般采用电化学或者催化燃烧式传感器。可检测气体包括:易燃易爆气体、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮、氰氢酸、氧气等等,由于采用碱性电池供电,因此使用时间长,操作简便,工作人员只需将仪器别在衣袋上或者安全帽上,仪器就会在有毒有害气体超过一定限度时发出警报。比如美国英思科公司最新的T40不仅体积小巧、重量轻、更符合防水要求,适合于消防员随身佩戴,在各种危险场所使用。

2、   扩散/泵吸式四气体检测仪。这类仪器装配有多个气体传感器,可以同时对各类有毒有害气体同时进行检测,比如可燃气/氧气/一氧化碳组合等等。这类仪器一般都采用锂离子充电电池进行操作,一次充电可连续使用18小时。这类仪器同时可以配备数据采集功能,可以作为事故现场的“黑匣子”。美国英思科的iTX复合式其体检测仪可以同时配备最多可以配备1个可燃气、氧气和4个有毒气体传感器,最大限度的满足各种场所的有毒有害气体检测的需要。

3、   密闭空间监测仪。这是一个配备标准4个传感器的复合式气体检测仪:包括可燃气、氧气、一氧化碳、硫化氢气体。特别适合于在密闭场所,比如下水道、管井、化粪池等等空间抢险救人使用。这类仪器适应性广,操作维护方便,是消防人员必备的气体检测仪器。

4、   便携式挥发性有机化合物检测仪

这类仪器采用光离子化检测器,可检测0.1ppm5000ppm浓度的几百种挥发性有机化合物,特别适合于在存在有机危化品场所使用,适合于检漏、寻找事故源、确定事故范围等工作。像英思科的Vx500型仪器,采用锂离子电池操作,一次充电可连续使用18小时。

 

二、   火灾现场调查

在刚扑灭的火灾现场的空气中和液体燃烧痕迹表面常含有残留的可燃性气体、可燃性液体的蒸气和可燃性物质分解出来的气体产物(纵火犯常利用易燃液体纵火)。利用上面提到的Vx500光离子化检测仪就可以快速寻找出易燃化合物(比如汽油、乙醇等物质)的地点,通过分析火灾现场空气中和液体燃烧痕迹表面残留的可燃气体的种类,就能为火调人员及时分析火灾原因,为侦破纵火案件提供依据和证据。

 

三、   预防检测

在防火安全检查中,气体快速检测技术可用于检测可燃气体及可燃液体的蒸气,确定有无可燃气体和可燃液体的泄漏;确定输气和输油管道是否有泄漏及确定泄漏区段;确定可燃液体的生产和贮藏场所(如生产车间、油库、油罐区)是否有可燃液体泄漏、可燃气体或可燃液体 的蒸气在空气中的浓度是否达到爆炸极限。尤其是一些剧毒化学品仓库检查,气体监测仪器更是必不可少。

同时,在强调预防为主的今天,任何存储危险化学品的场所还应当配备固定式有毒有害气体检测系统,以便在可能危险发生之前给出警报,避免更大损失的发生。

 

四、   应急事故

有毒有害气体和液体物质在生产、储存和运输过程中,由于事故发生泄漏或爆炸以及恐怖分子和邪教组织投毒,这些突发事件都极大危害人民群众的生命和健康。为了有针对性地处置这些突发事件,及时组织抢险救援,就必须及时快速准确地对有毒气体进行检测,确定气体 的种类和浓度。只有这样才能正确地制定出处置方案,采取有效的防护措施,保障救援人员的生命安全和受毒人员的救治。

应急事故的处理分为几大部分:

1)、事故范围确认

2)、事故危险源确认

3)、事故危险范围的发展趋势

4)、事故善后

在这几个方面,便携式气体检测仪器都可以起到很大的作用。

事故范围确认:

在事故发生后,现场指挥人员首先要确认事故危险的范围,上面提到的气体监测仪器都可以在此方面起到较大的作用,通过对事故周边的快速巡查,我们会很方便地确认事故影响范围,为组织抢险和必要疏散提供必要的信息。

事故危险源确认:

利用气体监测仪器快速反应的特点,通过浓度梯度迅速查找危险源。目前所有的气体监测仪器均配备数值显示和警报功能,通过观察测量数值和警报频度的变化,有关人员就可以方便地找到危险物质释放的源头。

事故范围的发展趋势

由于风向、温度的影响,事故中的有害物质也会发生不断的变化,此时,不断地对危险区域进行监测,就可以及时发现浓度的变化,及时做出有效的防范措施。

事故善后

事故处理后,我们还要对事故现场的水源、土壤进行顶空分析,已确认清理是否彻底。以防止更大的危害。利用气体监测仪器,对工作人员的服装,用具进行监测,以保证工作人员的安全。

 总之,消防工作中的有毒有害气体的监测涉及到方方面面,快速的气体检测仪器应当是各类消防工作人员必备的生命保护工具。

 

                                        

     

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