ارزیابی گازهای قابل اشتعال و اکسیژن هوابرد

ارزیابی گازهای قابل اشتعال و اکسیژن هوابرد

پایش آنی هوای محیطی با استفاده از دستگاه سنجش گاز قابل اشتعال و اکسیژن

فرمت: PDF تعداد صفحات: 9

اهداف آموزشی

پس از اتمام بخش قادر خواهید بود

• وسایل متداول برای پایش آنی گازها و بخارات قابل اشتعال و نیز گاز اکسیژن را نام برده و شناسایی کنید.
• مدار مورد نیاز برای کالیبراسیون دستگاه سنجش گازهای قابل اشتعال و اکسیژن (که از گازهای مرجع با تراکم معین استفاده می کند) را تشریح کنید. به طوری که اجزای مختلف این مدار را نام برده، شناسایی کرده و به هم متصل کنید.
• دستگاه سنجش گازهای قابل اشتعال و اکسیژن را با استفاده از گازهای مرجع با تراکم معین کالیبره کنید.
• اصول جمع آوری نمونه گازها و بخارات قابل اشتعال و اکسیژن هوابرد را با استفاده از دستگاه سنجش گازهای قابل اشتعال واکسیژن به اختصار بیان کنید.
• پایش آنی گازها و بخارات قابل اشتعال و اکسیژن هوابرد را با استفاده از دستگاه سنجش گازهای قابل اشتعال و اکسیژن انجام دهید.
• تمام داده های قابل کاربرد کالیبراسیون و نمونه برداری را با استفاده از فرم داده های پایش میدانی ثبت کنید.

مقدمه

وجود گازهای قابل اشتعال در هوای محیط و کمبود یا ازدیاد اکسیژن محیط، دو تهدید فوری هستند که سلامت شاغلان را مستقیما به مخاطره می اندازند. بسیاری از گازها و بخارات آلی چنانچه تراکمشان در هوا به میزان کافی باشد، به عنوان سوخت های قابل اشتعال عمل می کنند. گازها و بخارات آلی و گاز اکسیژن در هوا به ترتیب به عنوان عامل احیا کننده و اکسید کننده عمل می کنند. بنابراین در صورت وجود منبع جرقه واکنش اکسایش احیا که همان سوختن هوا است شروع می شود. از توالی واکنش های اکسایش احیا، واکنش زنجیره ای ایجاد می شود که منجر به انتشار شعله و با انفجار خواهد شد و تا زمان به پایان رسیدن اکسیژن یا سوخت ویا اطفای فرایند حریق (به طور مثال با خنک کردن و یا خفه کردن) ادامه پیدا می کند.

اغلب گازها و بخارات آلی در محدوده اشتعال پذیری مشتعل ویا منفجر می شوند. محدوده اشتعال پذیری بر اساس نسبت سوخت وهوا تعیین می شود. حداقل و حداکثر تراکم قابل اشتعال به ترتیب به عنوان حد پایینی محدوده قابل اشتعال یا انفجار ( LFL, LEL) و حد بالایی محدوده قابل اشتعال یا انفجار (UFL, UEL) نامیده می شوند. LFL یا LEL کمترین نسبت سوخت به هوا است، که سبب انتشار شعله می شود. به این معنا که در نسبت های کمتر از LFL تراکم سوخت اندک و ناکافی است. UFL یا UEL نیز بالاترین نسبت سوخت به هوا است که سبب انتشار شعله می شود. در نسبت های بالاتر از UFL تراکم سوخت در محیط، بسیار زیاد است. به طور مثال، محدودة اشتعال پذیری حلال استات ایزوبوتیل با LFL 1.3 درصد و 10.5 UFL درصد، بین 10.5 – 1.3 درصد می باشد. بنابراین زمانی که تراکم ایزوبوتیل استات در هوا کمتر از 1.3 درصد یا بیشتر از 10.5 درصد باشد، تراکم این ماده خارج از محدوده اشتعال پذیری بوده و حریقی که منجر به انتشار شعله شود، به وقوع نمی پیوندد.

گاز اکسیژن در تراکم تقریبی 20.8 درصد، یک جزء طبیعی و عمادة هوا محسوب می شود، اما مانی که سطح آن به میزان قابل ملاحظه ای کمتر از 20.8 درصد باشد. (به طور مثال کمتر از 19.5 درصد) اتمسفر دچار کمبود اکسیژن بوده و زمانی که سطح اکسیژن به طور قابل ملاحظه ای افزایش یابد (بطور مثال بیشتر از 23 درصد) اتمسفر اشباع از اکسیژن است. کاهش و یا افزایش بیش از حد اکسیژن هوا به علت کمبود یا اشباع اکسیژن در بافت های بدن (هایپوکسی و هایپر آکسی) موجب مسمومیت افراد خواهد شد. ضمن این که اتمسفر دارای تراکم بالای اکسیژن، موجب افزایش احتمال شروع حریق و انفجار نیز می شود.

نمونه برداری و تجزیه

وسایلی وجود دارد که گازها و بخارات قابل اشتعال و یا گاز اکسیژن را به صورت آنی شناسایی کرده و تراکم آنها را نیز اندازه گیری و پایش می کند. این وسایل اغلب برای پایش های محیطی مناسب بوده و به این منظور استفاده می شوند. با وجود وسایل تک منظوره برای اندازه گیری جداگانه گازها و بخارات قابل اشتعال و گاز اکسیژن، استفاده از دستگاه های ترکیبی که به منظور شناسایی و اندازه گیری توام هر دو شاخص طراحی شده اند، عمومی تر می باشد. وسایل سنجش توام گاز قابل اشتعال و اکسیژن به اختصار، دستگاه سنجش اکسیژن و گاز قابل اشتعال ویا دستگاه سنجش گاز قابل اشتعال نامیده می شوند. (شکل 1) بسیاری از این دستگاه های ترکیبی، آلاینده های سمی مانند گاز منواکسید کربن و یا (دی) سولفید هیدروژن را نیز اندازه گیری می کنند. دستگاه های مذکور، برای پایش اماکن دارای مواد خطرناک، فعالیت های اورژانس و ورود به فضاهای محصور، بسیار کاربرد دارند.

در این وسایل، پایش و اندازه گیری گاز و بخار قابل اشتعال و گاز اکسیژن به صورت آنی بوده و تراکم آنالیت به طور مستقیم از روی صفحه نمایش قرائت می شود. اغلب این دستگاه ها الکترونیکی بوده و گاز و بخار را به صورت فعال و خودکار، مکش و اندازه گیری می کنند. ضمن عبور جریان هوا از درون دستگاه، گازها و بخارات قابل اشتعال و گاز اکسیژن با حسگرها و یا آشکارسازهای مخصوص ماده مورد نظر واکنش می دهند.

دستگاه ترکیبی سنجش توام گازهای قابل اشتعال و اکسیژن

شکل 1: طرح شماتیک اصول عملکرد دستگاه ترکیبی سنجش توام گازهای قابل اشتعال و اکسیژن

برای کالیبره کردن این وسایل اغلب از تراکم های معین گازهای مرجع، مانند پنتان یا متان، استفاده می شود. به منظور محاسبه تراکم واقعی سایر گازها و بخارات قابل اشتعال، باید پاسخ دستگاه را به وسیله عامل تبدیل، تصحیح کرد. برای کالیبراسیون دستگاه های سنجش گاز اکسیژن نیز از گاز اکسیژن خالص با تراکم معین (گاز مرجع) استفاده می شود. گرچه استفاده از هوای محیط (تازه) نیز برای کالیبراسیون این وسایل معمول است. قابل ذکر این که گازهای مرجع مورد استفاده برای کالیبراسیون، درون سیلندرهای گاز فشرده ذخیره می شوند.

الف) دستگاه های سنجش گاز قابل اشتعال

دستگاه های سنجش و یا نمایشگر گاز قابل اشتعال (CGMs)، اغلب دارای سیم داغی مانند رشته پلاتین هستند که در اثر عبور گاز یا بخار قابل اشتعال، مشتعل شده و گازها و بخارات قابل اشتعال را کاتالیز خواهد کرد. احتراق گاز یا بخار قابل اشتعال موجب تولید گرما می شود که میزان آن متناسب با تراکم گازها و بخارات محیطی است. ضمن این که گرمای تولیدی سبب کاهش مقاومت نوشته شده و از این راه تراکم گاز یا بخار اندازه گیری می شود.

تراکم گازها و بخارات قابل اشتعال بر حسب درصدی از LFL بر روی صفحه نمایشگر دستگاه نشان داده می شود. به طور مثال، چنانچه قرائت دستگاه 8 درصد باشد، این رقم به معنای LFL هشت درصد است و چنانچه ایزو بوتیل استات تنها بخار قابل شناسایی در نمونه باشد (1.3=LFL)، تراکم واقعی ایزوبوتیل بر اساس معادله زیر از حاصلضرب 0.08 در 1.3 درصد به دست خواهد آمد که برابر 0.104 درصد است.

Concentration = MeterDispllay×LFL

در حقیقت دستگاه، تراکم گاز یا بخار قابل اشتعال را نسبت به گاز کالیبراسیون اندازه گیری کرده و بر حسب درصدی از LFL (یا LEL) گاز کالیبراسیون نمایش می دهد. بنابراین زمانی که دستگاه، 8 LEL درصد (و یا برحسب اعشار 0.08) را به عنوان تراکم ایزوبوتیل استات نمایش می دهد، شاید این عدد تراکم واقعی ایزوبوتیل استات نباشد (زیرا دستگاه نسبت به ایزوبوتیل استات کالیبره نشده است).

حتما بخوانید:

⇐ گازهای قابل انفجار و اشتعال سریع

⇐ گازهای خطرناک در صنعت

⇐ مدل سازی پیامد اشتعال مواد

⇐ اندازه گیری گازها و بخارات قابل اشتعال