催化燃烧技术终结者——红外气体分析技术

    催化燃烧技术传感器应用广泛并且价格便宜，但易被污染中毒、缺乏安全自检、要求定期维护、标定以及使用寿命短。红外气体传感器这些年发展迅速，克服了以上催化燃烧的缺点，符合IEC61508安全标准，在检测碳氢化合物气体时可提供快速可信的检测结果。本文将就两种传感器的不同优缺点作出比较，以供大家了解。

催化燃烧

    催化燃烧最早起源于十九世纪六十年代采矿业，早期简单的铂丝线圈传感器由于能耗大、零点漂移严重不适于连续操作。 

    当前催化燃烧检测器连接两个铂丝线圈，每个都包裹着氧化铝粘土。检测单元包裹着催化剂，可燃气通过时可促进氧化发热。

    催化燃烧优点

    1、 检测器价格低廉、供应广泛；

    2、 可使用各种可燃气，如果方法正确，可用于特殊物质检测；

    3、 装置简单，除了标准气，没有其他特殊的维护装备；

    催化燃烧缺点

    1、 易中毒，如果暴露在有机硅、铅、硫和氯化物组分中，将失去对可燃气的作用；

    2、 易产生烧结物，阻止可燃气与传感器接触；

    3、 没有自动安全防护装置；

    4、 在某些环境下灵敏度会下降（特别是硫化氢和卤素）；

    5、 需要至少12%的氧气浓度，在氧气浓度不足情况下工作效率明显下降；

    6、 如暴露在可燃气体浓度过高的环境下，会被烧坏；

    7、 使用时间越长，灵敏度越低；

    8、 寿命有限，最长3-5年；

    9、 需定期进行气体测试和标定；

红外技术

    包含一个原子以上的气体能吸收红外光，这样碳氢化合物和一些气体比如二氧化碳、一氧化碳能通过红外技术进行检测。

二氧化碳气体分析示意图

    为了区分红外吸收，气体和其他物质比水，需要额外增加一个波长宽带为2.7-3um的传感器。碳氢化合物在此范围没有吸收峰。这可以阻止错误报警发生和减小干扰物质的信号。双光束设计就是被用来防止光学组分污染造成错误报警。

    红外技术优点

    1、 较快的反应速率：响应时间一般小于7秒；

    2、 自动故障操作：电源错误、信号错误、软件错误都能反馈给控制系统；

    3、 对污染性气体的信号抗干扰能力强；

    4、 寿命长，一般大于10年；

    5、 维护成本低；

    6、 无需氧气；

    7、 高浓度可燃气体条件下，不会烧坏；

    8、 不会烧结，相应的问题也不会发生；

    红外技术缺点

    购买价格高于催化燃烧检测器

    催化燃烧需要定期测试（通过标气）。有些海洋石油平台通常每六周需测试一次，每3-5年需要更换一次，这样需要耗费大量的成本。

    不会烧结的红外气体检测仪器可自我检测，比检测如灯、传感器、窗口、软件等这些不可恢复的问题，从而大大降低出现问题的可能性。较少的零点、量程漂移及高灵敏度意味着红外气体检测仪器的校准和常规维护少，一般为6-12个月。

    同时，红外传感器的价格近年已经显著下降，虽然价格还是高于催化燃烧检测器，但实践经验表明，红外传感器的成本可通过减少维护成本来降低。故红外气体传感技术取代催化燃烧技术大势所趋。

    四方仪器自控系统有限公司，以自主知识产权的红外传感器核心技术为依托，成功研制红外烟气、沼气、煤气、尾气、天然气等节能减排仪器仪表，并已广泛应用于电力、钢铁、有色金属、煤化工、石油化工、垃圾焚烧、厌氧发酵、机动车及发动机检测、石油天然气勘探、煤层气综合利用、空分、节能环保部门、科研院校及民用等领域。

    红外传感器可检测特征吸收峰位置的吸收情况，以确定某种气体的浓度。这种传感器过去都是大型的分析仪器，但近些年，随着以MEMS技术为基础的传感器工业的发展，这种传感器的体积已经由10升，45公斤的巨无霸，减小到2毫升（拇指大小）左右。

微型红外传感器

    使用无需调制光源的红外传感器使得仪器完全没有机械运动部件，实现免维护，有效降低维护成本，从而降低工业过程气体的监测成本。

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