可燃有毒气体检测报警系统用词规范
1、用词说明
对本规范条文中要求执行严格程度不同的用词,说明如下:
1 表示很严格,非这样做不可的用词
正面词采用"必须";
反面词采用"严禁".
2 表示严格,在正常情况下应这样做的用词
正面词采用"应".
反面词采用"不应"或"不得".
3 表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词
正面词采用"宜";
反面词采用"不宜".
表示有选择,在一定条件下可以这样做,采用"可".
条文说明
1 总则
1.0.2 本规范适用于石油化工企业泄漏的可燃气体和有毒气体检测报警设计,包括新建,扩建,改建及原有工艺装置和储运设施不进行任何改动仅增设有毒气体检测报警的设计.
1.0.3 与本规范有关的标准
《石油化工企业设计防火规范》GB50160
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058
《作业环境气体检测报警仪通用技术要求》GB12358
《中华人民共和国国家计量检定规程可燃气体检测报警器》JJG693
《建筑设计防火规范》GBJ16
《工业企业设计卫生标准》TJ36
《职业性接触毒物危害程度分级》GB5044
《石油化工企业职业安全卫生设计规范》SH3047
2、术语,符号
2.1.1 按《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92规定:甲类气体是指可燃气体与空气混合物的爆炸下限小于10%(体积)的气体;液化烃(甲A)是指15℃时的蒸气压力大于0.1MPa的烃类液体及其它类似的液体,例如液化石油气,液化乙烯,液化甲烷,液化环氧乙烷等;甲B类液体是指除甲A以外,闪点小于28℃的可燃液体;乙A类液体是指闪点等于或大于28℃至等于45℃的可燃液体.甲B与乙A类液体也可称为易燃液体.
由于乙A类液体泄漏后挥发为蒸气或呈气态泄漏,该气体在空气中的爆炸下限小于10%(体积)属于甲类气体,可形成爆炸危险区.但是,该气体易于空气中冷凝,所以扩散距离较近,其危险程度低于甲A,甲B类.
可燃气体的爆炸浓度上限与下限之差大于20%时作为甲类气体对待,系根据API及欧州等国家标准(对物质的火灾危险性分类为甲类)的规定,但是我国在制定GB50160-92时,只考虑下限值,不考虑上限的差值,所以该物质的火灾危险性分类定为乙类.本规范从防爆检测和报警角度考虑,认为按甲类对待为宜.
2.1.2 根据国际TJ36-79规定,氨属车间空气中的有害物质,所以是有毒气体,但国标GB5044-83中规定,氨属轻度危害,因此本规范不规定检测.按日本有关标准规定,氨也作为有毒气体进行检测.
按我国的GBJ16-87和GB50160-92规定,一氧化碳为乙类气体.由于其爆炸下限与上限之差大于20%,危险性较大.按国外规定属于甲类气体.又因一氧化碳气体无色,无味不引起人们警惕,吸入较高浓度引起急性脑缺氧性疾病,损害人体的中枢神经.按国标TJ36-79规定,一氧化碳属车间空气有害物质.按国标GB5044-83规定,一氧化碳属Ⅱ级毒物危害程度.因此本规范将一氧化碳作为有毒气体进行检测.
本规范中的有毒气体是根据国标GB5044-83毒物危害程度分级中的极度,高度的危害气体,并根据目前有检测仪表而确定的.也参照日本标准规定的10种有毒气体.
2.1.3 最高允许浓度定义引自TJ36-79第三章表4中注①.根据国外有关资料介绍,最高允许浓度系指一般人在有害气体的环境中,以中等强度每天连续工作八小时,对健康无害的环境中有毒气体浓度的界限.
2.2.1 LEL为Low Explosion Limit缩写.
TLV为Threshold Limit Value缩写.
3、一般规定
3.0.1 本条可燃气体规定是符合GB50160-92第4.6.11条"在使用或产生甲类气体或甲,乙A类液体的装置内,宜按区域控制和重点控制相结合的原则,设置可燃气体报警器探头"和第5.1.4条"在可能泄漏液化烃场所内,宜设可燃气体报警器探头"的规定并且更具体化了.
2区及附加2区的划分见《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92第2.2.5,第2.3.3,第2.3.4,第2.3.7,第2.3.8,第2.3.9条.
3.0.3 在正常运行时人员不得进入的危险场所可能有几台检测器是一级或二级报警,仅甲类气体和有毒气体(属Ⅰ或Ⅱ级)释放源进行连续检测,指示,报警,并对报警进行记录或打印,以便随时观察发展趋势和留作档案资料.
3.0.4 通常情况下,工艺装置或储运设施的控制是操作人员常驻和能够采取措施的场所.但是,不是所有情况都如此.例如某厂装卸栈台的可燃气体检测报警仪的报警器集中安装在远离栈台的控制室里,而在栈台上操作室的操作人员既看不见也听不到报警信号,更谈不上采取措施了,因此,做了本条规定.
3.0.7 本条规定主要是使一旦泄漏的可燃气体或有毒气体除自身扩散外又可被风吹到检测器,其机率在全年来说最多.
3.0.8 本条规定的根据是:(1)洛阳石化工程公司与辽阳石油化纤公司仪表厂合作进行的液化石油气扩散速率经验;(2)日本《一般高压气体安全规则中LPG安全规则》.
根据液化石油气速率试验,室内当释放流率为600L/h(10L/min)时,LPG的扩散速度为0.15m/s,泄漏发生1~1.5min内即可检测到,扣除仪表本身响应时间30s后,扩散时间为30~60s,扩散距离4.5~9m.
由此推论,一台在室内安装的检测器其有效覆盖半径可按4.5~9m考虑.
按日本LPG安全规则关于《可燃气体及毒性气体的泄漏检测报警器的布置》.
室内布置的容易泄漏的高压气体设备,于易滞留可燃气体的场所,在这些设备群的周围以10m一个以上的比例计算设置检测器的数量.在室外布置的容易泄漏的高压气体设备在邻近高压设备,墙壁及其它构筑物,在坑槽等易于滞留气体的场所,在这设备群的周围以20m一个以上的比例计算设置检测器的数量.
上述容易泄漏的高压气体设备一般指压缩机,泵,反应器,储罐等.
分析日本的规定可折算为:检测器的有效覆盖水平平面半径,在室内为5m,在室外为10m.
据有的资料报导:通过试验在泄放量为5~10L/min,连续释放5min,检测器与泄放点的最灵敏区为10m以内,有效检测距离是20m.
本条规定,可燃气体泄漏30~60s即应响应报警,取其扩散距离的平均值即为7.5m.参照日本的规定,室外为室内的2倍,故室外的有效覆盖水平平面半径为15m.
有毒气体检测器与释放源距离是根据对四个石化企业调查结果规定的,一般检测器距释放源室外不大于2m,室内不大于1m,多为靠近释放源0.5~0.6m设置,其它装高度比空气轻的不大于1.5m,比空气重的距地面约0.4~0.6m.
3.0.9 本条所说"不具备安装固定式的":系指该处无法安装检测器:环境湿度过高;环境温度过低;没有非爆炸危险区安装指示报警器等其中任何一条均认为不具备安装固定可燃气体或有毒气体检测报警仪的.
3.0.10 可燃气体和有毒气体检测报警是为防止爆炸和保障人身安全而设置的,其可靠性应受到高度重视,检测报警系统相对独立是保证其可靠性的有效措施之一.所谓相对独立,即该检测报警系统的检测与发出报警信号的功能不受其它仪表或仪表系统故障的影响.
4、检测点的确定
4.1 工艺装置
4.1.1 本规范所指的可燃气体释放源即可能释放出形成爆炸性混合物的物质所在的位置或点.
本规范所指的有毒气体释放源即可释放出对人体健康产生危害的物质所在的位置或点.
可燃气体释放源根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》规定,释放源应按易燃物质的释放频繁程度和持续时间长短分级.其分为连续释放源,第一级释放源,第二级释放源,多级释放源.
第一级释放源:预计在正常运转时周期或偶然释放的释放源.类似下列情况的,可划为第一级释放源:
1 在正常运行时,会释放易燃物质的泵,压缩机和阀门等的密封处;
2 在正常运行时会向空间释放易燃物质,安装在贮有易燃液体的容器上的排水系统;
3 在正常运行时会向空间释放易燃物质的取样点.
第二级释放源,预计在正常情况下不会释放,即使释放也仅是偶尔短时释放源.类似下列情况的,可划为第二级释放源:
1 在正常运行时不可能出现释放易燃物质的泵,压缩机和阀门的密封外;
2 在正常运行时不能释放易燃物质的法兰等连接件;
3 在正常运行时不能向空间释放易燃物质的安全阀,排气孔和其它开口处;
4 在正常运行时不能向空间释放易燃物质的取样点.
可燃气体检测器所检测的主要对象是属于第二级释放源的设备或场所.本条各款的规定就是属第二级释放源的具体实例.
4.1.2 所谓露天布置是指设备布置没有厂房,没有顶棚的室外.半露天布置是指设备布置在室外,但在设备上方有顶棚.
可燃气体检测器的位置是按本规范第3.0.7条规定,15m距离是符合本规范第3.0.8条,有效覆盖半径的规定.当检测点位于释放源的最小频率风向的下风侧即检测点常年处于释放源的逆风向时,其距离取扩散距离的下限值5m.
4.1.3 封闭厂房是指有门,有窗,有墙,有顶棚的厂房,半封闭式厂房是指无门无窗,有顶棚或有花格墙,半截墙的厂房,通常多为通风不良场所.布置在封闭式厂房内的设备,是属于室内布置,布置在半封闭式厂房内的设备也视为室内布置.因此,检测点的间距符合本规范的第3.0.8条的规定.
封闭或半封闭厂房内有一层或二层.如果可燃气体或有毒气体压缩机布置在厂房的第二层,为安全起见,尽快检测出泄漏的可燃气或有毒气体,在二层应按本条规定设置检测器.二层以下(即一层),在无释放源情况下,属比空气重的可燃气体或有毒气体的沉积,所以在一层按本规范的4.3.4条的设置检测器.有释放源的情况,仍按本条设置检测器.
4.1.4 在封闭或半封闭的厂房内,布置不同火灾危险类别的设备时,仅在本规范规定的可燃气体释放源7.5m范围内设检测器,不是释放源的场所不设检测器.按《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》规定:
建筑物内部,一般以室为单位划定范围(特殊条件除外),即当同一个室内布置有甲类气体及甲类,乙A类液体的设备时,不管室内还有丙类或其它类液体的设备,全室都划为2区(除非有符合不划区的条件),但是本规范规定主要是检测释放源.所以在非释放源的场所不进行检测.当有符合本规范第4.3.4条,尚宜设检测器.
4.1.5 本条规定是检测比空气轻的可燃气体,当释放源处于露天或半露天的设备区内,通风良好,根据现场调查和引进装置均不设检测器.当释放源处封闭或半封闭厂房内,通风不如露天或半露天,且在最高点死角易于积聚可燃气体,为安全起见,尽快检测泄漏出的可燃气体,所以规定在释放源上方0.5~2m处(见本规范第6.1.2条)设检测器.在最高点易于积聚处设检测器主要目的是检测泄漏出可燃气体经扩散后滞留此处,经一定时间积聚后达到报警设定值而报警.
4.2 储运设施
4.2.1 由于液化烃罐多为球罐,在防火堤内即或有隔堤,其高度均低于防火堤.因此仅在防火堤内设检测点.
4.2.4 灌装口与检测点距离小于5m时,在正常灌装时可能报警,两者间距离不得过小,过大又不灵敏.因此规定为5~7.5m.
一般储瓶库多为半露天,为有效拦截或发现泄漏的液化烃,规定沿库的四周布置检测器.如周边长度不长可限下限,每间隔15m设一台.当四周边长之和小于15m的,至少设一台.
当储瓶库系封闭或半封闭厂房时应按本规范第4.1.3条规定,使检测器有效的覆盖全部厂房面积.
4.3 可燃气体,有毒气体的扩散与积聚场所
4.3.1 这是为拦截可燃气体进入明火加热炉区,以防引起火灾.检测器设置的位置是沿用《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92的规定.
4.3.2 控制室,配电室内设检测器,是属"第二道防线"拦截可燃气体或有毒气体的进入.日本和台湾的标准以及一些引进装置都安装检测器.本规范则区别对待.一般控制室,变配电室距工艺设备区域储罐15m(或22.5m)并高出地坪0.6m,是属2区以外.高小于0.6m,距工艺设备区域储罐15~30m之间距离是属附加2区的范围.在此范围内的控制室,当门窗朝向设备组或储运设施,则认为可燃气体或有毒气体可能进入.而可燃气体或有毒气体在全年内被吹入室内的机率较多的控制室和配电室都宜设检测器,否则可不设.
4.3.3 本条规定,只要设在2区范围内,使用防爆型或非防爆在线分析仪表时,其仪表间均应设置检测器.一则可检测管道系统泄漏出的可燃气体,二则可检测2区可燃气体,对其进入仪表间,起拦截作用.
按GB50160-92第4.2.8规定,布置在爆炸危险区内非防爆在线分析一次仪表间,应正压通风.为安全起见,本条规定,即使设了正压通风,也应有"第二道防线"的检测器"把门".
检测比空气轻的可燃气体,因气体比重轻于空气,易于聚积在仪表间顶部死角,所以检测器应设在顶部易于积聚处.
4.3.4
"死角"系指通风不良的墙角或窝风的地方.
5、可燃气体和有毒气体检测报警系统
5.1 系统的构成及技术性能
5.1.1 石油化工企业可燃气体和有毒气体的检测,除了极个别的对象有特殊的要求以外,大量的应该是报警系统.
报警器和指示报警器可以是仪表盘安装的单元仪表,也可以是专用的数据采集系统.
报警器应包括信号设定器和闪光报警两个基本单元.
指示报警器至少应具有信号设定,信号指示,闪光报警三个基本功能,也可以是由指示器和报警器两部分构成.
5.1.2 为保证检测报警系统的可靠性,报警控制器或信号民设定器应与检测器一对一相对独立设置,闪光报警单元可与其他仪表系统共用,但对重要的报警与自动保护有关的报警,应独立设置.至记录设备(或DCS)和联锁系统的信号宜从报警控制器或信号设定器输出.当检测器或指示报警器能同时送出模拟信号和报警触点信号时,宜将报警触点信号接至报警及联锁系统,模似信号接至DCS指示记录,至报警及联锁系统的信号不可从DCS接出.
数据采集系统也可以是DCS中的一个相对独立的单元,主要用以可燃气体和(或)有毒气体的检测报警;该单元应包括数据采集部件和操作显示设备.
5.1.3 报警记录设备可以与其他仪表系统公用.
5.2 检测器的选用
5.2.1 检测器应该根据现场爆炸危险区域的划分,爆炸性气体混合物的级别和组别,环境条件及气体介质对检测元件的毒害程度等选用.
1 催化燃烧法使用的检测元件是载体催化活性元件.
2 根据检测器安装场所,大气中有害组分对可燃气体检测器的影响选用普通型或抗毒性检测器.
卤化物(氟,氯,溴,碘),硫化物,硅烷及含硅化合物,四乙基铅等物质能使元件中毒.毒性物质含量过高,会使检测器无法工作;含有毒性物质,会降低检测器的使用寿命.
毒性物质的含量与检测元件的使用寿命(直至无法使用)之间无严格的定量数据,条文中|少量"是指10ppm左右,其数值是根据使用经验得出的.
抗毒性检测元件主要是抗硫化物,硅化物对检测元件的毒害.
抗毒性又分为:普通型,抗硫化氢,氯乙烯等不同系列.
3 一般检测可燃气体的催化燃烧方式的检测器对氢气有引爆炸,对氢气的检测应选用专用的催化燃烧型氢气检测器或采用有毒气体的检测方式(电化学或半导体检测元件).
5.2.2 根据被检测有毒气体的特性选用不同工作原理的检测器.
目前国内气体检测报警仪表的种类及主要生产厂家,见下表:
各种有毒气体检测方法的适用范围见下表:
注:A―优先选用检测器型式,
O―其他可选检测器型式,
C―作为可燃气体检测时可选检测器型式.
使用电化学型检测器时,由于温度过高过低都会引起电解质的物理变化,应注意使用温度不超过制造厂所规定的使用环境温度.当环境温度不适合时,应采取措施或改用其他型式的检测器.
常用的有毒气体检测器使用寿命如下:
电化学式:1~3年
半导体式:3~4年
红外线式:不小于2年.
对同一种原理的检测器,制造厂对检测不同的有毒气体采取了不同的样品处理措施,用以消除气体测量中的交叉反应,因此,在采购有毒气体检测器时应注明要检测的气体及安装环境中存在的其他气体.
5.2.3 有毒气体检测器的选用,应综合考虑气体的物性,腐蚀性,检测器的适应性,稳定性,可靠性,检测精度,环境的影响及使用寿命,并根据检测器安装场所中的各种气体成份的交叉反应和制造厂提供的仪表抗交叉影响的性能,选择合适的检测器.
5.2.4 检测器的防爆类别组别必须符合现场爆炸性气体混合物的类别,级别,组别的要求.爆炸危险区域的划分应按释放源级别和通风条件确定,分为三个区域,即0区,1区,2区.
爆炸性气体混合物按其最大试验安全间隙和最小点燃电流比分级(Ⅰ,ⅡA,ⅡB,ⅡC);按其引燃温度分级(T1,T2,T3,T4,T5,T6).
选用的检测器的级别和组别不应低于安装环境中的爆炸性气体混合物的级别和组别.
5.2.5 根据安装现场的环境条件及该点检测对生产和人体的危害程度选用不同的采样方式.吸入式检测器较之自然扩散式检测器增加了机械吸入装置,有更强的定向,定点采样能力,但覆盖面较小,除5.2.5条第2款所规定情况采用吸入式检测器外,大量使用的应该是自然扩散式检测器.
5.3 指示报警器或报警器的选用
5.3.1 指示报警器或报警器要求具有的基本功能与设计配置的系统有关:
报警(系统)――具有报警和位号识别功能;
指示报警(系统)――具有指示,报警和位号识别功能;
信号设定器或报警控制器应是专用仪表;指示器和报警器可以独立设置,也可以与其他仪表系统公用;
指示报警系统可以是盘装单元,也可以是专用的以微计算机为基础的数据采集系统.
有关测量范围是根据中华人民共和国国家标准《作业环境气体检测报警仪通用技术要求》GB12358-90,并参照中华人民共和国化工行业标准《有毒气体检测报警仪技术条件及检验方法》HG23006-92和日本国通产省令51号《关于确保液化石油气安全和正当交易的法律实施规则的有关基准》(昭和43年2月7日制定,昭和57年10月1日最终修订)有关条文制定的.
指示报警器或报警器的有关性能指标是根据中华人民共和国国家标准《可燃气体报警控制器技术要求及试验方法》GB16808-97并结合目前国内外气体检测报警仪表的发展情况制定的.
5.3.2 报警设定单元是仪表本体上配置的单元之一,它可以设置在检测器上;可以设置在报警控制器和报警设定器上;也可以设置在专用的数据采集系统上.
根据系统配置的要求,可以选用仅具有一级报警功能的仪表或具有一,二级报警功能的仪表.
一级,二级报警设定值是根据国内外多年的使用经验规定的.
报警设定值及有关的测量范围是根据中华人民共和国国家标准《作业环境气体检测报警仪通用技术要求》GB12385-90,并参照中华人民共和国化工行业标准《有毒气体检测报警仪技术条件及检验方法》HG23006-92和日本国通产省令51号《关于确保液化石油气安全和正当交易的法律实施规则的有关基准》(昭和43年2月7日制定,昭和57年10月1日最终修订)的有关条文制定的.
5.3.3 指示与报警误差系根据中华人民共和国国家标准《作业环境气体检测报警仪通用技术要求》GB13358-90有关标准制定的,但由于目前有毒气体检测报警仪表的报警误差大都为30%,在执行本条规定时,如果选择不到报警误差小于25%的仪表时,报警误差可酌情放宽至30%.
5.3.4 检测报警滞后时间是根据中华人民共和国国家标准《作业环境气体检测报警仪通用技术要求》GB12358-90制定,该标准中规定:可燃气体检测报警仪在按该规范6.8和6.9条的规定进行试验时,检测及报警时间必须在30s以内,有毒气体检测报警仪在按该规范6.8条和6.9条的规定进行试验时,检测及报警时间必须在60s以内.
中华人民共和国化工行业标准《有毒气体检测报警仪技术条件及检验方法》HG23006-92中规定有毒气体检测报警仪的响应时间为:扩散式60s,泵吸式30s以内.
6、检测报警仪表的安装
6.1 检测器的安装
6.1.1 检测比空气重的可燃气体和/或有毒气体时,推荐的的检测器安装高度应高出地坪(或楼板面)0.3~0.6m.过低易造成因雨水淋,溅对检测器的损害;过高则超出了比空气重的气体易于积聚的高度.
6.1.2 检测比空气轻的可燃气体(如甲烷和城市煤气时),检测器高出释放源所在高度0.5~2m,且与释放源的水平距离适当减小至5m 以内,可以尽快地检测到可燃气体.当检测指定部位的氢气泄漏时,检测器宜安装于释放源周围及上方1m的范围内,太远则由于氢气的迅速扩散上升,起不到检测效果.
检测与空气分子量接近且极易与空气混合的有毒气体(如一氧化碳和氰化氢)时,检测器应安装于距释放源上下1m的高度范围内;有毒气体比空气稍轻时,检测器安装于释放源上方,有毒气体比空气稍重时,检测器安装于释放源下方;检测器距释放源的水平距离不超过1m为宜.
6.1.4 检测器的安装与接线除按制造厂规定的要求以外,应遵照《爆炸和火灾危险环境电力设计规范》GB50058-92有关规定执行
石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范
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