液氯鋼瓶間的氣體檢測報警系統(tǒng)設計淺析

田曉瑋，錢凡

（中國海誠工程科技股份有限公司，上海200031）

隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，化工項目日益增多，應用液氯的場合也相應增加。工廠的液氯鋼瓶間如何設計才能保證日常使用的安全，泄漏發(fā)生時又該如何處理，這都帶來了嚴峻的課題。一旦考慮不周，液氯的泄漏隨即而來的就是大量的擴散，伴隨的就是中毒、腐蝕，可能造成不可挽回的后果。作為設計方，既要考慮防患于未然，做好前期的防范工作，也要針對液氯鋼瓶的腐蝕、高毒等特點及可能發(fā)生的事故，做出合理的預測，并做好后續(xù)的處置工作。目前對于液氯鋼瓶間的設計，尚未有一套相對統(tǒng)一的規(guī)范進行針對性的要求，業(yè)內對此也有不同的實施方法。筆者結合工作中遇到的某項目的實際情況，對液氯鋼瓶間的設計思路和實際方案進行闡述。

1 背景介紹

上海某化工廠因為生產需要，計劃在生產廠房外側增設一間液氯鋼瓶間。由于生產用量較小，鋼瓶間內計劃安放一臺50 kg 的液氯鋼瓶。為此，需要設計方考慮鋼瓶間的安全設計，包括有毒氣體檢測報警系統(tǒng)的設置，及對應的事故泄漏時的聯(lián)動設計。

2 項目分析

根據(jù)《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準》GB/T 50493-2019（下文簡稱《氣體設計標準》）中的定義，有毒氣體是指勞動者在職業(yè)活動過程中，通過皮膚接觸或呼吸可導致死亡或永久性健康傷害的毒性氣體或蒸汽。

根據(jù)《危險化學品事故應急救援指南》（ERG2000）上的標志，氯（氯氣）屬于有毒和腐蝕性、氧化性氣體，吸入或經(jīng)皮膚吸收可以致死。燃燒可以產生刺激性、腐蝕性和/或有毒氣體。接觸氣體或液體可以引起灼傷、嚴重損害和/或凍傷。滅火用水可以導致污染。

除上述規(guī)定外，并有GB 11984-2008《氯氣安全規(guī)程》，AQ 3014-2008《液氯使用安全技術要求》作為設計依據(jù)。

根據(jù)上述規(guī)程及要求，筆者根據(jù)類似項目安評要求及規(guī)范內參考條文，并與相關專家分析論證后，對相關設計整理如下：

2.1 氯氣檢測報警裝置的設置

根據(jù)《氣體設計標準》第四章，有毒氣體探測器的檢測點應根據(jù)氣體理化性質、釋放源特性、生產場地布置、地理條件、環(huán)境氣候、探測器的特點、檢測報警可靠性要求、操作巡檢路線等因素進行綜合分析，選擇氣體容易積聚、便于采樣檢測和儀表維護之處布置，常見的檢測點有：①氣體壓縮機和液體泵的動密封；②液體采樣口和氣體采樣口；③液體（氣體）排液（水）口和放空口；④經(jīng)常拆卸的法蘭和經(jīng)常操作的閥門組。

根據(jù)《國際化學品安全卡》，氯（鋼瓶）/氯氣的ICSC編號為0126，分子量為70.9。

環(huán)境空氣分子量：32*21%+28*78%≈29

根據(jù)《氣體設計標準》之4.1.2 條，70.9÷29≈2.44＞1.2，故泄漏的氣體屬于重于空氣類別。根據(jù)本標準6.1條，氯氣探測器安裝高度距地坪0.3～0.6 m。

2.2 報警設定值的計算

根據(jù)GB/T 50493-2019《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準》5.5.2條之規(guī)定，有毒氣體的一級報警設定值應小于或等于100%職業(yè)接觸限值（簡稱OEL，其又分為最高容許濃度MAC，短時間接觸容許濃度PC-STEL和時間加權平均容許濃度PC-TWA三種），有毒氣體的二級報警設定值應小于或等于200%OEL。當現(xiàn)有探測器的測量范圍不能滿足測量要求時，有毒氣體的一級報警設定值不得超過5%直接致害濃度（IDLH），有毒氣體的二級報警設定值不得超過10%IDLH。

根據(jù)GB 11984-2008中第3.10條，貯氯場所應設置氯氣泄漏檢測報警儀，且空氣中氯氣含量最高允許濃度MAC 為1 mg/m。根據(jù)規(guī)范，一級報警應≤100%OEL=1 mg/m，二級報警應≤200%OEL=2 mg/m。

市面上的有毒氣體探測器基本均為體積濃度（ppm）的標定，需要把污染物以每標立方米的毫克數(shù)表示的濃度值換算為以ppm表示的濃度值。

根據(jù)公式（1）：

式中：M—氣體的分子量，g/mol；T—環(huán)境溫度，K；P—環(huán)境大氣壓力，atm；C—污染物以ppm表示的濃度值;C—污染物以每標立方米的毫克數(shù)表示的濃度值。

代入氯氣C=1 mg/m，M=71

即：一級報警值不高于0.32 ppm，二級報警值不高于2 C=0.64 ppm

一級報警屬檢測報警，提醒操作人員及時查看。二級報警時，啟動緊急預案，廣播疏散。報警控制器發(fā)出聲光報警信號并聯(lián)鎖電動風閥打開，同時聯(lián)鎖原車間內已有洗氣塔風機啟動，抽取泄漏氯氣至原廠洗氣塔。

2.3 火災自動報警系統(tǒng)設計

根據(jù)GB 50016-2014《建筑設計防火規(guī)范（2018 年版）》表3.1.3 及其條文說明，火災危險性分類為乙類5項。根據(jù)GB 50116-2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》附錄D的第15條，在乙類庫房內設置火災探測器。

在鋼瓶間設計感煙探測器，外墻設置手動報警按鈕及聲光警報器。火災時聯(lián)鎖切斷非消防電源，現(xiàn)場及消防控制室聲光報警。

2.4 探測及聯(lián)動原理圖（圖1）

圖1 探測及聯(lián)動原理圖

3 結束語

液氯是化工行業(yè)中較為常見的生產和儲運化學物品，在設計貯存液氯鋼瓶間時，需充分考慮液氯的化學特性，結合國家規(guī)范及地方標準，針對其毒性、腐蝕性，從檢測、報警、聯(lián)動、處理、疏散等方面進行合理合規(guī)的設計，提高事故預防能力，增強氣體泄漏應對能力，從而為企業(yè)的安全生產打下堅實基礎。