甲類廢液罐區(qū)氣體探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王 沖

（中國(guó)海誠(chéng)工程科技股份有限公司，上海 200031）

危險(xiǎn)廢物焚燒處置是目前比較常用的一個(gè)手段，此類項(xiàng)目處理的危險(xiǎn)廢物一般包括固體廢物、半固體廢物、液體廢物等。其中，危險(xiǎn)液體廢物在送入焚燒車間處置前一般存儲(chǔ)在廢液罐區(qū)的槽罐中。廢液罐區(qū)除了儲(chǔ)存廢液的槽罐外，還包括了廢液泵、過濾器、工藝閥組以及廢液卸車臺(tái)等設(shè)施。廢液在卸料、儲(chǔ)存、泵送等過程中可能發(fā)生氣體泄漏等，進(jìn)而引起有毒或可燃?xì)怏w積聚，產(chǎn)生爆炸危險(xiǎn)或人員中毒事故等。因此，需要設(shè)計(jì)一套合理的氣體探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，以盡可能的從技術(shù)上減少此類安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。

1 廢液成分分析

廢液罐區(qū)的危險(xiǎn)液體廢物種類一般涉及多個(gè)行業(yè)，如醫(yī)療廢物、農(nóng)藥廢物、表面處理廢物等，其混合物成分復(fù)雜，在氣體探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)前首先應(yīng)對(duì)廢液成分進(jìn)行具體分析。

以某工業(yè)園區(qū)危險(xiǎn)廢物焚燒處置項(xiàng)目的廢液罐區(qū)為例，該罐區(qū)按照甲類罐區(qū)設(shè)計(jì)，可儲(chǔ)存閃點(diǎn)小于28 ℃的液體[1]。廢液罐區(qū)的危險(xiǎn)液體廢物按照不同的熱值一般可分為低熱值、中熱值和高熱值，所涉及的危廢種類成分復(fù)雜，根據(jù)工藝需要泵送至焚燒車間的回轉(zhuǎn)窯中焚燒。以該項(xiàng)目為例，廢液儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存的廢液主要包括了雜醇類（甲醇、乙醇、丙醇等）、雜酮類（丙酮、丁酮等）、雜環(huán)類（吡啶、四氫呋喃等）、苯系物（苯、甲苯、二甲苯等）、礦物油、乳化液等。

這些廢液在卸料、儲(chǔ)存、泵送過程中可能產(chǎn)生的有毒、可燃?xì)怏w的種類及特性如表1所示。

表1 廢液罐區(qū)主要的氣體種類及特性表

表1中的可燃?xì)怏w在積聚到一定濃度達(dá)到爆炸限值時(shí)將產(chǎn)生爆炸危險(xiǎn)。根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范，廢液罐區(qū)應(yīng)按照爆炸危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)計(jì)，內(nèi)部的設(shè)備需采用對(duì)應(yīng)的防爆級(jí)別的產(chǎn)品。這些有毒、可燃?xì)怏w的比重比空氣大，考慮氣體向下積聚，至少應(yīng)采用不低于ExdIIBT3 Gb 防爆等級(jí)的產(chǎn)品[2]。

氣體探測(cè)器一般安裝在廢液罐區(qū)的工藝設(shè)備、槽罐外，其爆炸性氣體環(huán)境可按照2 區(qū)考慮；結(jié)合廢液成分的復(fù)雜性及目前氣體探測(cè)器的實(shí)際產(chǎn)品，該項(xiàng)目選用了ExdIICT6 Gb 防爆等級(jí)的隔爆型產(chǎn)品。

2 探測(cè)器選型及布置

目前常用的有毒、可燃?xì)怏w探測(cè)器按照其測(cè)量原理、安裝方式、采樣方式的不同主要分為以下幾種類型：

（1）催化燃燒型、電化學(xué)型、紅外氣體型、激光氣體型、光致電離型、熱傳導(dǎo)型、半導(dǎo)體型等；

（2）點(diǎn)型、線型及固定式、移動(dòng)式等；

（3）擴(kuò)散式、吸入式、系統(tǒng)采樣型等[3]。

其中催化燃燒型采用電橋及熱效應(yīng)原理，探測(cè)器內(nèi)電阻與可燃?xì)怏w發(fā)生無焰燃燒，溫度升高使阻值變化，打破電橋平衡，輸出與可燃?xì)怏w濃度成正比的信號(hào)；這種類型的探測(cè)器應(yīng)用廣泛、可靠，價(jià)格低，且不會(huì)與其他非可燃?xì)怏w發(fā)生交叉感染。

電化學(xué)型采用氧化還原反應(yīng)原理，探測(cè)器內(nèi)部裝有電極且充滿電解液，測(cè)量氣體與電極發(fā)生反應(yīng)，打破電極平衡電位，輸出與測(cè)量氣體濃度成正比的信號(hào)。

廢液罐區(qū)的功能以儲(chǔ)存、泵送廢液為主，包括了防火堤、卸車臺(tái)等構(gòu)筑物以及廢液罐、廢液輸送泵、廢液過濾器、操作閥門組等工藝設(shè)備。針對(duì)廢液罐區(qū)的工藝布置特點(diǎn)，該項(xiàng)目選擇了點(diǎn)式固定型氣體探測(cè)器。綜合考慮可靠性、易替換性及投資成本等因素，氣體探測(cè)器的具體類型選用了以下幾種：

（1）醇類可燃?xì)怏w：電化學(xué)型；

（2）雜環(huán)類可燃?xì)怏w：電化學(xué)型；

（3）酮類可燃?xì)怏w：催化燃燒型；

（4）苯類可燃?xì)怏w：催化燃燒型；

（5）有毒氣體苯：催化燃燒型。

一般焊接密封的設(shè)備及管道不考慮其氣體泄漏，廢液罐區(qū)內(nèi)工藝設(shè)備主要的危險(xiǎn)釋放源一般包含以下幾處：

（1）廢液輸送泵的動(dòng)密封；

（2）槽罐的廢液進(jìn)口及出口法蘭處；

（3）廢液過濾器及閥門組；

（4）廢液罐區(qū)防火堤內(nèi)集液坑。

氣體探測(cè)器的安裝應(yīng)靠近以上釋放源，并在有毒、可燃?xì)怏w容易積聚的位置。由于廢液罐區(qū)內(nèi)可能產(chǎn)生的有毒、可燃?xì)怏w比空氣重，可將探測(cè)器安裝在距防火堤內(nèi)地坪或維護(hù)平臺(tái)上方0.3～0.6 m 處。

該項(xiàng)目主要選擇在廢液儲(chǔ)罐中間的輸送泵、過濾器、閥組處；廢液卸車處；防火堤內(nèi)集液坑等處安裝可燃?xì)怏w探測(cè)器，安裝位置距離其所覆蓋范圍內(nèi)的釋放源，水平距離不超過10 m。

在苯類廢液儲(chǔ)罐及輸送泵、集液坑等處增加有毒氣體（苯）探測(cè)器，其安裝位置距離其所覆蓋范圍內(nèi)的釋放源，水平距離不超過4 m。

安裝位置的選擇除了考慮以上因素外，還應(yīng)考慮探測(cè)器的位置不應(yīng)影響人員的正常巡視以及工藝設(shè)備的檢維修等。

3 氣體探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

有毒、可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立于其他系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置，可將其作為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的獨(dú)立子系統(tǒng)，其所有信息應(yīng)通訊至全廠消防控制室的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制主機(jī)及圖形顯示裝置中[4]，并將至與生產(chǎn)管控結(jié)合，將相應(yīng)的信息同時(shí)通訊至生成過程控制DCS 系統(tǒng)中，如圖1所示；可燃?xì)怏w報(bào)警信號(hào)與火災(zāi)報(bào)警信號(hào)在火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)中應(yīng)有明顯區(qū)別。

圖1 氣體探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)框圖

該項(xiàng)目的有毒、可燃的探測(cè)報(bào)警采用兩級(jí)報(bào)警，同一級(jí)別的有毒、可燃?xì)怏w探測(cè)器同時(shí)報(bào)警時(shí)，優(yōu)先響應(yīng)有毒氣體探測(cè)器的報(bào)警。布置在廢液罐區(qū)的有毒、可燃?xì)怏w探測(cè)器帶一體化的聲光警報(bào)器，其啟動(dòng)信號(hào)采用第一級(jí)報(bào)警信號(hào)；廢液罐區(qū)設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域聲光報(bào)警器以及在焚燒車間集中控制室的操作區(qū)設(shè)置氣體聲光報(bào)警器，其啟動(dòng)信號(hào)采用第二級(jí)報(bào)警信號(hào)。

所有現(xiàn)場(chǎng)氣體探測(cè)器及聲光報(bào)警器的信號(hào)全部聯(lián)入集中控制室中的氣體探測(cè)報(bào)警控制器中，由氣體探測(cè)報(bào)警控制器接受現(xiàn)場(chǎng)的氣體探測(cè)信號(hào)并控制聲光報(bào)警器的輸出；氣體探測(cè)報(bào)警控制器輸出信號(hào)至生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)DCS 中，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)到氣體泄漏時(shí)，由氣體探測(cè)報(bào)警控制器控制聲光報(bào)警器輸出，并由DCS 完成相關(guān)的工藝切斷操作；同時(shí)，氣體探測(cè)報(bào)警控制器的所有信號(hào)可通訊至消防控制室內(nèi)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器和圖形顯示裝置中。

原則上氣體探測(cè)應(yīng)構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的報(bào)警系統(tǒng)，同時(shí)將相關(guān)信息共享至火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)以及生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)DCS 中，使得全廠消防監(jiān)控人員以及生產(chǎn)監(jiān)控人員能同時(shí)監(jiān)測(cè)到廢液罐區(qū)的生產(chǎn)以及安全情況，以防止爆炸危險(xiǎn)、人員中毒等事故的發(fā)生。

4 結(jié)束語(yǔ)

有毒、可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)在甲類廢液罐區(qū)的日常生產(chǎn)監(jiān)控中有著非常重要的作用，在設(shè)計(jì)中應(yīng)提高重視并予以優(yōu)化；同時(shí)，將該系統(tǒng)與消防系統(tǒng)及生產(chǎn)系統(tǒng)的融合有助于從各方面及時(shí)地了解廢液罐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的氣體泄漏及安全生產(chǎn)情況，對(duì)維持安全生產(chǎn)以及減少安全事故的發(fā)生有著重要意義。