气体检测员手册.docx
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气体检测员手册
气体检测员手册
目录
1气体检测介绍-------------------------------------------------2
2易燃气体----------------------------------------------------------5
3有毒气体----------------------------------------------------------7
4气体的特性-------------------------------------------------------14
5密闭空间----------------------------------------------------------18
6便携式气体检测设备-------------------------------------------21
7危险区域----------------------------------------------------------28
8现场条件----------------------------------------------------------29
9案例分析----------------------------------------------------------36
附录
1气体的相对密度-------------------------------------------------38
1气体检测介绍
1.1流花油田的安全环保政策承诺：
为所有员工包括承包商及来访者提供一个不发生人身伤害事故的工作环境，流花油田还为安全和健康的作业场所设定了较高的标准。
气体检测包括使用便携式气体检测设备检测有毒和可燃性气体，这是油气工业中建立作业安全系统的一个完整部分。
进行气体检测是为了保证我们工作环境的安全，没有可燃或有毒气体的危害，并保证作业现场有足够的氧气供我们安全地呼吸。
授权气体检测员（AGTs）协调许可证签发人，根据规定的预防措施履行气体检测的职责。
由海上设施经理/设施经理书面批准授权气体检测员作为检测气体的胜任人员。
1.2本手册是为了在流花设施上要培训成为AGTs的人员而编写的一般工作参考书。
1.3作为一个授权气体检测员，他必须做到：
知道并证明掌握了流花油田工作许可程序中关于气体检测的知识。
成功地完成了流花油田授权气体检测员电脑基本培训课程。
能够证明具有使用检测设备发现潜在危险的能力，并熟悉设备和区域。
知道气体检测设备的能力和局限性。
1.4以下是本手册中使用到的缩写及其解释
AGT-----授权气体检测员
CH4----甲烷（一种可燃的碳氢类气体）
H2S----硫化氢（一种有毒气体）
LEL----爆炸下限
Ppm----百万分比浓度
UEL----爆炸上限
1.5以下是本手册中用到的定义
气体----具有非常低的密度和粘度的物质
蒸汽----悬浮在空气中的雾或烟
液体----几乎没有驱散倾向的流动物质
1.6以下工作中涉及到气体检测：
●任何类型的热工作业，不管是使用或产生热，例如：
焊接、火焰切割、打磨等。
●可能会产生火花或其它火源的作业
●可能会引起无法控制的油气、其它可燃性或有毒物质泄露的作业
●可能会引起火花的电气仪表作业
●进入密闭空间
●气体报警的调查
1.7支持作业活动的气体检测必须在这样一个基础上进行，就是跟作业有关的潜在危险已标识，恰当的隔离、安全和预防措施已被采取以保证作业环境的安全。
1.8进行气体检测是为了确保在检测时作业区域没有有毒或可燃气体，因此减少了火灾或爆炸的风险。
2可燃性气体
油气生产中涉及到的可燃性气体主要是碳氢类气体，最常见的是CH4（甲烷），一般产出气中含有70-90%的CH4（甲烷）。
值得提醒的是，液体中（如原油和凝析油）也会散发出可燃性的碳氢类气体。
燃烧的三要素：
燃料，如碳氢类化合物
氧气，存在于空气中
热，如火花
氧气是存在于空气中的，因此在任何时候控制可燃物质和火源的产生是减少火灾和爆炸风险的非常重要的手段。
2.1爆炸极限
所有的可燃气体或蒸汽都有爆炸极限的特性，就是气体或蒸汽与空气的混合后维持燃烧的能力。
这些可以称作为爆炸极限或易燃极限，这两个词是可以互相交换的。
爆炸下限指的是气体在空气中可以引起燃烧的最低浓度。
例如，甲烷在空气中的爆炸下限浓度为（体积比）5%，指的是如果甲烷在空气中浓度小于5%时，就稀薄得不足以支持燃烧。
因此当甲烷气体检测设备显示100%LEL时，表示空气中有5%的甲烷存在。
爆炸上限指的是气体在空气中可以引起燃烧的最高浓度。
例如，甲烷在空气中的爆炸上限浓度为（体积比）15%，指的是如果甲烷在空气中浓度大于15%时，就因含氧过少不足以支持燃烧。
这种情况发生在储罐之类的密闭空间中比较多，在那里甲烷不能通过空气疏散。
在这种情况下不会引起燃烧的危险，但是会因为缺氧而引起窒息。
从以上描述可以看出甲烷在空气中浓度为5%-15%时是可燃的。
其它气体的LEL和UEL请见下表（深色标明的是最常见的碳氢类气体）
3有毒气体
在流花的设施上检测的有毒气体主要是硫化氢。
3.1H2S的主要特点
硫化氢（H2S）是一种无色易燃的气体，在加压下会变成液体，并且它大量存在于自然界和工业设备中。
普遍称H2S为酸性气体，因为它溶于水、原油或其它石油产品中，并产生较强的腐蚀性。
H2S气体能导致金属严重的应力腐蚀开裂。
H2S燃烧时有蓝色的火焰，燃烧后生成的二氧化硫也是有毒的气体。
硫化氢比空气稍重，容易聚积在低凹的地方和限制性空间中。
它能够随着风向或气流扩散。
即使是少量的H2S也能对人体的健康造成严重的危害。
美国国家工业卫生指南（EH40）规定了H2S的最大职业暴露极限（MELs），如下：
长期暴露极限为10ppm（超过8小时）
短期暴露极限为15ppm（超过10分钟）
如果不能表明偶然超过MEL是没有意义的或者在控制失灵的情况下，是不允许超过长期最大暴露极限的。
短期MEL是绝对不能超过的。
硫化氢气体有几个名称可供参考：
●酸性气体
●臭鸡蛋味气体
●硫化氢
●H2S
H2S在小于10ppm浓度时，一般可以由臭鸡蛋一样的恶心臭味的特性识别。
小于1ppm时可以闻得到，尽管较长时间的暴露会使人嗅觉失灵。
H2S的主要特性有：
致命的危险
无色
比空气重
容易随风或气流扩散
易燃----燃烧发出蓝色火焰
臭鸡蛋味（小于100ppm）
对某些材料有强腐蚀性（如：
钢铁）
3.2H2S的产生
流花油田的产出井夜中H2S浓度可达200－300PPM。
而高浓度的H2S在流花油田海上作业设施会随原油处理过程中随伴生气而产生，在局部储罐及舱室中可达30000PPM。
因此必须在任何时候都对H2S保持警惕，尤其是在密闭空间中。
H2S可能在下列环境情况下在设施上产生:
存在于储存空间中
如果储罐中的海水量较大且保持恒定，当它在储罐中储存一段较长的时间后，产生H2S是非常可能的。
在没有杀菌剂处理的注水系统中
海水脱氧可能会促进硫酸还原菌（SRB）的生成，如果在注入之前维持的时间到一定程度（例如:
在停产过程中），就可能产生H2S。
3.3H2S的测量
H2S的浓度可以用两种方式测量和表达，理解这一点是非常重要的。
用重量比表示液体中H2S的百万分比浓度（ppm）
用体积比表示空气中H2S的百万分比浓度（ppm）
在空气中和在液体中H2S的浓度是有明显的区别的。
在空气中用体积比表示实测浓度比在液体中用重量比表示的实测浓度要高出10-100倍。
例如，注入到储罐中的原油可能包含70ppm重量比的H2S。
但是，在原油上面的蒸汽层中H2S的浓度可以超过用体积比表示的7000ppm。
如果没有特别说明，在流花设施上所有对H2S浓度的提法，均指用体积比表示的空气中的ppm浓度。
3.4H2S对人体的影响
当H2S被人体吸入后，它直接就通过肺进入到血液中。
为保护自己，人体尽可能快的氧化（分解）气体，将它们变成没有危害的成分。
如果人体吸入过多的H2S，以致于不能氧化所有的H2S，它就在血液中聚集，阻碍了氧与血红蛋白的结合，时间长了，人体细胞就会缺氧。
从而使人体受到毒害。
控制呼吸的大脑区域受到麻痹，肺停止工作，人就窒息而死。
H2S影响人体的方式取决于以下几点：
●时间：
人体暴露的时间长短
●频率：
人体暴露的频率如何
●强度：
暴露的浓度
●耐受性：
人体生理抵抗力
研究表明，皮肤的吸收不认为有意义，但是H2S有累积效应。
过多的暴露可导致人体增加对H2S敏感度。
危害表：
0.0025ppm产生臭味的最低浓度
10-25ppm刺激眼睛和呼吸道,尤其是易受到伤害的工人
20-100ppm发炎,起泡,眼睛失明，失去知觉、头痛、
咳嗽、呕吐
100-300ppm呼吸困难，呼吸急促（暴露30分钟到8小时）
300-600ppm中枢神经受到影响，如颤抖、虚弱、手足麻木、失去知觉和痉挛
600-1000ppm如果不进行立即抢救，几分钟内就会很快失去知觉并死亡
1000ppm以上立刻停止呼吸并死亡。
有些人尤其容易受到H2S或其副产品的侵害。
在H2S暴露中的承受能力因下列健康状况而下降：
●肺气肿
●支气管哮喘
●心绞痛（或其它冠状动脉疾病）
●癫痫症
●贫血
●长期或严重高血压
警告：
24小时内喝酒的人暴露在H2S中，很低浓度的H2S就能致人于死地。
3.5H2S对设备的影响
H2S对钢材有强烈的腐蚀性，在高应力作用下，短时间内就可能发生金属的脆断。
对可能暴露在H2S中的设备相应地应作详细的说明，并且要有恰当的计划来保证检测金属的损坏。
由于H2S具有很强的破坏效应,装载海水的任何容器的内部,或是海水的排出口就容易受到H2S腐蚀,因此这些地方就应该视为潜在危险区域.
4气体的特性
4.1气体的性能
4.1.1相对密度
在理想状态下，气体的相对密度与空气相比较，比空气轻的气体会向上升，例如：
甲烷，比空气重的气体会下沉，例如：
H2S。
但是，实际上，还有其它的因素影响气体的相对密度，主要因素有温度和气流。
一些常见气体的相对密度列举在附录1中。
4.1.2流速
气体泄露的速度会引起紊流。
这导致气体与空气相混合且增加了形成爆炸混合物的倾向。
4.1.3温度
一般地，对气体加热会减小气体的密度，导致气体向上升。
冷却气体有相反的作用，导致气体密度和气体下沉的趋势增加（浓缩）
4.1.4蒸发作用
液化石油气（LPG），包含甲烷、丙烷、乙烷等，当暴露在大气中时，会挥发成蒸汽。
当液体蒸发时，蒸汽温度降低，导致密度增加。
在蒸发的过程中，释放出来的冷气体就象“慢速流动”的液体，并沿着地面的低浅处流动。
这包括甲烷,理论上比空气轻。
在加热时会出现相反的效果。
比空气重的气体在释放出来时可能会在空气中漂浮几分钟。
4.1.5气流
量化空气流动的一种方法就是每小时换风量。
大部分的工艺区都有能进行每小时12次换气的通风。
已经表明只要换风率达到每小时4次就能防止甲烷在常温下到达模块顶部。
如果发生气体泄露，大量的气体不会达到房顶。
因此，如果把固定的气体检测器安装在屋顶上，他们可能就不能显示出危险气体的存在。
4.2初始扩散
在没有空气流动或狭小的结构物中，从源头释放的气体的扩散最初是由释放气体的动力和对空气的相对密度，或二者共同来决定的。
高速气体释放（从压力管线或容器泄露的情况）最初时形成从释放源头的直接喷射。
当离开释放源头的距离增加时，喷射的动力将减弱，直到最后由浮力的影响来控制气体的扩散。
具有可忽略的初速度的释放气体的活动将由浮力来控制，并依赖于气体与空气的相对密度。
比空气轻的气体最后会上升，但比空气重的气体将会下沉到低凹的地方。
4.3室外区域和开放结构
在室外区域和开放结构情况下，气体的扩散可能受到风速和风向的影响。
在开放区域，释放点上风向的侧面区域的分布会减少，同时下风向的分布将会增加。
在风速较大时这种影响会更大。
更复杂的气体流动模式将出现在装置或其它结构周围。
风向、气体聚集在部分环绕的结构、或聚集在空气流动受限的空间中，都有可能对气体运动有重大的影响。
因此，进行气体检测的区域必须包括全部有爆炸风险的区域。
在任何可能有气体释放源的区域，固定的或便携式检测器应当监控以下地方：
空气流动很小，气体会聚集成一片的地方。
可能在拥塞的地方或开阔空间的屋顶。
靠近墙壁或大容器的地方
循环气流会收集到气体的地方
靠近气体释放的源头，气体扩散可能发生的地方（如密闭空间、闲置空间、容器附近及油气系统。
可汽化液体的释放风险，尤其应注意低位置的检测和输送气体到偏远区域的通道。
流花油田设施上使用了一系列的检测系统来检测比空气重和比空气轻的气体。
它们设置在有较高的压力处、室外或形成通风的区域（HVAC）。
气体泄露可能会导致非常快的浓度累积，在这些情况下，气体成团运动的正确评价变得非常重要。
要考虑的许多参数有：
●某一区域常刮风的风向
●通风系统的特性，聚集流动和方向
●温度和气体密度
●容器和管线的压力
●结构保护装置的特点、贮油槽和高层分离器的位置
4.4总结
气体特点的结合及环境使预计气体释放的性能变得非常困难。
爆炸性的空气/气体混合物可能会出现在模块的不同位置或高度。
但是，尤其要注意管线接头、阀门、罐的进出口、排空和排放点周围的区域及其相邻区域，不仅仅是靠近屋顶或地板的区域。
气体释放的性能依赖于环境和气体是以蒸发液体或以气体的方式释放。
对气体释放，它的密度与空气就非常接近。
在这种情况下，气体可能以聚集成大片的可燃性气团，存在于屋顶上，但是在大部分的生产区域，这种情况又不太可能。
在进行气体检测之前，必须考虑以上因素。
确保整个作业现场进行了取样检测，而不是某一个点。
5密闭空间
5.1介绍
词语“密闭空间”在整个工业中都有广泛的应用。
密闭空间比较容易理解为如容器、闭式罐、大的输送管、下水道和闭式排放等。
但是其它的一些密闭空间却不明显，如顶部开口的罐、关闭的不通风的房间等。
当比空气重的气体或蒸汽存在于密闭空间中时，危险气体就会聚积。
５.２危险环境
气体或蒸汽的浓度可以从密闭空间外部或内部的源头聚积。
例如：
●气体或蒸汽残留在密闭空间中先前进行过的工艺中。
●因为隔离不良，气体或蒸汽来自相邻的设备。
●当检查清洗作业过程中,当油泥被搅动时,烟雾会释放出来.
●在密闭空间中作业产生的烟雾，如：
焊接、火焰切割、作铝衬、作橡皮衬、喷漆或刷漆、模铸玻璃、使用胶水、溶剂等。
●各类燃料的生产和燃烧
由涉及到过量氧的作业（如氧乙炔切割）引起的空气中氧的富集，提高燃烧和可能自燃的风险。
５.３检测密闭空间
在密闭空间证实为能够安全进入之前，或在执行进入的安全预防措施之前，必须对它进行气体检测。
应检测气体或有毒烟尘的存在，恰当时，要检查氧气供给是否充足及氧气的含量。
注意：
必须在获得可接受的检测结果后才可以进行作业。
如果可能，所有的检测应当从容器或密闭空间的外部测起。
当这样做不切实际时，在进入密闭空间进行气体检测时，应遵守以下的基本规定：
穿戴经过批准的呼吸设备
知道要测的是何种气体和蒸汽
确保执行了密闭空间的所有隔离
为营救小组提供已准备好的进入/撤离通道（应该使用侧面舱口或
人工孔而不是顶部舱口）
进入密闭空间之前，穿戴经批准的带有救生绳的安全带
保证至少有一人在外面监护，在万一有紧急情况时拉响警报
守护人应始终在现场，并能呼叫授权气体检测员
5.4氧气
空气中平均氧气体积比含量为20.9%，但是这个含量也有可能发生变化。
如果空气中氧气的含量在这个水平上上升或下降，就像罐中的情况一样，人体就会遭受到氧饥饿或氧陶醉。
可以用充入惰性气体来清除易燃或有毒的气体或蒸汽，或在容器的内表面形成氧化物产物（如铁锈）。
过多的氧气（超过23%）对人体是有毒的，也增加了火灾的可能性。
例如，泄露气体在焊接设备的附近。
6便携式气体检测设备
6.1总则
便携式气体探测器是一种检测易燃、有毒气体或蒸汽的便利工具.它也能够保证空气中氧气的含量是安全的。
它的优点是能够带到将要进行检测的现场，并且能给出清楚明确的读数或信号。
对便携式探测器的小心使用非常重要，不仅仅要保证正确使用探测器，还要保证正确的解释读数和意识到它的局限性。
便携式气体探测器的校正和检查是由胜任的人员来进行的。
注意：
应保证标识在检测设备前面的校正日期不超过7天。
6.2便携式气体探测器使用指南
在用便携式气体探测器检测的区域，气体或蒸汽可能存在于不同的高度，而不是均匀的混合在一起，这就应当用加长的探针吸气器在不同的高度上进行抽检。
当在液体上取样时，应当注意取样气体管线或传感器有可能进入或接触到液体，这就可能会堵住气体进入检测设备的通道。
注意：
只有生产厂家推荐的取样气体管线或传感器才可以使用。
当把便携式气体探测器从冷的环境带到热的环境中时，应让设备的温度充分上升，以避免冷凝（形成蒸汽），从而干扰它的正常操作。
可燃性气体探测器并不显示可燃性粉尘或纤维的存在。
气体检测设备只对设定的气体敏感。
例如：
H2S探测器并不能检测甲烷。
如果检测设备对一种气体校验过，那么另一种气体的存在可能对检测读数产生负面影响。
警告：
H2S会影响甲烷探测器，甲烷探测器如果被H2S污染后，必须重新进行校验。
如果气体探测设备读数不稳定，可能表示设备发生故障或大气干扰。
在对检测结果有怀疑时，应当使用另外一个同一类型的气体探测器复核，或者/和有怀疑的设备应当在其继续使用前，在受控条件下进行校验。
低浓度的可燃性气体的存在可能会使读数“漂零”而产生错误。
在这种情况下，应将检测设备移到洁净的空气环境中进行重新校验。
饱和的蒸汽可能会堵住某些类型气体探测器的阻火器，使它们失灵，这时就要相应地特别小心。
当有偏离读数（两个方向）的现象发生时，可能会显示存在潜在的爆炸气体存在。
这时就有必要用洁净空气吹扫检测设备，并重新检测读数来判断气体的存在，或者用另一种型号的检测设备。
在这种情况下，应当假定存在有潜在爆炸危险的气体环境，直到证明不存在为止。
当使用便携式检测设备时，必须注意有些可燃性气体或蒸汽也是有毒的。
6.3电子气体探测器
在海洋石油工业，一般用到三种类型的检测器。
可燃气体：
接触反应或热传导原理
有毒气体（H2S）：
电化学原理
氧气：
电化学原理
生产厂家可以提供检测一种气体的探测器，也可以生产结合多种气体（三种气体）检测的多功能气体探测器。
生产厂家的操作指南应比较详细的说明如何操作探测器。
6.4吸入式化学试剂检测试管
除了电子气体探测器外，也用到吸入式化学试剂检测试管。
它包括一个手动或电池驱动的泵，它作为入口与有化学反映作用的试剂管连接在一起。
试剂管和其中的化学物质是经过选用来检测已知的气体种类。
吸气泵吸入一定数量的要经过化学试剂管检测的空气。
正常情况下，试剂管是经过校验的，如果有气体存在的话，气体和化学试剂的反应后在刻度上区分出不同颜色，来表明气体的浓度。
可以由不同的试剂管来检测不同的气体，如一氧化碳、氢气、苯、氯气、二氧化硫等。
6.5警报系统
所有类型的便携式气体探测器，除了化学试剂管外，都有视觉或声音报警来提醒操作者存在有害的气体。
这类设备必须提供确定气体数量和类型的方法，使在预先设定的数值上气体检测器有报警发生。
6.5.1气体报警极限
易燃气体
在流花设施上，固定安装的碳氢气体探头对甲烷设置为LEL的20%报警。
便携式检测器对甲烷设置为LEL的10%报警。
该设定值相当于甲烷在空气中体积比的0.5%。
有毒气体
H2S的职业暴露极限为10ppm，便携式探测器的警报是基于这个数值来设定的。
氧气
大气中一般含有21%的氧气，便携式探测器也设定为这个值。
检测器在23%时为高含氧报警，在19%时为低含氧报警。
生产厂家也可以以输出为条件，允许在LEL与UEL之间采用不同的输出信号。
其它的探测器指示信号也可以提供帮助操作员意识到准备就绪或需要维护的状态，如低位电池报警和误报警。
6.6设备的维护和测试
手动式/吸入式
操作员检查这种类型的检测器是否取样气量充足是非常重要的，气量不足可能是由泵的漏气造成。
盛装有化学药剂的试管应当被检查以保证它们在有效使用期内，且没有受到污染。
在操作手动吸入式探测器前，授权气体检测员应当进行检查以确认试样数量在厂家的限制范围内，以此保证当使用设备时获得精确的试样。
电子检测设备
以下几点应该注明：
许多这样的便携式探测器都连接有试样探针的装置，它提供了在特定点检测的能力。
因为它们要延伸连接到设备上，就应该特别注意防止造成试样稀释，例如，试样探针或其接头的泄露。
探针不应吸收蒸汽，吸收蒸汽后能够导致稀释或者误读数。
在使用便携式探测器之前，应检查用来给传感器供电的电池是否有电。
当探测器不经常使用时，这种状况尤其重要。
便携式探测器中用到的电池类型应是满足适用于火灾爆炸性场所要求。
在将要使用的区域，设备应当进行电气认证。
不允许进行非授权的改造，因为这样会破坏原设计提供的保护。
当对特定的气体进行传感器的校验时，应特别小心。
应当严格遵守厂家的说明书。
检查对你希望检测的气体已经校验过的便携式气体探测器。
如果不进行校验，可能会导致传感器受到毒害，引起读数错误。
校验传感器时应用已知气体和空气的混合物，用厂家推荐的流速进行。
对每一台仪器，所有的校验记录应永久地保留。
操作者在使用前应检查仪器是否在校验的有效期内。
传感器或电子组件的更换应当由厂家或它批准的代表来进行。
7危险区域
7.1危险区域等级分类
危险区指存在爆炸性的气体/空气混合物的区域，或者可能存在一定的数量的气体/空气混合物在安装和使用电子设备时需要特殊的预防措施。
我国标准将危险区分为三类（同国际标准）：
0区：
爆炸性气体持续存在或存在时间较长。
它是任何装置上最危险的区域，通常限制在装置上一个非常小的区域内，例如，在罐的空隙空间存在挥发性的易燃液体。
所有便携式的电子装备，（包括便携式的气体检测器）必须经过认证才能在0区使用。
1区：
在正常作业下，爆炸性的气体/空气混合物偶然出现的区域。
平台上的许多区域可以设置为1区。
2区：
在正常作业下，爆炸性的气体/空气混合物不太可能出现的区域。
注意：
必须意识到通风，特别是自然通风，可能导致这些有潜在危险的气体/空气混合物向相邻的安全区域移动（例如:
这些区域没有设计正负压），因此，授权气体检测员必须了解这种情况并考虑检测邻近的区域。
7.2生产装置
在生产装置上存在许多的不同类型的连接。
在有些时候碳氢气体从这些接头泄露是不可避免的。
在进行检测时，尤其要注意法兰、丝扣连接、垫片、排放和排空点、阀门压盖及泵的密封。
授权气体检测员应当了解流过或与作业区域相邻的流体类型。
8现场条件
8.1气体检测是工作许可系统的组成部分
签发人将给授权气体检测员提供许可证和需要进行气体检测的相关证书.
在热工作业或进入密闭空间许可证签发之前，必须对现场进行最初的气体测试。
必须由授权气体检测员来进行气体检测。
气体检测的结果必须记录在许可证上。
接下来的检测结果记录在重复气体检测记录表上，该记录表要张贴在作业现场。
当作业许可证上规定重复气体检测为一项预防措施时，这些检测的结果应当记录在作业现场。
当作业完工、暂停或许可证取消时，气体重复检测表应当和作业许可证一起存档。
在规定要进行气体检测时，在作业许可
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