可燃气体及有毒气体设计规范教材.docx

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可燃气体及有毒气体设计规范教材

石油化工企业可燃气体和有毒气体

检测报警设计规范

2007-6-9

1 总则

　　1．0．1 为保障石油化工企业的生产安全和/或人身安全，检测泄漏的可燃气体或有毒气体的浓度并及时报警以预防火灾与爆炸和/或人身事故的发生，特制定本规范。

　　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的检测报警设计。

　　1．0．3 执行本规范时，尚应符合现行有关强制性标准规范的规定。

　　2 术语、符号

　　2．1 术语

　　2．1．1 可燃气体combustible gas

　　本规范中的可燃气体系指气体的爆炸下限浓度（V%）为10%以下或爆炸上限与下限之差大于20%的甲类气体或液化烃、甲B、乙A类可燃液体气化后形成的可燃气体或其中含有少量有毒气体。

　　2．1．2 有毒气体toxic gas

　　本规范中的有毒气体系指硫化氢、氰化氢、氯气、一氧化碳、丙烯腈、环氧乙烷、氯乙烯。

　　2．1．3 最高容许浓度allowable maximum concentration

　　系指车间空气中有害物质的最高容许浓度，即工人工作地点空气中有害物质所不应超过的数值。

此数值亦称上限量。

　　2．2 符号

　　2．2．1 LEL可燃气体爆炸下限浓度（V%）值。

　　2．2．2 TLV车间空气中有害物质的最高允许浓度值。

　　3 一般规定

　　3．0．1 生产或使用可燃气体的工艺装置和储运设施（包括甲类气体和液化烃、甲B类液体的储罐区、装卸设施、灌装站等，下同）的2区内及附加2区内，应按本规范设置可燃气体检测报警仪。

　　生产或使用有毒气体的工艺装置和储运设施的区域内，应按本规范设置有毒气体检测报警仪。

　　1 可燃气体或其中含有毒气体，一旦泄漏，可燃气体可能达到25%LEL，但有毒气体不能达到最高容许浓度时，应设置可燃气体检测报警仪；

　　2 有毒气体或其中含有可燃气体，一旦泄漏，有毒气体可能达到最高容许浓度，但可燃气体不能达到25%LEL时，应设置有毒气体检测报警仪；

　　3 既属可燃气体又属有毒气体，只设有毒气体检测报警仪；

　　4 可燃气体与有毒气体同时存在的场所，应同时设置可燃气体和有毒气体检测报警仪。

　　注：

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。

　　3．0．2 可燃气体和有毒气体检测报警，应为一级报警或二级报警。

常规的检测报警，宜为一级报警。

当工艺需要采取联锁保护系统时，应采用一级报警和二级报警。

在二级报警的同时，输出接点信号供联锁保护系统使用。

　　3．0．3 工艺有特殊需要或在正常运行时人员不得进入的危险场所，应对可燃气体和/或有毒气体释放源进行连续检测、指示、报警，并对报警进行记录或打印。

　　3．0．4 报警信号应发送至工艺装置、储运设施等操作人员常驻的控制室或操作室。

　　3．0．5 可燃气体检测报警仪必须经国家指定机构及授权检验单位的计量器具制造认证、防爆性能认证和消防认证。

有毒气体检测报警仪必须经国家指定机构及授权检验单位的计量器具制造认证。

防爆型有毒气体检测报警仪还应经国家指定机构及授权检验单位的防爆性能认证。

　　3．0．6 凡使用可燃气体和有毒气体检测报警仪的企业，应配备必要的标定设备和标准气体。

　　3．0．7 检测器宜布置在可燃气体或有毒气体释放源的最小频率风向的上风侧。

　　3．0．8 可燃气体检测器的有效覆盖水平平面半径，室内宜为7.5m；室外宜为15m。

在有效覆盖面积内，可设一台检测器。

　　有毒气体检测器与释放源的距离，室外不宜大于2m，室内不宜大于1m。

　　3．0．9 按本规范规定，应设置可燃气体或有毒气体检测报警仪的场所，宜采用固定式，当不具备设置固定式的条件时，应配置便携式检测报警仪。

　　3．0．10 可燃气体和有毒气体检测报警系统宜为相对独立的仪表系统。

　　4 检测点的确定

　　4．1 工艺装置

　　4．1．1 下列可燃气体、有毒气体的释放源，应设检测器：

　　1 甲类气体或有毒气体压缩机、液化烃泵，甲B类或成组布置的乙A类液体泵和能挥发出有毒气体的液体泵的动密封；

　　2 在不正常运行时可能泄漏甲类气体、有毒气体、液化烃或甲B类液体和能挥发出有毒气体的液体采样口和不正常操作时可能携带液化烃、甲B类液体和能挥发出有毒气体的液体排液（水）口；

　　3 在不正常运行时可能泄漏甲类气体、有毒气体、液化烃的设备或管法兰、阀门组。

　　4．1．2 第4.1.1条规定的可燃气体释放源处于露天或半露天布置的设备区内，当检测点位于释放源的最小频率风向的上风侧时，可燃气体检测点与释放源的距离不宜大于15m，有毒气体检测点与释放源的距离不宜大于2m；当检测点位于释放源的最小频率风向的下风侧时，可燃气体检测点与释放源的距离不宜大于5m，有毒气体检测点与释放源的距离小于1m。

　　4．1．3 第4.1.1条规定的可燃气体释放源处于封闭或半封闭厂房内，每隔15m可设一台检测器，且检测器距任一释放源不宜大于7.5m。

　　有毒气体检测器距释放源不宜大于1m。

　　4．1．4 当封闭或半封闭厂房内布置不同火灾危险类别的设备时，应在第4.1.1条规定的可燃气体释放源的7.5m范围内设检测器。

　　4．1．5 第4.1.1条规定的比空气轻的可燃气体释放源处于封闭或半封闭厂房内，应在释放源上方设置检测器，还应在厂房内最高点易于积聚可燃气体处设置检测器。

　　4．2 储运设施

　　4．2．1 液化烃、甲B类液体储罐，应在下列位置设检测器：

　　1 在液化烃罐组防火堤内，每隔30m宜设一台检测器，且距罐的排水口或罐底接管法兰、阀门不应大于15m。

　　2 在甲B类液体储罐的防火堤内，应设检测器，且储罐的排水口、采样口或底（侧）部接管法兰、阀门等与检测器的距离不应大于15m。

　　4．2．2 液化烃、甲B类液体的装卸设施，应在下列位置设检测器：

　　1 小鹤管铁路装卸栈台，在地面上每隔一个车位宜设一台检测器，且检测器与装卸车口的水平距离不应大于15m；

　　2 大鹤管铁路装置栈台，宜设一台检测器；

　　3 汽车装卸站的装卸车鹤位与检测器的水平距离，不应大于15m。

当汽车装卸站内设有缓冲罐时，应安本规范第4.1.2条的规定设检测器。

　　4．2．3 装卸设施的泵或压缩机的检测器设置，应符合本规范第4.1.1条、第4.1.2条和第4.1.3条规定。

、

　　4．2．4 液化烃灌装站的检测器设置，应符合下列要求：

　　1 封闭或半封闭的灌瓶间，灌装口与检测器的距离宜为5~7.5m；

　　2 封闭或半封闭式储瓶库，应符合本规范第4.1.3条规定；半露天储瓶库四周每15~30m设一台，当四周长小于15m时，应设一台；

　　3 缓冲罐排水口或阀组与检测器的距离，宜为5~7.5m。

　　4．2．5 封闭或半封闭氢气灌瓶间，应在灌装口上方的室内最高点易于滞留气体处设检测器。

　　4．2．6 液化烃、甲B、乙A类液体装卸码头，距输油臂水平平面15m范围内，应设一台检测器。

当无法安装检测器时，装卸码头的可燃气体检测，应符合本规范第3.0.9规定。

　　4．2．7 有毒气体储运设施的有毒气体检测器，应按第4.1.2条和第4.1.3条的规定设置。

　　4．3 可燃气体、有毒气体的扩散与积聚场所

　　4．3．1 明火加热炉与甲类气体、液化烃设备以及在不正常运行时，可能泄漏的释放源之间，约距加热炉5m或在防火墙外侧，宜设检测器。

　　4．3．2 控制室、配电室与甲类气体、有毒气体、液化烃、甲B类液体的工艺设备组、储运设施相距30m以内，并具备下列条件之一的，宜设检测器：

　　1 门窗朝向工艺设备组或储运设施的；

　　2 地上敷设的仪表电力线缆槽盒或配管进入控制室或配电室的。

　　4．3．3 设在2区范围内的在线分析仪表间，应设检测器。

　　对于检测比空气轻的可燃气体，应于在线分析仪表间内最高点易于积聚可燃气体处设置检测器。

　　4．3．4 不在检测器有效覆盖面积内的下列场所，宜设检测器：

　　1 使用或产生液化烃和/或有毒气体的工艺装置、储运设施等可能积聚可燃气体、有毒气体的地坑及排污沟最低处的地面上。

　　2 易于积聚甲类气体、有毒气体的“死角”。

　　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 系统的最基本的构成应包括检测器和报警器组成的可燃气体或有毒气体报警仪，或由检测器和指示报警器组成的可燃气体或有毒气体检测报警仪，也可以是专用的数据采集系统与检测器组成的检测报警系统。

　　5．1．2 系统的构成应满足以下要求：

　　1 选用mV信号、频率信号或4~20mA信号输出的检测器时，指示报警器宜为专用的报警控制器；也可选用信号设定器加闪光报警单元构成的报警器；至联锁保护系统及报警记录设备的信号，宜从报警控制器或信号设定器输出。

　　2 选用触点输出的检测器时，报警信号宜直接接至闪光报警系统或联锁保护系统，至报警记录设备的信号可以闪光报警系统或联锁保护系统输出。

　　3 可燃气体和/或有毒气体检测报警的数据采集系统，宜采用专用的数据采集单元或设备，不宜将可燃气体和/或有毒气体检测器接入其他信号采集单元或设备内，避免混用。

　　5．1．3 当选用信号设定器和报警控制器时，应按本规范第3.0.3条的规定设置报警记录设备，报警记录设备应具有报警打印及历史数据储存功能。

　　报警记录设备可以是DCS或其他数据采集系统，也可选用专用的工业微机或系统。

　　5．1．4 检测器、指示报警器或报警器的技术性能，应符合现行《作业环境气体检测报警仪通用技术要求》GB12358的有关规定。

　　5．2 检测器的选用

　　5．2．1 可燃气体检测器的选用，应符合下列规定：

　　1 宜选用催化燃烧型检测器，也可选用其他类型的检测器；

　　2 当使用场所空气中含有少量能使催化燃烧型检测元件中毒的硫、磷、砷、卤素化合物等介质时，应选用抗毒性催化燃烧型检测器或半导体型检测器；

　　3 氢气的检测宜选用电化学型或导体型检测器。

　　5．2．2 有毒气体检测器的型式，可根据被检测的有毒气体的具体特性确定：

　　1 硫化氢、一氧化碳气体可选用定电位电解型或半导体型；

　　2 氯气可选用隔膜电极型、定电位电解型或半导体型；

　　3 氰化氢气体可选用凝胶化电解（电池式）型、隔膜电极型或定电位电解型；

　　4 环氧乙烷、丙烯腈气体可选用半导体型或定电位电解型；

　　5 氯乙烯气体宜选用半导体型或光子电离型。

　　5．2．3 有毒气体检测器的选用，应考虑被检测的有毒气体与安装环境中可能存在的其他气体的交叉影响。

　　5．2．4 检测器防爆类型的选用，应符合下列规定：

　　1 根据使用场所爆炸危险区域的划分，选择检测器的防爆类型；

　　2 根据被检测的可燃性气体的类别、级别、组别选择检测器的防爆等级、组别；

　　3 对催化燃烧型检验器，宜选用隔爆型；

　　4 对电化学型检测器和半导体型检测器，可选用隔爆型或本质安全防爆型；

　　5 对电动吸入式采样器应选用隔爆结构。

　　5．2．5 根据使用场所的不同，按以下规定选用检测器的采样方式：

　　1 宜采用扩散式检测器。

　　2 下列情况宜采用单点或多点吸入式检测器；

　　a 因少量泄漏有可能引起严重后果的场所；

　　b 由于受安装条件和环境条件的限制，难于使用扩散式检测器的场所；

　　c Ⅰ级（极度危害）有毒气体释放源；

　　d 有毒气体释放源较集中的地点。

　　3 采用吸入式有毒气体检测器检测可燃性有毒气体时，宜选用气动吸入式采样系统。

　　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应分别具有以下基本功能：

　　1 能为可燃气体或有毒气体检测器及所连接的其他部件供电。

　　2 能直接或间接地接收可燃气体和/或有毒气体检测器及其他报警触发部件的报警信号，发出声光报警信号，并予以保持。

声报警信号应能手动消除，再次有报警信号输入时仍能发出报警。

　　3 检测可燃气体的测量范围：

0~100%LEL；有毒气体的测量范围宜为0~3TLV。

在上述测量范围内，指示报警器应能分别给予明确的指示；采用无测量值指示功能的报警器时，应按本规范第3.0.3条的规定，将模拟信号引入多点信号巡检仪、DCS或其他仪表设备进行指示。

　　4 指示报警器（报警控制器）应具有为消防设备或联锁保护用的开关量输出功能。

　　5 多点式指示报警器或报警器应具有相对独立、互不影响的报警功能，并能区分和识别报警场所位号。

　　6 指示报警器或报警器发出报警后，即使环境内气体浓度发生变化，仍应继续报警，只有经确认并采取措施后，才停上报警。

　　7 在下列情况下，指示报警器应能发出与可燃气体或有毒气体浓度报警信号有明显区别的声、光故障报警信号：

　　a 指示报警器与检测器之间连线断路；

　　b 检测器内部元件失效；

　　c 指示报警器电源欠压。

　　8 报警记录设备应具有以下功能：

　　a 能记录可燃气体和有毒气体报警时间，计时装置的日计时误差不超过30s；

　　b 能显示当前报警部位总数；

　　c 能区分最先报警部位；

　　d 能追索显示以前至少1周内的报警部位并区分最先报警部位。

　　5．3．2 报警设定值应根据下列规定确定：

　　1 根据本规范第3.0.2条规定，选用一级或一、二级报警；

　　2 可燃气体的一级报警（高限）设定值小于或等于25%LEL；

　　3 可燃气休的二级报警（高限）设定值小于或等于50%LEL；

　　4 有毒气体的报警设定值宜小于或等于1TLV，当试验用标准气调制困难时，报警设定值可为2TLV以下。

　　5．3．3 指示误差和报警误差应符合下列规定：

　　1 可燃气体的指示误差：

指示范围为0~100%LEL时，±5%LEL。

　　2 有毒气体的指示误差：

指示范围为0~3TLV时，±10%指示值：

指示范围高于3TLV时，±10%量程值。

　　3 可燃气体的报警误差：

±25%设定值以内。

　　4 有毒气体的报警误差：

±25%设定值以内。

　　5 电源电压的变化小于或等于10%时，指示和报警精度不得降低。

　　5．3．4 检测报警响应时间应符合下列规定：

　　1 可燃气体检测报警：

扩散式小于30s；

　　吸入式小于20s。

　　2 有毒气体检测报警：

扩散式小于60s；

　　吸入式小于30s。

　　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或有毒气体的检测器，其安装高度应距地坪（或楼地板）0.3~0.6m。

　　注：

气体密度大于0.97kg/m3（标准状态下）即认为比空气重；气体密度小于0.97kg/m3（标准状态下）的即认为比空气轻。

　　6．1．2 检测比空气轻的可燃气体或有毒气体的检测器，其安装高度宜高出释放源0.5~2m。

　　6．1．3 检测器宜安装在无冲击、无振动、无强电磁场干扰的场所，且周围留有不小于0.3m的净空。

　　6．1．4 检测器的安装与接线按制造厂规定的要求进行，并应符合防爆仪表安装接线的有关规定。

　　6．2 指示报警器或报警器的安装

　　6．2．1 当工艺装置或储运设施有中心控制室时，指示报警器或报警器应安装在中心控制室内。

　　6．2．2 当工艺装置或储运设施设有中心控制室以外的其他控制室或操作室时，其操作管辖区内设置的可燃气体和/或有毒气体指示报警器或报警器，宜安装在该控制室或操作室内；需要时，其报警信号再转送至中心控制室。

　　6．2．3 指示报警器或报警器，应有其对应检测器所在位置的指示标牌或检测器的分布图。

　　6．2．4 一般报警用的报警系统，可使用普通仪表电源供电。

　　6．2．5 下列情况的检测报警系统，应采用不间断电源（UPS）供电；

　　1 与自动保护系统相连的可燃气体或有毒气体的检测；

　　2 人员常去场所的可能泄漏Ⅰ级（极度危害）和Ⅱ级（高度危害）有毒气体的检测。

　　附录A 可燃气体和有毒气体蒸汽特性表

　　表A 可燃气体、蒸汽特性

　　注：

①本表数值来源基本上以《化学易燃品参考资料》（北京消防研究所译自美国防火手册）为主，并与《压力容器中化学介质毒性危险和爆炸危险程度分类》HGJ43-91、《石油化工工艺计算图表》、《可燃气体报警器》JJG693-90进行了对照，仅调整了个别栏目的数值；②“蒸气密度”一栏是在原“蒸气比重”数值上乘以1.293，其密度为标准状态下的。

　　表B 有毒气体、蒸汽特性表

　　注：

①本表中，第1~7项数值来源基本以上《常用化学危险物品安全手册》为主，并与《工业企业卫生标准》TJ36-79及《有毒化学品卫生与安全实用手册》进行了对照，第8项数值来自《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92；第9项数值来自《职业性接触毒物危害程度分级》GB5044-85。

　　②环氧乙烷危害程度分级中的Ⅱ来自《石油化工企业职业安全卫生设计规范》SH3047-93。

　　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”。

石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范

　　CSH3063—1999

　　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