鋼鐵企業(yè)固定式煤氣報(bào)警器規(guī)范安裝的詳細(xì)探討

展之發(fā) 李敬 沈星 陳美齡

(中鋼集團(tuán)武漢安全環(huán)保研究院有限公司 武漢 430081)

0 引言

冶金煤氣主要成分一氧化碳是可燃性氣體，泄漏時(shí)能與人體血紅蛋白結(jié)合引起缺氧，較高濃度時(shí)可致人死亡，當(dāng)發(fā)生持續(xù)性泄漏或積聚時(shí)，遇火源可能引發(fā)火災(zāi)甚至煤氣爆炸事故。也正因此，鋼鐵企業(yè)在所有涉及煤氣的工作場所，規(guī)范性設(shè)置固定式煤氣報(bào)警器，開展實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)預(yù)報(bào)煤氣泄漏并第一時(shí)間進(jìn)行處理至關(guān)重要。文章綜合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)現(xiàn)狀，以實(shí)現(xiàn)事故預(yù)防為首要目的，就鋼鐵企業(yè)煤氣報(bào)警器安裝位置、安裝高度、與釋放源水平距離以及報(bào)警器檢測覆蓋范圍等進(jìn)行詳細(xì)探討。

1 設(shè)置報(bào)警器的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

《冶金企業(yè)和有色金屬企業(yè)安全生產(chǎn)規(guī)定》第三十二條規(guī)定：在可能發(fā)生煤氣泄漏、聚集的場所，設(shè)置固定式煤氣檢測報(bào)警儀和安全警示標(biāo)志[1]；同時(shí)，原國家安監(jiān)總局文件《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)冶金企業(yè)煤氣安全技術(shù)管理的有關(guān)規(guī)定》第2條，也明確列舉了應(yīng)當(dāng)設(shè)置固定式煤氣報(bào)警裝置的典型煤氣危險(xiǎn)區(qū)域。此外，鋼鐵企業(yè)適用的現(xiàn)行安全標(biāo)準(zhǔn)，如煤氣安全規(guī)程和煉鐵、煉鋼、軋鋼、焦化等安全標(biāo)準(zhǔn)都在相應(yīng)條款中，規(guī)定了設(shè)置固定式煤氣報(bào)警器的具體地點(diǎn)，同時(shí)部分條款還規(guī)定，現(xiàn)場報(bào)警器的信號(hào)應(yīng)傳輸至有人值守的控制室，或與所處場所的事故通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖。相關(guān)企業(yè)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行，以便第一時(shí)間采取處置措施。

2 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)明確的安裝要求和實(shí)施建議

2.1 煤氣釋放源(點(diǎn))和煤氣設(shè)施的對應(yīng)性探討

《工作場所有毒氣體檢測報(bào)警裝置設(shè)置規(guī)范》(GBZ/T 223—2009)第3節(jié)明確了設(shè)置有毒氣體報(bào)警器的術(shù)語定義。一是釋放源，即可能泄漏、揮發(fā)和擴(kuò)散有毒氣體的設(shè)施或場所[2]。就鋼鐵企業(yè)而言，如高爐本體和高爐、轉(zhuǎn)爐及焦?fàn)t煤氣凈化、儲(chǔ)存、加壓混合等區(qū)域都是典型的煤氣釋放源；二是釋放點(diǎn)，即在釋放源中可能釋放有毒氣體的部位或地點(diǎn)，鋼鐵企業(yè)如高爐爐體外殼、風(fēng)口平臺(tái)、轉(zhuǎn)爐爐口以上各操作平臺(tái)，氧槍氮?dú)饷芊饪?，料倉加料孔以及軋鋼加熱爐爐頂和爐門位置，煤氣加壓機(jī)進(jìn)出口閥門、軸封處、煤氣管道等的各類法蘭、閥門處，煤氣除塵器卸灰口、熔融金屬罐體烘烤器等處都是典型的煤氣釋放點(diǎn)[2]。

由此，鋼鐵企業(yè)現(xiàn)場安裝固定式煤氣報(bào)警器的實(shí)際位置，應(yīng)是各對應(yīng)地點(diǎn)或崗位，也即煤氣釋放點(diǎn)。

2.2 報(bào)警器與煤氣釋放點(diǎn)的水平距離探討

《工作場所有毒氣體檢測報(bào)警裝置設(shè)置規(guī)范》(GBZ/T 223—2009)第4.2節(jié)規(guī)定：室內(nèi)檢測報(bào)警點(diǎn)設(shè)在距釋放點(diǎn)1 m以內(nèi)；室外設(shè)在距釋放點(diǎn)2 m以內(nèi)[2]。考慮到鋼鐵企業(yè)高爐、轉(zhuǎn)爐、加熱爐及煤氣回收凈化系統(tǒng)等大部分煤氣設(shè)施普遍存在高溫且粉塵量較大的現(xiàn)實(shí)情況，保持與釋放點(diǎn)1～2 m尤其是室內(nèi)環(huán)境控制1 m以內(nèi)的安裝要求，可能會(huì)對報(bào)警器的使用壽命、信號(hào)傳輸?shù)仍斐韶?fù)面影響。由此，為有效確保報(bào)警器安裝后運(yùn)行正常，經(jīng)查閱《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50493—2019)，其4.2節(jié)規(guī)定：釋放源處于露天或敞開式廠房布置的設(shè)備區(qū)域內(nèi)，有毒氣體報(bào)警器距其覆蓋范圍的任一釋放源的水平距離不宜大于4 m；當(dāng)處于封閉式廠房或局部通風(fēng)不良的半敞開廠房內(nèi)，有毒氣體探測器與其覆蓋范圍的任一釋放源的水平距離不宜大于2 m[3]。

綜合以上，考慮到鋼鐵企業(yè)設(shè)置固定式煤氣報(bào)警器的數(shù)量和維護(hù)工作量龐大，且大部分設(shè)置在封閉式廠房內(nèi)部的現(xiàn)實(shí)情況，建議報(bào)警器安裝地點(diǎn)與釋放點(diǎn)的水平距離應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，且應(yīng)優(yōu)先參考《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50493—2019)的建議性條款。如封閉式高爐廠房，燒結(jié)、煉鋼、軋鋼及焦?fàn)t地下室等廠房內(nèi)安裝位置，與釋放點(diǎn)水平距離不宜大于2 m；如小型高爐廠房風(fēng)口平臺(tái)以上區(qū)域(均處于露天環(huán)境)，以及室外布置的各類煤氣除塵器、抽氣機(jī)、加壓機(jī)、管道閥門等，與釋放點(diǎn)水平間距不宜大于4 m。

2.3 報(bào)警器現(xiàn)場安裝的垂直高度探討

2.3.1 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于安裝高度的原則規(guī)定

《工作場所有毒氣體檢測報(bào)警裝置設(shè)置規(guī)范》(GBZ/T 223—2009)第4.2節(jié)規(guī)定：當(dāng)有毒氣體密度大于空氣密度時(shí)，報(bào)警器安裝高度應(yīng)低于釋放點(diǎn)；反之，應(yīng)高出釋放點(diǎn)[2]。本條款僅是原則性規(guī)定，對于實(shí)際操作的指導(dǎo)性不足，需要結(jié)合現(xiàn)場細(xì)化。

為進(jìn)一步梳理安裝高度要求，經(jīng)查閱《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50493—2019)第6.1.2條規(guī)定：檢測比空氣重的有毒氣體時(shí)，報(bào)警器安裝高度宜距地坪(或樓地板)0.3～0.6 m；檢測比空氣輕的有毒氣體時(shí)，宜在釋放源上方2.0 m內(nèi)；檢測比空氣略重的有毒氣體時(shí)，宜在釋放源下方0.5～1.0 m；檢測比空氣略輕的有毒氣體時(shí)，宜高出釋放源0.5～1.0 m[3]。

經(jīng)對照分析，本條款表述的釋放源應(yīng)是 “釋放點(diǎn)”，且相關(guān)要求均使用“宜”而非“應(yīng)”，屬于非強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)的非強(qiáng)制性條款，重在提出指導(dǎo)性意見。而對于現(xiàn)場規(guī)范執(zhí)行，首先應(yīng)了解不同煤氣的相對密度，即是重于空氣或是輕于空氣。

2.3.2 煤氣的相對密度(比空氣輕或重的劃分)

判斷煤氣比空氣輕或重具體有3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以參考。

(1)《工業(yè)企業(yè)干式煤氣柜安全技術(shù)規(guī)范》(GB 51066—2014)第4.1.2條釋義中明確：煤氣的相對密度=煤氣密度/空氣密度，相對密度大于0.75即比空氣重，否則比空氣輕[4]。

(2)《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50058—2014)第2.0.25條規(guī)定：氣體相對密度大于1.2屬于重于空氣；第2.0.26條規(guī)定，氣體相對密度小于0.8屬于輕于空氣。關(guān)于“相對密度”的表述，在其第3.3.1條的條文釋義中明確：本規(guī)范對氣體相對密度大于1.2認(rèn)為比空氣重，小于0.8則比空氣輕，對于在0.8～1.2之間的氣體，如一氧化碳、乙烯、甲醇、甲胺、乙烷、乙炔等，在工程設(shè)計(jì)中作為相對密度比空氣重的物質(zhì)[5]。

(3)《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50493—2019)第4.1.2條規(guī)定：判定泄漏氣體介質(zhì)是否比空氣重，應(yīng)以泄漏氣體的分子量與環(huán)境空氣的分子量的比值為基準(zhǔn)，并應(yīng)按下列原則判別：當(dāng)比值大于或等于1.2時(shí)，則泄漏的氣體重于空氣；當(dāng)比值大于或等于1.0且小于1.2時(shí)，則泄漏的氣體為略重于空氣；當(dāng)比值為0.8～1.0時(shí)，則泄漏的氣體為略輕于空氣；當(dāng)比值小于或等于0.8時(shí)，則泄漏的的氣體輕于空氣[3]。經(jīng)查詢本標(biāo)準(zhǔn)2009年版本，其第6.1.1條規(guī)定：氣體密度大于0.97 kg/m3的即比空氣重；氣體密度小于0.97 kg/m3的即比空氣輕。經(jīng)分析，可以理解為其選取了相對密度為0.75作為比空氣重或輕的判定基準(zhǔn)。

為了找到前后版本的變化原因，經(jīng)查閱《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50493—2019)解讀資料，新版本是考慮溫度和海拔對氣體的密度影響較大，為了方便判斷泄漏氣體介質(zhì)是否比空氣重，使用其分子量與當(dāng)?shù)乜諝夥肿恿康南鄬Ρ戎底鳛榕袚?jù)。但實(shí)際情況是，鋼鐵企業(yè)各類煤氣與空氣一樣，是混合性氣體，除一氧化碳外，還包括氫氣、氮?dú)?、二氧化碳、氧氣、甲烷等，所有組分在泄漏初始時(shí)間，即報(bào)警器響應(yīng)時(shí)間30 s內(nèi)不會(huì)因分子量差異發(fā)生明顯分層，所以鋼鐵企業(yè)使用煤氣相對密度而非一氧化碳分子量來指導(dǎo)報(bào)警器的安裝高度，更符合實(shí)際操作。

考慮到《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50058—2014)是煤氣等爆炸性氣體環(huán)境防范爆炸事故的電氣類基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在與《工業(yè)企業(yè)干式煤氣柜安全技術(shù)規(guī)范》(GB 51066—2014)和《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50493—2019)新舊版本進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，以相對密度大于等于0.8作為判定煤氣比空氣重或輕的基準(zhǔn)，更為客觀也更具有指導(dǎo)一線操作的可行性，同時(shí)也與《工業(yè)企業(yè)干式煤氣柜安全技術(shù)規(guī)范》(GB 51066—2014)所述煤氣工程設(shè)計(jì)和爆炸性煤氣危險(xiǎn)環(huán)境的防爆分區(qū)和電氣裝置的選型標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一。

鋼鐵企業(yè)主要煤氣相對密度，見表1。

表1 鋼鐵企業(yè)常見煤氣相對密度

空氣密度1.293 kg/m3，綜合表1可知：焦?fàn)t煤氣比空氣輕，高爐和轉(zhuǎn)爐煤氣比空氣重，混合煤氣應(yīng)按實(shí)際混合后的相對密度確定。

2.3.3 安裝高度的綜合分析與建議

考慮到鋼鐵企業(yè)單一煤氣設(shè)施，如高爐本體及煤氣布袋除塵器，轉(zhuǎn)爐和焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)以及軋鋼退火爐等設(shè)施，約每3 m高度差內(nèi)會(huì)設(shè)置一層貫穿煤氣設(shè)施的整體工作平臺(tái)，且上下相對分隔，同時(shí)單一平臺(tái)內(nèi)部不同高度差內(nèi)可能存在如閥門、法蘭、人孔等多個(gè)煤氣釋放點(diǎn)，如此若嚴(yán)格對照標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場安裝將困難重重。

為此，在報(bào)警器響應(yīng)時(shí)間≤30 s的硬件支持下，以煤氣設(shè)施所在地面或單一操作平臺(tái)地坪為基準(zhǔn)，相對密度大于等于0.8的安裝高度距地坪(或樓地板)0.3～0.6 m；小于0.8的安裝高度距地坪(或樓地板)1.5～2.0 m，具有相應(yīng)的可操作性和指導(dǎo)性。

2.4 大型煤氣設(shè)施報(bào)警器安裝間距的規(guī)定與探討

大型煤氣設(shè)施在鋼鐵企業(yè)比較普遍，如冷軋連續(xù)退火爐、煉鐵布袋除塵系統(tǒng)等。其中，煉鐵布袋除塵系統(tǒng)一般有十余個(gè)箱體，總長接近約30 m且各箱體各有1個(gè)煤氣進(jìn)、出管道，各管道至少又有切斷閥、隔斷裝置和放散管等3個(gè)以上的煤氣釋放點(diǎn)。如此情形若嚴(yán)格執(zhí)行小于4 m或2 m的布置規(guī)定，將會(huì)大幅增加總體投入和后期維護(hù)工作總量，且這類設(shè)施一般不安排人員值守，只是定期進(jìn)行點(diǎn)巡檢工作。對于此類情形，應(yīng)當(dāng)給出一個(gè)適宜的檢測器覆蓋范圍，即報(bào)警器安裝間距予以解決。

2.4.1 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定與探討

遵照前文報(bào)警器與煤氣設(shè)施釋放點(diǎn)的水平距離探討，參照《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50493—2019)規(guī)定：室外報(bào)警器距其覆蓋范圍任一釋放源的水平間距不宜大于10 m；室內(nèi)不宜大于5 m[3]。也即關(guān)于報(bào)警器覆蓋范圍的規(guī)定，是建議性條款而非強(qiáng)制，更多是指導(dǎo)性建議。為此，筆者查詢了對應(yīng)條款的釋義：

(1)日本《一般高壓氣體安全規(guī)則》中液化石油氣安全規(guī)則，關(guān)于“可燃?xì)怏w及有毒氣體的泄漏檢測報(bào)警器的布置”規(guī)定：室內(nèi)布置按設(shè)備群周圍每10 m間距設(shè)1個(gè)檢測器計(jì)算設(shè)置數(shù)量；室外布置應(yīng)在設(shè)備群周圍每20 m間距設(shè)1個(gè)檢測器計(jì)算設(shè)置數(shù)量。分析日本的規(guī)定可以折算為：報(bào)警器有效覆蓋半徑室內(nèi)為5 m室外為10 m。另據(jù)有關(guān)試驗(yàn)表明：在泄放量為5～10 L/min，連續(xù)釋放5 min，檢測器與泄放點(diǎn)的最靈敏范圍為10 m以內(nèi)，有效檢測距離為20 m。

(2)按國家標(biāo)準(zhǔn)《作業(yè)場所環(huán)境氣體檢測報(bào)警儀 通用技術(shù)要求》(GB 12358—2006)，有毒氣體泄漏30 s應(yīng)報(bào)警響應(yīng)，取日本室內(nèi)外有毒氣體平均擴(kuò)散距離7.5 m。參照日本室外是室內(nèi)2倍的規(guī)定，室外布置報(bào)警器的有效覆蓋半徑為15 m。

綜合以上，針對大型煤氣設(shè)施區(qū)域地坪或同一操作平臺(tái)，以室內(nèi)5～7.5 m、室外為10～15 m作為報(bào)警器之間的安裝間距，是有章可循的，但也應(yīng)綜合第3.4.2節(jié)特殊場所的適用規(guī)定和報(bào)警器自身性能指標(biāo)能夠達(dá)到的覆蓋半徑參數(shù)，進(jìn)行綜合確定。

2.4.2 特殊場所的報(bào)警器設(shè)置規(guī)定與分析

《工作場所有毒氣體檢測報(bào)警裝置設(shè)置規(guī)范》(GBZ/T 223—2009)第4.1.4條規(guī)定：已知空氣中有毒氣體濃度經(jīng)常和持續(xù)超過報(bào)警設(shè)定值的特殊場所，可不設(shè)立固定式有毒氣體檢測報(bào)警點(diǎn)，如因工作需要進(jìn)入工作場所，有關(guān)人員應(yīng)配備便攜式有毒氣體檢測報(bào)警儀及有效的個(gè)體防護(hù)用品[2]。第4.1.5條規(guī)定：一般情況，應(yīng)設(shè)置有毒氣體檢測報(bào)警儀的場所，宜采用固定式，當(dāng)沒有必要或不具備設(shè)置固定式的條件時(shí)，應(yīng)配置移動(dòng)式或便攜式檢測報(bào)警儀，另外，安全巡檢和事故檢查也宜使用便攜式檢測報(bào)警儀[2]。

依據(jù)上述規(guī)定，在鋼鐵企業(yè)內(nèi)普遍共識(shí)的，已知一氧化碳濃度時(shí)常和持續(xù)超過接觸限值的特殊場所，如高爐風(fēng)口以上個(gè)別平臺(tái)，轉(zhuǎn)爐爐口以上個(gè)別平臺(tái)和焦?fàn)t爐頂集氣管平臺(tái)及臨近區(qū)域等，對此類場所，做到環(huán)境中的一氧化碳實(shí)時(shí)監(jiān)測是首要和必須性工作，但也應(yīng)避免嚴(yán)格對照指導(dǎo)性條款而引發(fā)的數(shù)量龐大的報(bào)警器長期、集中、連續(xù)報(bào)警而一定程度影響安全生產(chǎn)。由此，建議僅在通往此類設(shè)施的各層平臺(tái)的所有樓梯入口處，安裝固定式煤氣報(bào)警器，不再嚴(yán)格按照第3.4.1條所述的參考覆蓋半徑在每層平臺(tái)大量設(shè)置，也包括自動(dòng)化水平較高的冷軋連續(xù)退火爐等煤氣設(shè)施，而當(dāng)日常巡檢時(shí)，所有進(jìn)入人員應(yīng)當(dāng)使用便攜式報(bào)警器，以確保人身安全。

3 結(jié)論

(1)應(yīng)按安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求，在已明確規(guī)定的地點(diǎn)和崗位規(guī)范性安裝報(bào)警器。

(2)在保證報(bào)警器正常運(yùn)行的必須環(huán)境條件下，安裝位置距離釋放點(diǎn)水平距離：封閉式廠房內(nèi)不宜大于2 m；露天和敞開式環(huán)境時(shí)不宜大于4 m。

(3)高爐和轉(zhuǎn)爐煤氣報(bào)警器安裝高度距地坪(或樓地板)0.3～0.6 m；焦?fàn)t煤氣報(bào)警器距地坪(或樓地板)1.5～2.0 m為宜；混合煤氣按實(shí)際混合后的相對密度執(zhí)行。

(4)大型煤氣設(shè)施區(qū)域內(nèi)的報(bào)警器間距，以室內(nèi)環(huán)境10～15 m，室外環(huán)境為20～30 m為宜。

(5)特殊煤氣場所應(yīng)結(jié)合《工作場所有毒氣體檢測報(bào)警裝置設(shè)置規(guī)范》(GBZ/T 223—2009)的規(guī)定，在通往此類設(shè)施的各層平臺(tái)的所有樓梯入口處(一般為2個(gè)通道)安裝固定式報(bào)警器。日常巡檢時(shí)，進(jìn)入人員必須使用便攜式報(bào)警器。