淺談氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)在炭黑生產(chǎn)的應(yīng)用

周家兵，王 敏，許 娜，李慎永，李 偉

（山東耐斯特炭黑有限公司，山東 東營(yíng) 257506）

0 引言

炭黑生產(chǎn)所使用原料油有煤焦油、炭黑油、乙烯焦油等，以及在炭黑反應(yīng)生成炭黑、H2、CO、CO2、H2S、SO2等混合煙氣產(chǎn)物，煙氣經(jīng)袋濾箱體濾袋過(guò)濾分離，炭黑進(jìn)入后部造粒、干燥工段進(jìn)行加工后進(jìn)入炭黑成品料倉(cāng)；炭黑尾氣經(jīng)過(guò)袋濾箱體分離后，一部分輸送到炭黑尾氣干燥爐進(jìn)行燃燒干燥濕法造粒炭黑，另外一部分輸送到熱電尾氣鍋爐燃燒，產(chǎn)生蒸汽發(fā)電或者外供產(chǎn)生效益。

在公司工藝過(guò)程中存在有毒、易燃易爆氣體工段如下：

1）原料油儲(chǔ)罐區(qū)域從原料油中揮發(fā)苯、甲基萘、二甲基萘等氣體。

2）炭黑生產(chǎn)使用的天然氣可能存在泄漏。

3）炭黑尾氣爐、熱電尾氣鍋爐，以及袋濾箱體可能存在尾氣泄漏。

4）熱電脫硫脫硝氨水罐區(qū)可能存在NH3泄漏。

5）污水處理場(chǎng)可能存在H2S氣體揮發(fā)。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)以上有毒有害氣體的檢測(cè)，保障公司員工身體健康以及設(shè)備的安全，提前預(yù)知現(xiàn)場(chǎng)氣體濃度，做到及時(shí)報(bào)警，便于及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，通過(guò)與相關(guān)生產(chǎn)資質(zhì)企業(yè)單位技術(shù)交流、招標(biāo)、安裝、調(diào)試、投運(yùn)，分批完成項(xiàng)目建設(shè)與落地。

1 系統(tǒng)描述

1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

按照氣體性質(zhì)不同安裝相應(yīng)氣體檢測(cè)儀表，按照規(guī)范要求設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x表報(bào)警參數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)儀表具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)值和報(bào)警值功能，實(shí)時(shí)檢測(cè)濃度可在現(xiàn)場(chǎng)儀表液晶屏進(jìn)行顯示。當(dāng)測(cè)量值超過(guò)報(bào)警值，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表通過(guò)自身聲光報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警。氣體濃度及工作狀態(tài)、報(bào)警參數(shù)等通過(guò)485信號(hào)傳輸至區(qū)域控制層，報(bào)警控制器顯示、記錄、存儲(chǔ)，并通過(guò)485信號(hào)上傳GDS系統(tǒng)，由GDS系統(tǒng)匯總上傳工控機(jī)，由工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，存儲(chǔ)并對(duì)超限的報(bào)警信號(hào)進(jìn)行二次報(bào)警處理。

現(xiàn)場(chǎng)氣體報(bào)警檢測(cè)儀表，現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警顯示是通過(guò)4mA～20mA傳輸氣體濃度至報(bào)警區(qū)域控制層報(bào)警控制器顯示，由報(bào)警控制器匯集并設(shè)置報(bào)警送GDS系統(tǒng)輸出送至工控機(jī)。

2）聲光報(bào)警

現(xiàn)場(chǎng)氣體檢測(cè)儀表實(shí)時(shí)檢測(cè)環(huán)境氣體濃度，變送器檢測(cè)濃度與設(shè)定濃度值比較。當(dāng)超出設(shè)定濃度時(shí)，變送器自帶聲光報(bào)警，發(fā)出聲光信號(hào)。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)單位控制室（區(qū)域控制層控制器）GDS控制柜端同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并顯示其報(bào)警通道狀態(tài)及濃度值輸出報(bào)警開(kāi)關(guān)量信號(hào)。中央控制室系統(tǒng)工控機(jī)主機(jī)彈出報(bào)警窗口及聲音提示，并可根據(jù)分組編程輸出報(bào)警開(kāi)關(guān)量信號(hào)并在顯示器顯示位置、報(bào)警數(shù)值、報(bào)警位置等信息，工控機(jī)喇叭發(fā)出報(bào)警聲提醒相關(guān)操作人員處理下一步工作。

3）斷電保護(hù)

系統(tǒng)配套UPS不間斷電源，當(dāng)外部電源故障時(shí)，由UPS電源供電，UPS可提供不小于2h斷電后，系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2 主要設(shè)備要求

炭黑生產(chǎn)各類有毒有害氣體以及易燃易爆氣體分布在公司的不同區(qū)域，具有明顯的區(qū)域特點(diǎn)。針對(duì)不同氣體合理選擇相應(yīng)氣體檢測(cè)變送器實(shí)現(xiàn)氣體濃度檢測(cè)，氣體檢測(cè)儀表變送器也同樣具有區(qū)域特點(diǎn)。

1）儀表變送器選型

油罐區(qū)：原料油會(huì)揮發(fā)苯、甲基萘、二甲基萘等氣體，選擇PID光離子檢測(cè)方式變送器，量程：0ppm～1000ppm，精度5% F.S，響應(yīng)時(shí)間≤5s，電源DC24V，信號(hào)4mA～20mA，IP67，ExdⅡCT6，OLED顯示，聲 光報(bào)警，CPA，EX，CCCF，ATEX，SIL2認(rèn)證。

天然氣區(qū)域：連續(xù)擴(kuò)散式采樣，催化燃燒檢測(cè)方式，量程0%LEL～100%LEL，精度3% F.S，響應(yīng)時(shí)間≤5s，電源DC24V，信號(hào)4mA～20mA，IP67，ExdⅡCT6，LED顯示，聲光報(bào)警，CPA，EX，CCCF，ATEX，SIL2認(rèn)證。

有炭黑尾氣泄漏區(qū)域：檢測(cè)CO，量程0ppm～72ppm，精度5% F.S，電源DC24V，信號(hào)4mA～20mA，IP67，ExdⅡCT6，LED顯示，聲光報(bào)警，帶CPA，EX，CCCF，ATEX，SIL2認(rèn)證，高報(bào)警值為50%PC-STEL，高高報(bào)警值為PCSTEL，CO的PC-STEL為24ppm。

氨水罐區(qū)：檢測(cè)NH3，電化學(xué)檢測(cè)方式，量程0μmol/mol～100μmol/mol，精 度3% F.S，響 應(yīng) 時(shí) 間≤5s，電 源DC24V，信號(hào)4mA～20mA，IP67，ExdⅡCT6，LED顯示，聲光報(bào)警，帶CPA，EX，CCCF，ATEX，SIL2認(rèn)證。

污水處理區(qū)：檢測(cè)氣體H2S，電化學(xué)檢測(cè)方式，量程0μmol/mol～100μmol/mol，精度3% F.S，響應(yīng)時(shí)間≤5s，電源DC24V，信號(hào)4mA～20mA，IP67，ExdⅡCT6，LED顯示，聲光報(bào)警，帶CPA，EX，CCCF，ATEX，SIL2認(rèn)證。

2）報(bào)警控制器要求

可燃?xì)怏w濃度報(bào)警控制器——檢測(cè)氣體：可燃?xì)怏w，壁掛式，≥8路通道/臺(tái)，電源AC220V，輸入信號(hào)4mA～20mA，聲光報(bào)警，帶報(bào)警信號(hào)繼電器觸點(diǎn)輸出/通道，高報(bào)警值為25%LEL，高高報(bào)警值為50%LEL；有毒氣體濃度報(bào)警控制器——檢測(cè)氣體：萘、甲基萘、二甲基萘、H2S，壁掛式，≥8路通道/臺(tái)，電源AC220V，輸入信號(hào)4mA～20mA，聲光報(bào)警，帶報(bào)警信號(hào)繼電器觸點(diǎn)輸出/通道，高報(bào)警值為25%LEL，高高報(bào)警值為50%LEL，天然氣LEL為3.8%。

3）工業(yè)控制機(jī)及組態(tài)軟件

主流工業(yè)控制機(jī)滿足24h連續(xù)開(kāi)機(jī)運(yùn)行，顯示器24寸寬屏液晶，與中央控制室DCS操作站顯示器外形尺寸等相同，配套激光打印機(jī)一臺(tái)。組態(tài)軟件：NT2最大200點(diǎn)位信息化監(jiān)控平臺(tái)軟件，實(shí)時(shí)濃度顯示，濃度曲線，歷史記錄導(dǎo)出，歷史實(shí)時(shí)報(bào)警記錄，平面示意圖層，報(bào)警燈及報(bào)警聲音提示（聲光報(bào)警器需要加控制模塊，電腦界面上的不需要增加音響即可），含USB轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)換器等。

4）變送器選型統(tǒng)計(jì)

① 輔助車間油罐區(qū)苯、甲基萘、二甲基萘等，數(shù)量：略。

② 炭黑車間爐前天然氣檢測(cè)，數(shù)量：略。

③ 炭黑車間天然氣減壓站 天然氣檢測(cè)，數(shù)量：略。

④ 熱電氨水罐區(qū)NH3，數(shù)量：略。

⑤ 熱電尾氣鍋爐CO，數(shù)量：略。

⑥ 炭黑袋濾箱體CO，數(shù)量：略。

⑦ 炭黑尾氣爐CO，數(shù)量：略。

⑧ 熱電污水處理H2S，數(shù)量：略。

3 安裝實(shí)施

1）按照?qǐng)D1原理框架圖搭建公司有毒、可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)，規(guī)劃報(bào)警控制器安裝數(shù)量以及安裝位置。

圖1 原理框架圖Fig.1 Principle frame diagram

2）根據(jù)公司有毒、可燃?xì)怏w可能泄漏位置設(shè)計(jì)儀表安裝點(diǎn)，如圖2。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)氣體報(bào)警儀布置圖Fig.2 Layout of the on-site gas alarm

3）與合作廠家進(jìn)行技術(shù)溝通交流，根據(jù)各廠家儀表及報(bào)警控制器共性點(diǎn)選型。

4）統(tǒng)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警儀數(shù)量，結(jié)合各廠家確定每臺(tái)報(bào)警控制器最大接入儀表數(shù)量，確定報(bào)警控制器數(shù)量。

5）編制招標(biāo)文件，招標(biāo)。

6）中標(biāo)廠家按照合同要求安裝、調(diào)試。

7）后期工程與原廠家同比價(jià)格議標(biāo)續(xù)簽合同，供貨安裝、調(diào)試投運(yùn)。

8）經(jīng)三期合同實(shí)施，各工程完工，各系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好。

詳見(jiàn)圖3中控室操作站儀表測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及位置報(bào)警信息。

圖3 中控室操作站儀表測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及位置報(bào)警信息Fig.3 The real-time data and location alarm information of the instrument measuring points of the operation station in the central control room

現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試完成后，經(jīng)過(guò)安全環(huán)保部門專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)氣體報(bào)警檢測(cè)儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定投入運(yùn)行，公司安全環(huán)保處邀請(qǐng)市安全環(huán)保部門進(jìn)行檢查驗(yàn)收，公司分批實(shí)施項(xiàng)目均獲得一次驗(yàn)收合格。

4 結(jié)束語(yǔ)

氣體報(bào)警檢測(cè)系統(tǒng)項(xiàng)目的實(shí)施，需要與相關(guān)各廠家對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行充分交流，了解各廠家產(chǎn)品常規(guī)技術(shù)參數(shù)、各廠家近3年銷售業(yè)績(jī)，以及廠家相關(guān)資質(zhì)和3年財(cái)務(wù)狀況，篩選出3～5家進(jìn)入深層次交流備選，并邀請(qǐng)各備選廠家來(lái)公司進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交流，溝通需求，編寫招標(biāo)采購(gòu)文件，各廠家按照業(yè)主要求進(jìn)行選型，并針對(duì)業(yè)主提出方案進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)溝通尋找發(fā)現(xiàn)備選廠家對(duì)本工程重視程度以及合作意向。通過(guò)與各廠家深入交流并優(yōu)化選型方案，平衡產(chǎn)品功能滿足生產(chǎn)需要，剔除不實(shí)和錦上添花功能，招標(biāo)技術(shù)文件編寫相關(guān)要求全覆蓋滿足各家共同技術(shù)要求；打包招標(biāo)技術(shù)協(xié)議進(jìn)行招標(biāo)，過(guò)程中對(duì)相關(guān)GB/T 50493-2019《石油化工可燃和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，GB 3836.1-2010《爆炸性環(huán)境第1部分：設(shè)備通用要求》，GB 15322.1-2019《可燃?xì)怏w探測(cè)器 第1部分：工業(yè)及商業(yè)用途點(diǎn)型可燃?xì)怏w探測(cè)器》設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行學(xué)習(xí)與理解，做到相關(guān)要求符合規(guī)范。

招標(biāo)階段技術(shù)交流部分要充分交流，通過(guò)交流給相關(guān)承接公司機(jī)會(huì)充分展示，讓評(píng)委對(duì)各家企業(yè)有較深刻了解以及展示技術(shù)方案選型優(yōu)點(diǎn)，便于對(duì)廠家亮點(diǎn)給予肯定和將來(lái)編寫合同技術(shù)規(guī)范時(shí)將中標(biāo)廠家亮點(diǎn)編入規(guī)范中，如合作方南京艾伊科技有限公司產(chǎn)品部分特色就編至入合同技術(shù)文件中。

在現(xiàn)場(chǎng)安裝階段對(duì)施工隊(duì)伍進(jìn)行三級(jí)安全教育，簽訂安全協(xié)議，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)火、高空作業(yè)等特殊作業(yè)嚴(yán)格按照規(guī)范辦理相關(guān)安全手續(xù)并要求甲乙雙方監(jiān)護(hù)，施工作業(yè)按照規(guī)范執(zhí)行。

本文是經(jīng)驗(yàn)介紹，也是拋磚迎玉，通過(guò)對(duì)公司氣體檢測(cè)報(bào)警項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程心得進(jìn)行分享，選擇一款好產(chǎn)品能夠可靠檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)氣體濃度并能夠顯示、報(bào)警、記錄、打印，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況發(fā)生，杜絕危險(xiǎn)發(fā)生。為了使系統(tǒng)可靠運(yùn)行，需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)氣體檢測(cè)報(bào)警儀以及現(xiàn)場(chǎng)氣體檢測(cè)報(bào)警控制柜進(jìn)行每天例行巡檢檢查，出現(xiàn)異常問(wèn)題及時(shí)處理；每年邀請(qǐng)專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)氣體報(bào)警儀進(jìn)行標(biāo)定，對(duì)不合格的儀表進(jìn)行維修。中控室操作站操作工需關(guān)注操作站運(yùn)行情況，出現(xiàn)聲光報(bào)警立即通知相關(guān)部門迅速檢查并排除異常情況，將異常消除在萌芽狀況。

1）通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)安裝投運(yùn)，保障各設(shè)備可靠運(yùn)行，檢測(cè)儀表能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)有毒、易燃易爆氣體泄漏并報(bào)警人工采取措施，杜絕事故的發(fā)生，將危險(xiǎn)消除在萌芽狀態(tài)。

2）通過(guò)工程實(shí)施與合作單位密切協(xié)作，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，完美解決現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題。

3）嚴(yán)格按照規(guī)范要求實(shí)施，甚至超規(guī)范要求實(shí)施是對(duì)公司安全負(fù)責(zé)。

4）企業(yè)安全、環(huán)?？煽窟\(yùn)行，提升公司效益，為社會(huì)做貢獻(xiàn)。