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摘要：本文通過對(duì)可燃?xì)怏w探測(cè)器發(fā)展歷史以及國內(nèi)外現(xiàn)有可燃?xì)怏w探測(cè)器種類的比較分析，結(jié)合對(duì)部分石油倉儲(chǔ)企業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀調(diào)研及某石油儲(chǔ)備基地紅外式可燃性氣體探測(cè)器現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)和理解，提出改進(jìn)措施和對(duì)策，對(duì)指導(dǎo)石油倉儲(chǔ)企業(yè)選用可燃?xì)怏w探測(cè)器有一定的參考意義。

主題詞：可燃?xì)怏w 探測(cè)器 催化燃燒 紅外式

石油化工行業(yè)作為關(guān)系到國家民生的支柱行業(yè)，始終是各個(gè)國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要內(nèi)容。在我國，尤其是近幾年，石油倉儲(chǔ)企業(yè)如雨后春筍般在各地紛紛上馬，并有了迅猛發(fā)展。與此同時(shí)，也存在一個(gè)不可忽視的問題，即在石油化工生產(chǎn)場所和儲(chǔ)油庫區(qū)，每年都因泄漏的可燃?xì)怏w遇有明火或遭雷擊，而引發(fā)的爆炸事故的發(fā)生，而這些爆炸事故又往往會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榛馂?zāi)。由于石油化工產(chǎn)品大都具有易燃易爆性質(zhì)，火災(zāi)預(yù)防和撲救工作都十分困難。

在石油化倉儲(chǔ)企業(yè)中日常生產(chǎn)原料、產(chǎn)品及產(chǎn)品的副產(chǎn)物都含有或可以分離出可燃?xì)怏w。因此，可燃?xì)怏w的泄漏是不可避免的。泄漏的可燃?xì)怏w與空氣混合形成可燃性混合氣體，當(dāng)可燃性混合氣體濃度達(dá)到爆炸下限前探測(cè)出可燃?xì)怏w的存在，并提早做出一定的安全處理，這樣就能大可能的 消除一些由于人為因素造成的火災(zāi)事故隱患，從而大大降低事故的發(fā)生。因此，可燃?xì)怏w探測(cè)器的產(chǎn)品質(zhì)量好壞與人民的生命和國家的財(cái)產(chǎn)息息相關(guān)。

近年來國內(nèi)幾個(gè)大型石油儲(chǔ)備基地遭雷擊起火，經(jīng)國家防火監(jiān)督檢驗(yàn)部門鑒定，結(jié)果驚人的一致，均由于儲(chǔ)罐一次密封與二次密封空間內(nèi)存在著濃度超標(biāo)的可燃?xì)怏w，該氣體濃度值剛剛達(dá)到爆炸點(diǎn)，此時(shí)遭雷擊，首先是可燃?xì)怏w爆炸燃燒，從而發(fā)展成火災(zāi)。在石油儲(chǔ)罐閥組區(qū)、輸油管道與儲(chǔ)罐連接區(qū)等均存在這不同濃度的可燃?xì)怏w，可燃?xì)怏w探測(cè)器在安全生產(chǎn)中將發(fā)揮不可比擬的作用。下面就目前石油倉儲(chǔ)企業(yè)中可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警方面遇到的問題，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)和理解，對(duì)石油倉儲(chǔ)企業(yè)可燃?xì)怏w探測(cè)器進(jìn)行探討。

一、常用可燃?xì)怏w探測(cè)器的類型及原理

1.1催化燃燒式可燃?xì)怏w探測(cè)器原理
可燃?xì)怏w探測(cè)器是利用測(cè)試環(huán)境中的可燃?xì)怏w對(duì)探測(cè)器氣敏原件造成影響的原理制造的探測(cè)器，它主要是應(yīng)用于易燃易爆場合的可燃性氣體檢測(cè)，把現(xiàn)場可能泄漏的可燃?xì)怏w的濃度控制在爆炸下限（LEL）的50%以下，在超過25% LEL時(shí)發(fā)出高報(bào)信號(hào)，超過50% LEL時(shí)，發(fā)出高高報(bào)警信號(hào)，以便采取應(yīng)急措施。催化燃燒式傳感器原理是目前廣泛使用的檢測(cè)可燃?xì)怏w的原理之一，具有輸出信號(hào)線形好、指數(shù)可靠、價(jià)格便宜、無與其他非可燃?xì)怏w的交叉干擾等特點(diǎn)。催化燃燒式傳感器采用惠斯通電橋原理，感應(yīng)電阻與環(huán)境中的可燃?xì)怏w發(fā)生無焰燃燒，使溫度使感應(yīng)電阻的阻值發(fā)生變化，打破電橋平衡，使之輸出穩(wěn)定的電流信號(hào)，再經(jīng)過后期電路的放大、穩(wěn)定和處理終顯示可靠的數(shù)值。

1.2紅外式可燃?xì)怏w探測(cè)器原理
紅外光學(xué)型可燃?xì)怏w探測(cè)器是利用紅外光學(xué)傳感器通過紅外線的吸收原理來檢測(cè)現(xiàn)場環(huán)境的碳?xì)漕惪扇細(xì)怏w。不同的碳?xì)漕惪扇細(xì)怏w都有自己特定波長的紅外線吸收曲線；正常探測(cè)時(shí)，紅外線照射紅外線吸收板，電壓=a，當(dāng)可燃?xì)怏w進(jìn)入探測(cè)器內(nèi)時(shí)，因紅外線吸收，照射板接收的光強(qiáng)改變，電壓=b，此時(shí)b>a，探測(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

紅外線照射板接收到的光強(qiáng)隨可燃?xì)怏w的濃度不同而不同；可燃?xì)怏w的濃度發(fā)生變化，探測(cè)器內(nèi)部電路采集到的紅外線吸收板的電壓（或電流）發(fā)生變化，這種變化與可燃?xì)怏w的濃度成比例，對(duì)應(yīng)氣體濃度，通過電調(diào)制處理，進(jìn)行探測(cè)報(bào)警。

1.3其他幾種可燃?xì)怏w探測(cè)器原理
1.3.1金屬氧化物半導(dǎo)體式傳感器
金屬氧化物半導(dǎo)體式傳感器利用被測(cè)氣體的吸附作用，改變半導(dǎo)體的電導(dǎo)率，通過電流變化的比較，激發(fā)報(bào)警電路。由于半導(dǎo)體式傳感器測(cè)量時(shí)受環(huán)境影響較大，輸出線形不穩(wěn)定。金屬氧化物半導(dǎo)體式傳感器，因其反應(yīng)十分靈敏，故目前廣泛使用的領(lǐng)域?yàn)闇y(cè)量氣體的微漏現(xiàn)象。
　　

1.3.2 定電位電解式氣體傳感器
定電位電解式傳感器是目前測(cè)毒類現(xiàn)場廣泛使用的一種技術(shù)，在此方面國外*，因此此類傳感器大都依賴進(jìn)口。定電位電解式氣體傳感器的結(jié)構(gòu)：在一個(gè)塑料制成的筒狀池體內(nèi)，安裝工作電極、對(duì)電極和參比電極，在電極之間充滿電解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜，在頂部封裝。前置放大器與傳感器電極的連接，在電極之間施加了一定的電位，使傳感器處于工作狀態(tài)。氣體與的電解質(zhì)內(nèi)的工作電極發(fā)生氧化或還原反應(yīng)，在對(duì)電極發(fā)生還原或氧化反應(yīng)，電極的平衡電位發(fā)生變化，變化值與氣體濃度成正比。
　　

1.3.3 PID光離子化氣體傳感器
PID由紫外燈光源和離子室等主要部分構(gòu)成，在離子室有正負(fù)電極，形成電場，待測(cè)氣體在紫外燈的照射下，離子化，生成正負(fù)離子，在電極間形成電流，經(jīng)放大輸出信號(hào)。
　　

二、倉儲(chǔ)企業(yè)可燃性氣體探測(cè)器應(yīng)用現(xiàn)狀
2.1可燃性氣體探測(cè)器應(yīng)用類型調(diào)研
可燃?xì)怏w探測(cè)器在我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商品化，在電子、石油、石化、化工、冶金、電力、鍋爐房、賓館飯店以及其它各種工業(yè)及民用環(huán)境中均有廣泛的應(yīng)用。
　　

根據(jù)國家規(guī)定，國內(nèi)的石油倉儲(chǔ)企業(yè)大都安裝使用可燃?xì)怏w探測(cè)器（報(bào)警器），但95%以上使用的為催化燃燒型可燃?xì)怏w探測(cè)器（報(bào)警器），如中石化冊(cè)子島油庫、某些國家石油儲(chǔ)備基地、白沙灣油庫等，只有少部分石油倉儲(chǔ)企業(yè)安裝了紅外型可燃?xì)怏w探測(cè)器，如中石化臨邑輸油站、中石油新疆至蘭州輸油管線等；使用效果明顯好于催化燃燒型產(chǎn)品，投產(chǎn)運(yùn)行幾年來未出現(xiàn)誤報(bào)、漏報(bào)現(xiàn)象，且維護(hù)成本低廉。由于倉儲(chǔ)企業(yè)絕大多數(shù)采用催化燃燒及紅外式的可燃性氣體探測(cè)器，以下都將以這兩種類型進(jìn)行深入探討。
　　

2.2可燃?xì)怏w探測(cè)器應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)
紅外線可燃?xì)怏w探測(cè)器屬于無干擾智能產(chǎn)品，具有良好的安全性能，操作靈活方便，這種探測(cè)器的一個(gè)主要的特點(diǎn)是它的自動(dòng)校準(zhǔn)功能，可以通過帶背光的液晶顯示屏上的提示一步步地引導(dǎo)操作者進(jìn)行校準(zhǔn)另外靈活多變的輸出方式，無需進(jìn)行零點(diǎn)及量程標(biāo)定，且使用壽命長，至少5年以上，另外還具有不中毒等特點(diǎn)。 　

催化燃燒式探測(cè)器，零點(diǎn)漂移比較嚴(yán)重，一般三個(gè)月應(yīng)進(jìn)行一次零點(diǎn)和量程標(biāo)定，一旦進(jìn)行過多次的標(biāo)定后，可能導(dǎo)致器探測(cè)壽命的降低或喪失可燃?xì)獾奶綔y(cè)能力，且使用壽命多三年，一般兩年多后傳感原件失效，經(jīng)過某石油儲(chǔ)備基地實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，催化燃燒式傳感器使用兩年后，大部分已無法準(zhǔn)確測(cè)定可燃性氣體濃度，維護(hù)成本巨大。催化燃燒式探測(cè)器的中毒方面也存在明顯缺點(diǎn)，石油倉儲(chǔ)企業(yè)中石油氣，化工品氣體均為混合氣體，并不是單一的氣體，如果遇到硫化氫氣體，催化燃燒式探測(cè)器中毒失效，將不能正常報(bào)警，為安全埋下隱患，且無法恢復(fù)，只能更換。
　　

2.3可燃性氣體探測(cè)器的標(biāo)定、測(cè)試
根據(jù)國家規(guī)范《可燃?xì)怏w探測(cè)器 一部分：測(cè)量范圍為0～99%LEL的點(diǎn)型可燃?xì)怏w探測(cè)器》（GB 15322.1-2003），每年要對(duì)可燃?xì)怏w探測(cè)器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)氣樣的檢定，根據(jù)檢定結(jié)果，由使用單位對(duì)漂移，探測(cè)能力降低或者失效的探測(cè)器進(jìn)行修繕，終滿足國家規(guī)定[1]，以使其處于正常的檢測(cè)狀態(tài)。
　　

標(biāo)定必須委托具備檢定資質(zhì)的單位進(jìn)行標(biāo)定，氣樣也必須使用標(biāo)準(zhǔn)氣樣（如60%LEL），觀測(cè)探測(cè)器或報(bào)警器的顯示報(bào)警狀態(tài)。標(biāo)定過程中，催化型可燃?xì)怏w探測(cè)器的催化物會(huì)與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行化學(xué)反映，從而降低其使用壽命，每標(biāo)定一次其探測(cè)壽命都會(huì)不同程度的降低。紅外型可燃?xì)怏w探測(cè)器由于采用的是紅外吸收的原理，因此不會(huì)降低的其靈敏度和探測(cè)壽命。
　　

2.4可燃?xì)怏w探測(cè)器的應(yīng)用現(xiàn)狀分析
目前國內(nèi)的探測(cè)器在技術(shù)上于上還有一定的差距，這是國內(nèi)的現(xiàn)實(shí)狀況所導(dǎo)致的，三十多年來，國內(nèi)探測(cè)器市場一直處于低迷狀態(tài)，一些探測(cè)器廠家在探索和摸索中來一步步的優(yōu)化和提升自己的產(chǎn)品，在這短短的三十多年時(shí)間里，中國的可燃?xì)怏w探測(cè)器經(jīng)歷了一個(gè)從無到有，從技術(shù)匱乏到技術(shù)日趨成熟的階段。目前國內(nèi)從事可燃性氣體探測(cè)器的廠家不少，*較大的幾家有深圳特安、無錫格林通等，但大部分廠家生產(chǎn)的是催化燃燒式的可燃性氣體探測(cè)器，其他類型的如紅外式的可燃性氣體探測(cè)器多為進(jìn)口或主要部件依賴進(jìn)口。
　　

三、可燃?xì)怏w探測(cè)器應(yīng)用實(shí)例
3.1 催化燃燒式氣體探測(cè)器應(yīng)用實(shí)例
催化燃燒式可燃?xì)怏w探測(cè)器因其價(jià)格便宜，技術(shù)成熟，應(yīng)用較為普遍，如中石化冊(cè)子島儲(chǔ)油庫、中化興中油庫、一期投產(chǎn)的幾個(gè)國家石油儲(chǔ)備基地等單位都在使用催化燃燒式可燃?xì)怏w探測(cè)器。
　　

某石油儲(chǔ)備基地規(guī)模為500萬立方，共有120個(gè)催化可燃?xì)怏w探測(cè)器，分三期投產(chǎn)，這些探測(cè)器自從2006年至2008年投產(chǎn)以來，大部分探測(cè)器已經(jīng)更換，在這過程中也存在不少誤報(bào)、漏報(bào)的情況。當(dāng)將標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)定氣樣或高濃度輕質(zhì)原油分別對(duì)更換下來的投產(chǎn)超過2年的探測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，大部分催化式探測(cè)器10分鐘后顯示仍正常，根本不報(bào)警，這些催化型探測(cè)器早失去探測(cè)功能，起不到石油氣的探測(cè)報(bào)警功能。
　

中石化南方某中轉(zhuǎn)油庫，06年一期60萬方的儲(chǔ)量，儲(chǔ)存為中東進(jìn)口輕質(zhì)原油和部分勝利油田的原油。其儲(chǔ)罐油罐區(qū)，輸油泵區(qū)、閥組區(qū)，共安裝了近40多臺(tái)點(diǎn)式催化型可燃?xì)怏w探測(cè)器，在投產(chǎn)初期，探測(cè)器工作正常，但隨著時(shí)間的推移，一年左右的光景，輸油泵區(qū)的探測(cè)器就有誤報(bào)的情況發(fā)生，隨著時(shí)間的推移，閥組區(qū)和罐區(qū)內(nèi)的探測(cè)器出現(xiàn)少量誤報(bào)，DCS液晶屏顯示上的可燃?xì)鉂舛蕊@示為0%LEL和1%LEL；在第二年的測(cè)試中，該油庫技術(shù)人員用原油對(duì)準(zhǔn)探測(cè)室，有近30臺(tái)的探測(cè)器無任何反應(yīng)，沒有報(bào)警信號(hào)輸出；經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)，進(jìn)行更換，可更換的仍舊是催化型的探測(cè)器，截止2014年，已更換了四批探測(cè)器，近一次更換了其中的20幾臺(tái)。
　　

3.2 紅外式可燃性氣體探測(cè)器應(yīng)用實(shí)例
紅外式可燃性氣體探測(cè)器因出現(xiàn)較晚，探測(cè)技術(shù)較催化*，價(jià)格較高于催化燃燒式，因此應(yīng)用較少，只有在少量大型企業(yè)中的應(yīng)用；如金陵石化、中石油長輸管線、金菲石化等。其中金菲石化，在儲(chǔ)罐區(qū)及裝置區(qū)安裝了英國科爾康14臺(tái)可燃性氣體探測(cè)器，應(yīng)用幾年來使用情況較好，維護(hù)程度低，很少有誤報(bào)、漏報(bào)的現(xiàn)象，早的一臺(tái)于2004年安裝，至2013已有9年的歷史；該企業(yè)原先也采用催化燃燒式可燃性氣體探測(cè)器，但由于其較高強(qiáng)度的維護(hù)量及誤報(bào)情況的發(fā)生，進(jìn)而進(jìn)行了技術(shù)改造，采用紅外式來代替催化燃燒式探測(cè)器，取得了良好的效果。
　　

某石油儲(chǔ)備基地就可燃?xì)怏w的使用，專門進(jìn)行了紅外可燃?xì)怏w探測(cè)器和催化可燃?xì)怏w探測(cè)器的使用對(duì)比試驗(yàn)：在某儲(chǔ)油罐區(qū)，安裝了2臺(tái)國產(chǎn)紅外可燃?xì)怏w探測(cè)器（以丙烷為標(biāo)定氣體）和1臺(tái)進(jìn)口紅外可燃?xì)怏w探測(cè)器（以甲烷為標(biāo)定氣體），同安裝的催化型可燃?xì)怏w探測(cè)器進(jìn)行對(duì)比，實(shí)驗(yàn)期間對(duì)紅外型探測(cè)器進(jìn)行大量的可燃?xì)怏w的探測(cè)報(bào)警試驗(yàn)。
　　

以丙烷為標(biāo)定氣體的紅外探測(cè)器為實(shí)驗(yàn)對(duì)象：在氣溫8度時(shí)，模擬實(shí)驗(yàn)將裝有中東輕質(zhì)原油的容器口對(duì)準(zhǔn)紅外式可燃性氣體探測(cè)器，探測(cè)器顯示氣體濃度逐步上升，但至17%LEL時(shí)穩(wěn)定，通過搖晃容器探測(cè)器濃度繼續(xù)上升至23%LEL時(shí)，濃度無法上升至報(bào)警值25%LEL，而在氣溫18度時(shí)，同樣的實(shí)驗(yàn)可使探測(cè)器濃度至報(bào)警值以上（33%LEL）。同時(shí)在不同溫度時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)氣樣（50%LEL丁烷）的測(cè)試中，紅外式探測(cè)器均能探測(cè)到接近69%LEL可燃性氣體濃度；而在不同溫度下，使用50%LEL的甲烷氣體測(cè)試，該探測(cè)器顯示高值只能到13%LEL。在用丁烷、甲烷測(cè)試同一位置的催化燃燒式可燃性氣體探測(cè)器時(shí)，其濃度數(shù)據(jù)略有上升，在2%LEL-3%LEL之間并且無法繼續(xù)上升，該探測(cè)器安裝已超過3年。 　　

以甲烷為標(biāo)定氣體的紅外式探測(cè)器為實(shí)驗(yàn)對(duì)象：在氣溫13度時(shí)，使用原油揮發(fā)氣，可檢測(cè)到的高值超過99%LEL，而使用50%LEL甲烷標(biāo)準(zhǔn)氣時(shí)，檢測(cè)到的高值數(shù)據(jù)為48%LEL，而使用50%LEL丁烷測(cè)試時(shí)，檢測(cè)到的數(shù)據(jù)為99%LEL。該測(cè)試說明使用同類的紅外探測(cè)器，對(duì)不同的氣體所反應(yīng)出的濃度值有較大變化，通過分析可以發(fā)現(xiàn)其濃度值的變化與不同氣體分子式中炭的數(shù)量有一定的正比關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明，在油品相對(duì)穩(wěn)定的石油庫區(qū)選用相近氣體標(biāo)定的紅外式可燃性氣體探測(cè)器能有較好的實(shí)際效果，同時(shí)實(shí)驗(yàn)過程中也發(fā)現(xiàn)，在低溫或風(fēng)速較大的戶外，小范圍的油品滲漏所揮發(fā)的氣體很難達(dá)到25%LEL以上。
　　

四、工程建設(shè)中可燃性氣體探測(cè)器選型建議
目前在石油倉儲(chǔ)企業(yè)中，安裝的多催化型可燃?xì)怏w探測(cè)器，而且大都安裝位置距地表0.3米，距離儲(chǔ)油罐的污油口一般有1米左右。儲(chǔ)油罐區(qū)大都地表空曠，空氣流動(dòng)較大，在出現(xiàn)小范圍的滲漏情況時(shí)，設(shè)置為25%LEL報(bào)警值的可燃性氣體探測(cè)器很難起到監(jiān)測(cè)作用。同時(shí)催化燃燒式可燃性氣體探測(cè)器，其誤報(bào)、漏報(bào)的可能性大，維護(hù)程度高，所調(diào)研的石油倉儲(chǔ)企業(yè)多少存在一定隱患。
　　

在以后的工程建設(shè)中建議：
1、目前紅外型探測(cè)器技術(shù)已經(jīng)成熟，且價(jià)格與催化燃燒式已具備可比性，但長期綜合費(fèi)用相比存在一定的優(yōu)勢(shì)。建議石油倉儲(chǔ)企業(yè)，存儲(chǔ)的油品相對(duì)穩(wěn)定的，可采用安全、可靠的紅外型可燃?xì)怏w探測(cè)器。
2、安裝位置，在不影響的管道檢修和正常生產(chǎn)的前提下，盡量靠近污油口或閥組區(qū)、泵區(qū)的法蘭連接處，可較早的發(fā)現(xiàn)事故點(diǎn)。同時(shí)建議將探測(cè)器的模擬量數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)，以便監(jiān)測(cè)報(bào)警值以下的數(shù)據(jù)并加以分析。
3、由于目前紅外式可燃性氣體探測(cè)器在質(zhì)量上參差不齊，在設(shè)備選型時(shí)，可針對(duì)自身油品的特點(diǎn)進(jìn)行一段時(shí)間的實(shí)驗(yàn)，以確定選用的設(shè)備。
4、單個(gè)紅外式可燃性氣體探測(cè)器只能準(zhǔn)確測(cè)試特定的可燃性氣體或特定的混合可燃性氣體，在油品變化較大的石油倉儲(chǔ)企業(yè)不宜選用紅外式可燃性氣體探測(cè)器。
5、對(duì)于油品相對(duì)穩(wěn)定庫區(qū)，建議對(duì)油品揮發(fā)氣進(jìn)行采集，所選用的紅外式可燃性氣體有針對(duì)性的進(jìn)行標(biāo)定，使其達(dá)到需要的靈敏度準(zhǔn)確度。
6、對(duì)于庫區(qū)比較空曠、風(fēng)速比較大或溫度比較低的場合，由于小范圍的油品滲漏所產(chǎn)生的揮發(fā)氣體，難以達(dá)到25%LEL的報(bào)警值，建議探測(cè)器除了有報(bào)警輸出外，有模擬量的輸出至上位機(jī)以達(dá)到消除隱患的目的。
　　

參考文獻(xiàn)
　　[1] 國家標(biāo)準(zhǔn)GB15322-2003《可燃?xì)怏w探測(cè)器》