论文部分内容阅读
摘要：文章结合电厂氨区特点，研读了我国1999版、2009版石油化工可燃/有毒气体相关规范对氨气性质的定义，重点论述了可燃/有毒气体监测仪的区别以及电厂氨站氨泄漏监测探头应该的设置要点。
关键词：氨泄漏 检测探头 应用 设置
中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：
前言
随着国家能源政策的转轨和电力体制的改革，人们获得电能的形式日渐丰富。尽管国家电力结构不断调整优化，在今后及较长时期内，火力发电仍然占据着十分重要的地位。烟气脱硝技术在全球环保推动下，得到了广泛的应用。氨是烟气脱硝技术（选择性催化还原法 SCR）的必备原料，如果泄漏，会沿地表扩散，形成爆炸或毒害危险区。在外部风力和内部浓度梯度的作用下，容易扩大危害区域。为了确保安全生产，研究氨泄露监测探头在电厂氨站的应用和设置意义重大。
新旧规范对氨泄漏监测的主要差异
为适应当前石油化工等产业的发展，国家在有关生产安全和环境保护方面的关注程度也来越高，规范和要求也表现得越来越严格。本文以中石化于1999年颁布的《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》（SH3063-1999，以下称为“旧规范”）和《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》（GB50493-2009，以下称为“新规范”）为研究对象，研读新旧规范对氨泄漏监测要求上的差异。
（1）规定氨气为有毒气体
旧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。为了体现“以人为本、安全第一”的原则和“预防为主”的宗旨，国家又在旧规范的基础上，根据实际需要颁布了自2009年10月1日起实施的新规范。新规范第2.0.2条提出“有毒气体指卫生部卫法监发[2003]142号《高毒物品目录》中所列的有毒蒸汽或有毒气体”。卫生部卫法监发[2003]142号《高毒物品目录》确定了31种气体和蒸气，其中有毒蒸汽或有毒气体有: 二氧化氮、硫化氢、苯、氰化氢、氨、氯气、一氧化碳、丙烯腈、氯乙烯, 光气(碳酰氯)等。对比可知，新规范明确地把氨列入了有毒气体之中。
（2）提高氨泄漏检测系统的要求
新规范中第3.0.2条强制规定“可燃气体和有毒气体的检测系统应采用两级报警”。在旧规范中并没有强制要求两级报警。一级报警为常规的气体泄漏警示报警，提示操作人员及时到现场巡检。当可燃气体和有毒气体浓度达到二级报警值時，提示操作人员应采用紧急处理措施。无论新旧规范，都强调当区域环境内“有毒气体和可燃气体同时报警时，有毒气体的报警级别应优先”。在新规范中第309条建议“可燃气体和有毒气体检测报警系统宜独立设置”，以最大发挥报警系统应有的作用。
（3）增加便携式人工巡检设备
新规范中第3010条“根据生产装置或生产场所的工艺介质的易燃易爆特性及毒性，应配备便携式可燃和/或有毒气体检测报警器”。原旧规范中没有配置便携式检测报警器的要求，而在新规范中要求根据具体情况，配置相应的便携式可燃和/或有毒气体检测报警器，用于工人巡检。
不同气体检测仪的区别
现代工业生产中，根据工作环境和生产性质的不同，对空气质量进行监测的侧重点也不同，使用的气体检测仪器有可燃气体监测仪，有毒气体监测仪和复合式气体监测仪。不同气体监测仪的功能不同，其关键部件为传感器。
可燃气体检测仪
可燃性气体检测仪是只对单一或多种可燃气体浓度发出响应的探测器（对非可燃气体不会出现任何反应），由检测和探测两部分组成，具有检测及探测功能。常见的有催化型和半导体型可燃性气体检测仪两种类型。电厂氨站主要使用接触燃烧式气敏传感器的催化型可燃性气体检测仪。其原理是难熔金属铂丝的电阻变化来测定可燃气体浓度。当可燃气体进入探测器时，在铂丝表面引起氧化反应（无焰燃烧），其产生的热量使铂丝的温度升高，使铂丝的电阻率便发生变化,探测的数据也会发生变化，当达到设定的等级限值时，就会按照数据发出相应等级的警报。
有毒气体检测仪
对于常见有毒气体的监测，多采用专用的电解质传感传感器，既定性又定量进行监测。这种传感器是三个电极的电化反应型。每一个传感器都是一个反应浴，三个电极都被置于电解液中被包在一个气体扩散膜下。其工作原理是在控制电路在感应电极和对电极之间维持一个足以开始电化学反应的电压。当含有毒气体混合物经过扩散膜时，在有毒气体的作用下，产生的电化反应在两极之间形成电流。这一电流的强度与被测气体的浓度成比例，被监测空气含有毒气体浓度的变化会引起探测的数据变化，当浓度达到设定的等级限值时，就会按照数据发出相应等级的警报。
其他因素的区别
使用不同传感器检测不同气体，除了传感器工作原理不同之外，本文还列举了可燃/有毒监测仪其他的一些差别（见表一）这里需要说明的是，有毒气体监测仪采用ppm体积浓度单位，而可燃性气体监测仪是按照可燃气体的爆炸下限LEL浓度（V%）值来进行设置的。比如 “可燃气体的一级报警（高限）设定值小于或等于25%LEL”。
表一 不同气体监测仪的比较
氨泄漏监测仪的应用和设置
电厂氨站概况
某集团子公司热电厂氨区设有液氨储罐、氨卸料压缩机、液氨蒸发槽、氨缓冲罐、氨稀释槽、废水池以及电控间。氨区设置风向标，本厂职工和附近居民可见。四周设置有围墙,围墙外均为道路。氨区围墙外东北侧为液氨装卸点,液氨槽车在氨区外进行装卸。
氨站氨泄漏监测探头的应用
气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在监测探头内（见图一）。从本质上讲，气体传感器是一种将氨气体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。以气敏特性来分类，监测探头主要可分为：半导体型气体探头、电化学型气体探头、固体电解质气体探头、接触燃烧式气体探头、光化学型气体探头、高分子气体探头等。
图一 监测探头
从传感器出来的信号通过A/D转换将其转换为数字量,进入智能系统内部运算。其道理大致相同。电路原理图如下图二。
图二 A/D转换芯片电路
氨泄漏监测探头设置
在该项目中氨区卸料压缩机的动密封,氨储存罐、氨蒸发槽、氨稀释槽等设备的液氨采样口和氨气采样口、液氨排液（水）口和放空口以及卸氨鹤臂和管道的法兰和阀门组等泄漏点关键位置，按气体监测覆盖半径为2米的有效距离就近安置固定式监（探）测器，并加装就地声光报警设备，使现场运行维护人员能及时了解现场氨泄漏情况，有效的保证人身安全。
氨区按区域设置消防喷淋系统和降温喷淋系统。布置在氨区的氨泄漏监测探头接入氨泄漏控制器，输出4～20mA标准电流信号至脱硝DCS系统显示并报警，同时氨泄漏控制器还输出报警接点信号至火灾自动报警系统。火灾报警及DCS的接点信号均串接在消防喷淋电磁阀的控制回路中，任一信号动作均可触发现场消防喷淋电磁阀动作，吸收泄露的氨气。
小结
氨泄漏造成的后果十分严重，电厂氨站的泄漏检测系统，应根据氨气的理化性质、不同释放源的特性、氨站场地布置和操作巡检路线等条件，选择氨气易于积累和便于采样监测的地方布置探头。氨泄漏监测工作应该居安思危、警钟长鸣，才能确保电站生产生活的安全。
参考文献
[1] 刘春.可燃气体和有毒气体检测报警系统的设计探讨J].石油化工自动化,2006.06
[2] 陈永志.简易家用安全报警及控制系统的设计[J].石家庄学院学报,2011.03
[3] 王翠玲.单片机在报警装置中的应用[J].石家庄大学学报,1999.01
关键词：氨泄漏 检测探头 应用 设置
中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：
前言
随着国家能源政策的转轨和电力体制的改革，人们获得电能的形式日渐丰富。尽管国家电力结构不断调整优化，在今后及较长时期内，火力发电仍然占据着十分重要的地位。烟气脱硝技术在全球环保推动下，得到了广泛的应用。氨是烟气脱硝技术（选择性催化还原法 SCR）的必备原料，如果泄漏，会沿地表扩散，形成爆炸或毒害危险区。在外部风力和内部浓度梯度的作用下，容易扩大危害区域。为了确保安全生产，研究氨泄露监测探头在电厂氨站的应用和设置意义重大。
新旧规范对氨泄漏监测的主要差异
为适应当前石油化工等产业的发展，国家在有关生产安全和环境保护方面的关注程度也来越高，规范和要求也表现得越来越严格。本文以中石化于1999年颁布的《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》（SH3063-1999，以下称为“旧规范”）和《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》（GB50493-2009，以下称为“新规范”）为研究对象，研读新旧规范对氨泄漏监测要求上的差异。
（1）规定氨气为有毒气体
旧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。为了体现“以人为本、安全第一”的原则和“预防为主”的宗旨，国家又在旧规范的基础上，根据实际需要颁布了自2009年10月1日起实施的新规范。新规范第2.0.2条提出“有毒气体指卫生部卫法监发[2003]142号《高毒物品目录》中所列的有毒蒸汽或有毒气体”。卫生部卫法监发[2003]142号《高毒物品目录》确定了31种气体和蒸气，其中有毒蒸汽或有毒气体有: 二氧化氮、硫化氢、苯、氰化氢、氨、氯气、一氧化碳、丙烯腈、氯乙烯, 光气(碳酰氯)等。对比可知，新规范明确地把氨列入了有毒气体之中。
（2）提高氨泄漏检测系统的要求
新规范中第3.0.2条强制规定“可燃气体和有毒气体的检测系统应采用两级报警”。在旧规范中并没有强制要求两级报警。一级报警为常规的气体泄漏警示报警，提示操作人员及时到现场巡检。当可燃气体和有毒气体浓度达到二级报警值時，提示操作人员应采用紧急处理措施。无论新旧规范，都强调当区域环境内“有毒气体和可燃气体同时报警时，有毒气体的报警级别应优先”。在新规范中第309条建议“可燃气体和有毒气体检测报警系统宜独立设置”，以最大发挥报警系统应有的作用。
（3）增加便携式人工巡检设备
新规范中第3010条“根据生产装置或生产场所的工艺介质的易燃易爆特性及毒性，应配备便携式可燃和/或有毒气体检测报警器”。原旧规范中没有配置便携式检测报警器的要求，而在新规范中要求根据具体情况，配置相应的便携式可燃和/或有毒气体检测报警器，用于工人巡检。
不同气体检测仪的区别
现代工业生产中，根据工作环境和生产性质的不同，对空气质量进行监测的侧重点也不同，使用的气体检测仪器有可燃气体监测仪，有毒气体监测仪和复合式气体监测仪。不同气体监测仪的功能不同，其关键部件为传感器。
可燃气体检测仪
可燃性气体检测仪是只对单一或多种可燃气体浓度发出响应的探测器（对非可燃气体不会出现任何反应），由检测和探测两部分组成，具有检测及探测功能。常见的有催化型和半导体型可燃性气体检测仪两种类型。电厂氨站主要使用接触燃烧式气敏传感器的催化型可燃性气体检测仪。其原理是难熔金属铂丝的电阻变化来测定可燃气体浓度。当可燃气体进入探测器时，在铂丝表面引起氧化反应（无焰燃烧），其产生的热量使铂丝的温度升高，使铂丝的电阻率便发生变化,探测的数据也会发生变化，当达到设定的等级限值时，就会按照数据发出相应等级的警报。
有毒气体检测仪
对于常见有毒气体的监测，多采用专用的电解质传感传感器，既定性又定量进行监测。这种传感器是三个电极的电化反应型。每一个传感器都是一个反应浴，三个电极都被置于电解液中被包在一个气体扩散膜下。其工作原理是在控制电路在感应电极和对电极之间维持一个足以开始电化学反应的电压。当含有毒气体混合物经过扩散膜时，在有毒气体的作用下，产生的电化反应在两极之间形成电流。这一电流的强度与被测气体的浓度成比例，被监测空气含有毒气体浓度的变化会引起探测的数据变化，当浓度达到设定的等级限值时，就会按照数据发出相应等级的警报。
其他因素的区别
使用不同传感器检测不同气体，除了传感器工作原理不同之外，本文还列举了可燃/有毒监测仪其他的一些差别（见表一）这里需要说明的是，有毒气体监测仪采用ppm体积浓度单位，而可燃性气体监测仪是按照可燃气体的爆炸下限LEL浓度（V%）值来进行设置的。比如 “可燃气体的一级报警（高限）设定值小于或等于25%LEL”。
表一 不同气体监测仪的比较
氨泄漏监测仪的应用和设置
电厂氨站概况
某集团子公司热电厂氨区设有液氨储罐、氨卸料压缩机、液氨蒸发槽、氨缓冲罐、氨稀释槽、废水池以及电控间。氨区设置风向标，本厂职工和附近居民可见。四周设置有围墙,围墙外均为道路。氨区围墙外东北侧为液氨装卸点,液氨槽车在氨区外进行装卸。
氨站氨泄漏监测探头的应用
气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在监测探头内（见图一）。从本质上讲，气体传感器是一种将氨气体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。以气敏特性来分类，监测探头主要可分为：半导体型气体探头、电化学型气体探头、固体电解质气体探头、接触燃烧式气体探头、光化学型气体探头、高分子气体探头等。
图一 监测探头
从传感器出来的信号通过A/D转换将其转换为数字量,进入智能系统内部运算。其道理大致相同。电路原理图如下图二。
图二 A/D转换芯片电路
氨泄漏监测探头设置
在该项目中氨区卸料压缩机的动密封,氨储存罐、氨蒸发槽、氨稀释槽等设备的液氨采样口和氨气采样口、液氨排液（水）口和放空口以及卸氨鹤臂和管道的法兰和阀门组等泄漏点关键位置，按气体监测覆盖半径为2米的有效距离就近安置固定式监（探）测器，并加装就地声光报警设备，使现场运行维护人员能及时了解现场氨泄漏情况，有效的保证人身安全。
氨区按区域设置消防喷淋系统和降温喷淋系统。布置在氨区的氨泄漏监测探头接入氨泄漏控制器，输出4～20mA标准电流信号至脱硝DCS系统显示并报警，同时氨泄漏控制器还输出报警接点信号至火灾自动报警系统。火灾报警及DCS的接点信号均串接在消防喷淋电磁阀的控制回路中，任一信号动作均可触发现场消防喷淋电磁阀动作，吸收泄露的氨气。
小结
氨泄漏造成的后果十分严重，电厂氨站的泄漏检测系统，应根据氨气的理化性质、不同释放源的特性、氨站场地布置和操作巡检路线等条件，选择氨气易于积累和便于采样监测的地方布置探头。氨泄漏监测工作应该居安思危、警钟长鸣，才能确保电站生产生活的安全。
参考文献
[1] 刘春.可燃气体和有毒气体检测报警系统的设计探讨J].石油化工自动化,2006.06
[2] 陈永志.简易家用安全报警及控制系统的设计[J].石家庄学院学报,2011.03
[3] 王翠玲.单片机在报警装置中的应用[J].石家庄大学学报,1999.01