好文精选|裴炳安:有毒有害可燃气体报警系统的设计和使用(全)

中华人民共和国住房和城乡建设部2019年9月25日公告:批准《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》为国家标准,标准号为GB/T 50493-2019,自2020年1月1日起实施。原国家标准《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB 50493-2009同时废止。


修编情况介绍


1.3 本次修编的主要内容 
① 标准名称由“设计规范”改为“设计标准”;
② 有毒气体范围由《高毒物品目录》中所列毒气扩大到常见剧毒气体。 
③ 增加了可燃气体和有毒气体检测报警系统(简称GDS)的设计相容性、 独立性和可靠性要求; 
④ 增加了可燃气体和有毒气体检测报警系统(简称GDS)应与火灾及消 防监控系统分开设置的要求;
⑤ 增加了开路式(激光、红外)探测器、噪声探测器等内容,进一步完 善了探测器的布点和布置要求; 
⑥ 增加了常见气体探测器选用指南、GDS配置图等5个规范性标准附录; 
⑦ 对标准的部分章节和条款内容进行了修改和完善,取消了强制性条文

1.4 标准中程度用词 
标准中的程度用词说明如下: 
① 表示很严格,非这样做不可的:正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;--强制性标准用语
② 表示严格在正常情况下均应这样做的: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:正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”; 
④ 表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。

标准适用范围


本标准适用于石油化工新建、扩建工程中可燃气体和有毒气体检测报警系统(GDS)的设计(GDS设计除应满足本标准外,还应符合国家现行法律法规和有关管理规定及标准规范要求)。 
本标准不适用于海上石油天然气开采和加工平台区域。石油化工改建工程、化工装置和以煤为原料制取燃料及化工产品的工厂或装置、工厂分析化验室区域可参考使用


扩建项目(适用) : 
建设的项目相对独立,且与现有项目的技术、工艺、主要装置(设施) 、危险化学品种类相同。 
建设的项目相对独立,且与现有项目的技术、工艺、主要装置(设施)相同,但产生的危险化学品种类不同
改建项目(可参考使用): 
在原址更新技术、工艺、主要装置(设施) 、危险化学品种类的项目; 
在原址更新技术、工艺、主要装置(设施)的项目。--危化品种类没变

基本规定


3.0.1 在生产或使用可燃气体及有毒气体的生产设施及储运设施的区域内:
泄漏气体中可燃气体浓度可能达到报警设定值时,应设置可燃气体探测器; 
泄漏气体中有毒气体浓度可能达到报警设定值时,应设置有毒气体探测器; 
既属于可燃气体又属于有毒气体的单组分气体介质,只设有毒气体探测器; 
可燃气体与有毒气体同时存在的多组分混合气体,泄漏时可燃气体浓度和有毒气体浓度有可能同时达到报警设定值,应分别设置可燃气体及有毒气体探测器。

条文说明: 
对于含多种有毒气体组分的混合气体,或不同工况条件下泄漏气体的组成差异大时,当各毒性气体组分的气体浓度都有可能达到各组分的有毒气体浓度报警设定值时,为确保生产安全,需要分别设置有毒气体探测器。

3.0.2 可燃气体和有毒气体的检测报警应采用两级报警。同级别的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。 


条文说明: 
①一级报警为气体泄漏警示,提示操作人员及时到现场巡检处理; 
②二级报警为气体泄漏紧急报警,提示操作人员采取紧急处理措施; 
③当气体泄漏需联动保护时,应采用二级报警接点信号作为联动保护条件; 
④现场探测器自带的警报器接受探测器输出的一、二级报警信号,现场区 域警报器接受GDS系统输出的第二级报警信号

3.0.3 可燃气体和有毒气体检测报警信号应送至有人值守的现场控制室、中 心控制室等进行显示报警;可燃气体二级报警信号、可燃气体和有毒气体 检测报警系统报警控制单元的故障信号应送至消防控制室(新增内容)。 
3.0.4 控制室操作区应设置可燃气体和有毒气体声、光报警;现场区域警报器宜根据装置占地的面积、设备及建构筑物的布置、释放源的理化性质和 现场空气流动特点进行设置,现场区域警报器应有声、光报警功能。
 
条文说明: 
当现场可燃和(或)有毒气体探测器的数量少于10个,现场环境噪声低于85dBA,且探测器自带一体化声、光报警器时,在不影响现场报警效果情况下,可不需设置现场区域报警器。 
当现场环境噪声超过85dBA,探测器自带的一体化声、光报警器难以达到报警效果时,为了警示现场工作人员,在生产现场主要出入口及高噪声区等部位,需设置现场区域警报器。

3.0.5 可燃气体探测器必须取得国家指定机构或其授权检验单位的防爆合格证消防产品型式检测报告;参与消防联动的报警控制单元应采用取得国家消防电子产品质量监督检验中心型式检测报告的专用可燃气体报警控制器;国家法规有要求的有毒气体探测器必须取得国家指定机构或其授权检验单位的计量器具型式批准证书。安装在爆炸危险场所的有毒气体探测器还应取得国家指定机构或其授权检验单位的防爆合格证。
 
条文说明: 
1.根据2019年11月04日市场监管总局关于发布实施强制管理的计量器具目录的公告2019年第48号公告规定,可燃气体探测器不再办理计量器具型式批准,国家法规 有要求的有毒气体探测器应办理计量器具型式批准。 
2. 根据2018年6月11日国家市场监督管理总局、国家认证认可监督管理委员会2018 年第11号公告规定,可燃气体探测器不再实施强制性产品认证管理(CCCF),企 业可自愿选择指定认证机构按既有方式进行认证,取得消防产品型式试验检测报 告(必须有)和消防产品认证证书(自愿取证)。

3.0.6 需要设置可燃气体、有毒气体探测器的场所,宜采用固定式探测器;需要临时检测可燃气体、有毒气体的场所,宜配备移动式气体探测器


条文说明
对于一些不具备设置固定式可燃气体或有毒气体探测器的场所,如:环境湿度过高环境温度过低;或在正常情况下视为非爆炸或无毒区,生产检修时可能为爆炸或有毒危险区等,受检测产品的性能所限,通常可以安装移动式可燃气体或有毒气体探测器,以确保生产和维护的安全需要。 


3.0.7 进入爆炸性气体环境和(或)有毒气体环境的现场工作人员,应配备 便携式可燃气体和(或)有毒气体探测器。进入的环境同时存在爆炸性气 体和有毒气体时,便携式可燃气体和有毒气体探测器采用多传感器类型。
3.0.8 可燃气体和有毒气体检测报警系统应独立于其他系统单独设置。 


条文说明: 
可燃气体和有毒气体检测报警系统不能生产过程控制系统合并设计,是为了保证工艺装置生产过程控制系统出现故障或停用时,可燃气体和有 毒气体检测报警系统仍能正常工作。 
2014年国家安监总局安监总管三〔2014〕116号文中也明确要求:可燃 气体和有毒气体检测报警系统应独立设置。因此,本标准修订时,参照 GB50116和安监总管三〔2014〕116号文有关要求,对GDS的设置要求进行 了重新修订。

3.0.9 可燃气体和有毒气体检测报警系统的气体探测器、报警控制单元、现场警报器等的供电负荷,应按一级用电负荷中特别重要的负荷考虑,采用UPS电源装置供电。


条文说明:
分散或独立的有毒及易燃易爆品的设施,如加油站、加气站等,一般采用盘装或壁挂式,电源功率较小,故规定检测报警系统也可采用普通电源供电。

3.0.10 确定有毒气体的职业接触限值时,应按最高容许浓度、时间加权平均容许浓度、短时间接触容许浓度的优先次序选用。
 
条文说明: 
有毒气体的三种职业接触限值(OEL)数值由低到高依次为:最高容许浓度MAC、时间加权平均容许浓度PC-TWA(每天8小时,每周5天)、 短时间接触容许浓度PC-STEL(15分钟)。 
根据目前国内、外有毒气体探测器的制造水平,如果采用MAC市场上 无探测器可选,在确保操作人员健康安全前提下,同时有多个职业接触限 值的有毒气体,应按MAC、PC-TWA、PC-STEL优先顺序选用;没有提供 OEL值的有毒气体,可按直接致死浓度IDLH选用

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典型泵吸式探测器原理示意图如右:适应于工艺阀井、地坑及排污沟等场所。①水气分离除水器;②蓄水/排水器;③过滤器;④电动采样泵;⑤气体检测器;⑥吸气口采用浮动型式;⑦排水管;⑧气体采样管(TUBE);⑨安装板和支架


5.3 现场警报器选用 

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5.3.1可燃气体和有毒气体检测报警系统应按照生产设施及储运设施的装置 或单元进行报警分区,各报警分区应分别设置现场区域警报器。区域警报器的启动信号应采用第二级报警设定值信号。区域警报器的数量宜使在该区域内任何地点的现场人员都能感知到报警。 
5.3.2 区域警报器的报警信号声级应高于110dBA(09版标准为105dBA), 但距警报器1m处总声压值不得高于120dBA。 
5.3.3 有毒气体探测器带一体化的声、光警报器,可燃气体探测器带一 体化的声、光警报器 ,一体化声、光警报器的启动信号应采用第一级报警设定值信号。(中国石化安《2018》232号文《中国石化安全设施管理 办法》2.2.3条要求:固定式气体检测器应具备现场声光报警功能。

5.4 报警控制单元选用

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5.4.1报警控制单元应采用独立设置的以微处理器为基础的电子产品,并具备以下基本功能: 
1. 能为可燃气体探测器、有毒气体探测器及其附件供电; 
2. 能接收气体探测器的输出信号,显示气体浓度并发出声、光报警; 
3. 能手动消除声、光报警信号,再次有报警信号输入时仍能发出报警; 
4. 具有相对独立、互不影响的报警功能,能区分和识别报警场所位号; 
5. 在下列情况下,报警控制单元能发出与可燃气体和有毒气体浓度报警信号有明显区别的声、光故障报警信号: 
1)报警控制单元与探测器之间连线断路或短路; 
2)报警控制单元主电源欠压; 
3)报警控制单元与电源之间的连线断路或短路。

6. 具有以下记录、存储、显示功能: 
1)能记录可燃气体和有毒气体的报警时间,且日计时误差不应超过30s ; 
2)能显示当前报警部位的总数; 
3)能区分最先报警部位,后续报警点按报警时间顺序连续显示; 
4)具有历史事件记录功能

5.4.2控制室内可燃气体和有毒气体声、光报警器的声压等级应满足设备前 方1m处不小于75dBA,声、光报警器的启动信号应采用第二级报警设定值 信号。 
5.4.3可燃气体探测器参与消防联动时,探测器信号应先送至取得国家消防 电子产品质量监督检验中心型式检测报告的专用可燃气体报警控制器,报警信号应由专用可燃气体报警控制器输出至消防控制室的火灾报警控制器。可燃气体报警信号与火灾报警信号在火灾报警控制系统中应有明显区别。

5.5 测量范围及报警值设定 

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5.5.1 测量范围应符合下列规定: 
1. 可燃气体的测量范围:0% ~ 100%LEL; 
2. 有毒气体的测量范围宜为0% ~ 300% OEL;当现有探测器的测量范围不能满足上述要求时,有毒气体的测量范围可为0% ~ 30%  IDLH;环境氧气的测量范围:0% ~ 25%VOL; 
3. 线型可燃气体探测器测量范围:0 ~ 5 LEL.m

5.5.2 报警值设定应符合下列规定: 
1. 可燃气体的一级报警设定值应小于或等于25%LEL; 
2. 可燃气体的二级报警设定值应小于或等于50%LEL; 
3. 有毒气体的一级报警设定值为小于或等于100% OEL,有毒气体的二级报警设定值为小于或等于200% OEL。当现有探测器的测量范围不能满足测量要求时,有毒气体的一级报警设定值不得超过5%  IDLH,有毒气体的二级报警设定值不得超过10% IDLH; 
4. 环境氧气的过氧报警设定值宜为23.5%VOL,环境欠氧报警设定值宜为19.5%VOL(条文说明:氧气的过氧报警值和欠氧报警值的设定可只设一级报警,二级报警值由企业自定); 
5. 线型可燃气体探测器的一级报警设定值宜为 1LEL.m;二级报警设定值宜为2 LEL.m

附录B 常见有毒气体、蒸气特性 
表中测量红色物质名称的探测器必须取得计量器具型式批准证书

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附录B中常见有毒气体、蒸气均为剧毒、高毒类介质,长期接触可以导致慢性 中毒的介质不在本标准范围内。附录B所列常见有毒气体、蒸气参考资料如下: 

1.《高毒物品目录》(卫法监发〔2003〕142号); 
2.《化学品分类和标签规范 第18部分:急性毒性》GB 30000.18-2013标准中的1 类、2类急性有毒气体,包括: 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; 
3.《工作场所有毒气体检测报警装置设置规范》GBZ/T223-2009中的有毒气体; 
4.《工作场所有害因素职业接触限值第1部分:化学有害因素》GBZ2.1-2019中的化学有害气体。 
5.《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2010第6.1.6.3规定,有毒气体的预报警值为 MAC或PC-STEL的1/2,警报值(相当于GB/T50493中的一级报警设定值)为MAC或 PC-STEL

GBZ2.1–2019和GB/T 50493–2019中,有毒气体职业接触限值OEL的计算 单位都是用mg/m3表示的,与ppm的换算关系如下:

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GBZT223-2009工作场所有毒气体检测报警装置设置规范中的PC-STEL值

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可燃气体和有毒气体检测报警系统安装设计(标准正文)


6.1 探测器安装

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6.1.1 探测器应安装在无冲击、无振动、无强电磁场干扰、易于检修的场所, 探测器安装地点与周边工艺管道或设备之间的净空不应小于0.5m。 
6.1.2 检测比空气重的可燃气体或有毒气体时,探测器的安装高度宜距地坪 (或楼地板)0.3m~0.6m;检测比空气轻的可燃气体或有毒气体时,探测 器的安装高度宜在释放源上方2m内(09版标准为:高出释放源0.5~2m)。检测比空气略重的可燃气体或有毒气体时,探测器的安装高度宜在释放源下 方0.5 m~1m;检测比空气略轻的可燃气体或有毒气体时,探测器的安装 高度宜高出释放源0.5 m~1m(新增)。 
6.1.3 环境氧气探测器的安装高度宜距地坪或楼地板1.5 m~2.0m。(新增) 
6.1.4 线型可燃气体探测器宜安装于大空间开放环境,其检测区域长度不宜 大于100m(新增)。 

6.2 报警控制单元及现场区域警报器安装

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6.2.1可燃气体和有毒气体检测报警系统的人机界面应安装在操作人员常驻 的控制室等建筑物内。 
6.2.2 现场区域警报器应就近安装在探测器所在的警戒区域。 
6.2.3 现场区域警报器的安装高度应高于现场区域地面或楼地板2.2m,且位 于工作人员易察觉的地点。 
6.2.4 现场区域警报器应安装在无振动、无强电磁场干扰、易于检修的场所。

规范性标准附录: 
附录A:常见易燃气体、蒸气特性 
附录B:常见有毒气体、蒸气特性 
附录C:可燃气体和有毒气体检测报警系统配置图 
附录D:常见气体探测器技术性能表 附录E:常见气体探测器选用指南

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有关国家标准及法规要求


7.1《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116有关条文 
① 8.1.1条:可燃气体探测报警系统应由可燃气体报警控制器、可燃气体 探测器和火灾声光警报器等组成。 
② 8.1.2条:可燃气体探测报警系统应独立组成,可燃气体探测器不应接 入火灾报警控制器的探测器回路。当可燃气体的报警信号需接入火灾 自动报警系统时,应由可燃气体报警控制器接入。 
③ 8.1.3条:石化行业涉及过程控制的可燃气体探测器,可按现行国家标 准GB 50493有关规定设置,但其报警信号应接入消防控制室
④ 8.1.4条:可燃气体报警控制器的报警信息和故障信息,应在消防控制 室图形显示装置或起集中报警控制功能的火灾报警控制器上显示,但 该类信息与火灾报警信息应有区别。 
⑤ 8.1.5条:可燃气体报警控制器发出报警信号时,应能启动保护区域的 火灾声光警报器。 
⑥ 8.1.6条:可燃气体探测报警系统保护区域内有联动和警报要求时,应 由可燃气体报警控制器或消防联动控制器联动实现

7.2 国家安全监管总局《关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见》安 监总管三〔2014〕116号有关要求 
化工安全仪表系统(SIS)包括安全联锁系统、紧急停车系统和有毒有 害、可燃气体及火灾检测保护系统等。安全仪表系统独立于过程控制系统 (例如分散控制系统等),生产正常时处于休眠或静止状态,一旦生产装 置或设施出现可能导致安全事故的情况时,能够瞬间准确动作,使生产过 程安全停止运行或自动导入预定的安全状态。根据安全仪表功能失效产生 的后果及风险,将安全仪表功能划分为不同的安全完整性等级(SIL1~ SIL4,最高为SIL4级)。不同等级安全仪表回路在设计、制造、安装调试 和操作维护方面技术要求不同。 
严格按照相关标准设计和实施有毒有害和可燃气体检测保护系统,为 确保其功能可靠,相关系统应独立于基本过程控制系统

可燃气体和有毒气体检测报警系统工程设计原则


根据GB/T50493、GB50116及安监总管三〔2014〕116号文有关规定及要 求,可燃气体和有毒气体检测报警系统(GDS)应按下列原则进行设计: 
1. GDS系统应由可燃气体或有毒气体探测器、现场区域警报器和室内报警控制单元等组成。现场有毒气体探测器宜带一体化声光报警器,可燃气体探测器可带一体化声光报警器。 
2. 报警控制单元应采用独立设置的以微处理器为基础的电子产品(包括独立设置的PLC、专用气体报警控制器、DCS控制器等) 。 
3. 报警控制单元发出二级报警信号时,应触发安装在现场相应报警分区的区域警报器。 
4. 可燃气体二级报警信号和报警控制单元的故障信号,应送至消防控制室进行图形显示和报警。--可以设置一台独立的显示器。
5. 可燃气体探测器参与消防联动时,探测器信号应先送至取得国家消防电子产品质量监督检验中心型式检测报告的专用可燃气体报警控制器,消防联动信号由报警控制器输出至消防控制室的火灾 报警控制器,火灾报警控制器实施消防联动功能。可燃气体探测 器信号不能直接接入火灾报警控制器的输入回路。 
6. 可燃气体或有毒气体检测信号作为安全仪表系统(SIS)的输入时, 探测器应独立设置,探测器配置应根据SIL回路定级结果确定,并满足《石油化工安全仪表系统设计规范》GB/T 50770有关规定。

说明: 
探测器信号用于警示报警时,GDS报警控制单元采用独立设置的以微处理器为基础的电子产品即可,既不需要取得SIL认证,也不需要取得消防产品型式检测报告;探测器信号用于消防联动时,GDS报警控制单元应采用取得国家消防电子产品质量监督检验中心型式检测报告的专用可燃气体报警控制器;探测器信号作为安全仪表系统SIS的输入时,探测器应独立设置,探测器配置应根据SIL回路定级结果确定,并满足《石油化工安全仪表系统设计规范》GB/T 50770有关规定。

GDS系统、火灾报警系统和SIS系统在陶氏洋葱模型中的作用

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结 束 语


在石油化工生产过程中,GDS起预警作用;SIS在生产正常时处于休眠或静止状态,发生事故或生产异常时联锁动作,使生产过程进入预定的安全运行状态或紧急停车;火灾报警控制系统承担火灾后的紧急处置功能, 防止事故进一步扩大。在工程设计中,应根据GB/T50493、GB50116和安监总管三〔2014〕 116号文有关规定及要求,分别独立设置GDS、SIS和火灾报警控制系统。