索富通談制造企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)器設(shè)置

制造企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中涉及機(jī)加工、鈑金、焊接、熱處理、表面處理、理化測(cè)試、裝配試驗(yàn)等生產(chǎn)工藝，在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地使用或產(chǎn)生各種可燃?xì)怏w和有毒氣體，這些氣體一旦泄漏并積聚在周?chē)h(huán)境中，就有發(fā)生火災(zāi)、爆炸或人員急性中毒的可能。目前，人們對(duì)于可燃?xì)怏w的檢測(cè)報(bào)警十分重視，但是對(duì)能夠引起急性中毒，或是對(duì)可燃有毒氣體的檢測(cè)僅考慮測(cè)爆而不是測(cè)毒，這樣就不能真正保護(hù)工人的安全和健康。以制造業(yè)中常見(jiàn)的幾種可燃和有毒氣體為例，通過(guò)計(jì)算來(lái)探討工作場(chǎng)所可燃?xì)怏w和有毒檢測(cè)器的選用原則。

1  一般選用原則

    根據(jù)氣體的可燃性和毒性，工作場(chǎng)所中有害氣體分為三類(lèi)，即無(wú)毒（或低毒）可燃?xì)怏w，如氫氣、甲烷；不燃有毒氣體，如：氟化氫、氯氣；可燃有毒氣體，如：氨氣、苯、硫化氫等。

    參照設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，在使用可燃?xì)怏w的工作場(chǎng)所，當(dāng)可燃?xì)怏w有泄漏達(dá)到25%爆炸下限的可能時(shí)，應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w檢測(cè)器。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，可能釋放高毒、劇毒氣體的工作場(chǎng)所，或可能大量釋放其他有毒氣體的工作場(chǎng)所，應(yīng)設(shè)立有毒氣體檢測(cè)報(bào)警點(diǎn)。

2  單一組分氣體檢測(cè)

   對(duì)于無(wú)毒（或低毒）可燃?xì)怏w，需測(cè)爆，此時(shí)選擇可燃?xì)怏w檢測(cè)器；對(duì)于不燃有毒氣體，需測(cè)毒，此時(shí)選擇有毒氣體檢測(cè)器。而對(duì)于可燃有毒氣體，則需測(cè)毒，選擇有毒氣體檢測(cè)器，這是因?yàn)槠涠拘詧?bào)警值遠(yuǎn)低于其爆炸報(bào)警值。以硫化氫為例，硫化氫既屬于可燃?xì)怏w也屬于有毒氣體，其最高容許濃度（MAC）為10mg/m3,摩爾質(zhì)量為34.08g/mol，為將硫化氫的MAC值與其爆炸下限進(jìn)行直接對(duì)比，需將硫化氫的MAC值換算成體積分?jǐn)?shù)。質(zhì)量濃度換算為體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系式為：

      C’=Vm × C/M × 10-6        （1）

式中：C’----氣體的體積分?jǐn)?shù)；

      Vm -----在20℃/101.3kPa時(shí)氣體的摩爾體積，為24.0L/mol;

C----氣體的質(zhì)量濃度，mg/m3;

M---氣體的摩爾質(zhì)量，g/mol。

根據(jù)公式（1）計(jì)算，硫化氫達(dá)到MAC值時(shí)的體積分?jǐn)?shù)為7.04 × 10-6，即0.000704%，而其爆炸下限為4.0%，其爆炸下限遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人員中毒的體積分?jǐn)?shù)。由此可知，若工作場(chǎng)所硫化氫泄漏，硫化氫氣體達(dá)到爆炸下限之前，若有人員存在，人員可能已經(jīng)中毒身亡。對(duì)于可燃有毒氣體，通常只需要在車(chē)間內(nèi)設(shè)置有毒氣體檢測(cè)器進(jìn)行測(cè)毒即可。制造企業(yè)幾類(lèi)典型可燃有毒氣體達(dá)到MAC值或短時(shí)間接觸容許濃度（PC-STEL）時(shí)的體積分?jǐn)?shù)與其爆炸下限見(jiàn)表1。

表1 可燃有毒氣體MAC或PC-STEL值與其爆炸下限

3  混合氣體的檢測(cè)

在生產(chǎn)過(guò)程中企業(yè)經(jīng)常會(huì)使用混合組分的物料，理論上就需要考慮兩種或兩種以上可燃?xì)怏w或有毒氣體的檢測(cè)報(bào)警，而實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，并不是混合氣體中含有可燃?xì)怏w或有毒氣體，便需針對(duì)每一種氣體設(shè)置可燃?xì)怏w或有毒氣體檢測(cè)器。以下針對(duì)不同情況進(jìn)行分析。

3.1混合氣體為可燃?xì)怏w理論上，當(dāng)可燃?xì)怏w體積分?jǐn)?shù)能夠達(dá)到爆炸下限的25％時(shí)，均應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w檢測(cè)器，但由于混合氣體在泄漏過(guò)程中組分不會(huì)改変，故可根據(jù)公式(2)先計(jì)算出混合氣體中每一種可燃?xì)怏w分別達(dá)到其爆炸下限的25％時(shí)混合氣體的體積，然后判斷得出先到達(dá)爆炸下限的氣體，只設(shè)置一種可燃?xì)怏w檢測(cè)器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)報(bào)警。

V’＝V × 爆炸下限x25％/?    （2）

式中：V’---混合氣體體積,m3；

D- --房間體積，m3；

? ---混合氣體中某種氣體的體積分?jǐn)?shù)；

應(yīng)用舉例:假設(shè)密閉空間為100m，有泄漏源向其內(nèi)部泄漏組分固定的混合氣體?；旌蠚怏w中含有氫氣和甲烷兩種可燃?xì)怏w，體積分?jǐn)?shù)分別為20和30％，其爆炸下限分別為4％和5％。該如何設(shè)置氣體檢測(cè)和器?

根據(jù)公式(2)計(jì)算得出，氫氣達(dá)到其25％爆炸下限時(shí)，混合氣體體積是5.0m3;甲烷達(dá)到其爆炸下限的25％時(shí)，混合氣體體積是4.2m2。當(dāng)混合氣體發(fā)生泄漏，甲烷會(huì)先到達(dá)其爆炸下限的25％，因此針對(duì)這種混合氣體只需設(shè)置甲烷的可燃?xì)怏w檢測(cè)器即可。

3.2混合氣體為有毒氣體

理論上，當(dāng)工作場(chǎng)所空氣中有毒氣體濃度能夠達(dá)到其毒性報(bào)警值時(shí)，均應(yīng)設(shè)置有毒氣體檢測(cè)器，但由于混合氣體在泄漏過(guò)程中組分不會(huì)改變，故可根據(jù)公式先計(jì)算出混合氣體中每一種有毒氣體分別達(dá)到各自毒性報(bào)警值時(shí)混合氣體的體積V’，然后判斷得到先達(dá)到毒性報(bào)警值的氣體，只設(shè)置一種有毒氣體檢測(cè)器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)報(bào)警。

V’=V× C’/?      （3）

式中：V’--混合氣體的體積，m3；

      V --房間體積，m3;

C’--氣體達(dá)到其毒性報(bào)警值時(shí)的體積分?jǐn)?shù)；

? --混合氣體中某種氣體的體積分?jǐn)?shù)。

應(yīng)用舉例:假設(shè)密閉空間為100m3，有泄漏源向其內(nèi)部泄漏組分固定的混合氣體?；旌蠚怏w中含有一氧化碳和硫化氫兩種毒性氣體，其體積分?jǐn)?shù)分別為10.0％和0.3％。該如何設(shè)置氣體檢測(cè)器?

已知一氧化碳在其PC-STEL值時(shí)的體積分?jǐn)?shù)為25.70×10-6，硫化氫在其MAC值時(shí)的體積分?jǐn)?shù)為7.04× 106。根據(jù)公式(3)計(jì)算得出，工作場(chǎng)所空氣中一氧化碳達(dá)到PC-STEL值時(shí)，混合氣體體積為0.026m3，硫化氫達(dá)到MAC值時(shí)，混合氣體體積為0.234m3。若混合氣體發(fā)生泄漏，一氧化碳會(huì)先達(dá)到其PC-STEL值，因此針對(duì)這種混合氣體只需設(shè)置一氧化碳有毒氣體檢測(cè)器即可。

3.3混合氣體為可燃?xì)怏w和有毒氣體

當(dāng)混合氣體中既含有可燃?xì)怏w又含有有毒氣體時(shí)，若可燃?xì)怏w濃度可能達(dá)到25％爆炸下限，但有毒氣體濃度沒(méi)有達(dá)到毒性報(bào)警值，應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w檢測(cè)器，檢測(cè)器選擇方法見(jiàn)3.1節(jié);若有毒氣體濃度可能達(dá)到毒性報(bào)警值，但可燃?xì)怏w濃度沒(méi)有達(dá)到25％爆炸下限，應(yīng)設(shè)置有毒氣體檢測(cè)器，檢測(cè)器選擇方法見(jiàn)3.2節(jié);若可燃?xì)怏w濃度可能達(dá)到25％爆炸下限，有毒氣體濃度也可能達(dá)到毒性報(bào)警值時(shí)，應(yīng)分別設(shè)置可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)器。以上討論均是針對(duì)固定組分混合氣體直接泄漏的情況，若生產(chǎn)過(guò)程中各組分在不同步消耗的情況下發(fā)生泄漏，則需根據(jù)具體情況做進(jìn)一步分析，考慮對(duì)每種可燃?xì)怏w或有毒氣體的檢測(cè)報(bào)警。

4  檢測(cè)器的安裝

   氣體檢測(cè)器的安裝位置需根據(jù)被測(cè)氣體的密度來(lái)確定。當(dāng)被測(cè)氣體比空氣重（即按照標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下被測(cè)氣體質(zhì)量濃度大于0.97kg/m3）時(shí)，檢測(cè)器的安裝高度應(yīng)距地面0.3~0.6m。當(dāng)被測(cè)氣體比空氣輕（即按照標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下被測(cè)氣體質(zhì)量濃度小于0.97kg/m3）時(shí)，檢測(cè)器的安裝高度應(yīng)高出釋放源0.5~2.0m；此外，還應(yīng)在車(chē)間內(nèi)最高點(diǎn)氣體積聚處設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)。當(dāng)所測(cè)氣體（如硫化氫、一氧化碳、氰化氫）與空氣的摩爾質(zhì)量接近且極易與空氣混合時(shí)，檢測(cè)器應(yīng)安裝在距釋放源上下1.0m的范圍內(nèi)。檢測(cè)器安裝場(chǎng)所不應(yīng)有沖擊、振動(dòng)、強(qiáng)電磁干擾；檢測(cè)器探頭要與周?chē)芫€或設(shè)備留出0.5m以上的距離。此外，檢測(cè)器的布置還要結(jié)合釋放源的特性、生產(chǎn)場(chǎng)地布置、地理?xiàng)l件等因素來(lái)綜合考慮。

5小結(jié)

    為充分保障企業(yè)安全生產(chǎn)，預(yù)防職業(yè)病發(fā)生，設(shè)計(jì)單位和建設(shè)單位應(yīng)充分重視工作場(chǎng)所可燃?xì)怏w、有毒氣體的檢測(cè)，特別是針對(duì)可能產(chǎn)生劇毒、高毒氣體的工作場(chǎng)所。