齊桂卿，王 強(qiáng)，孟祥婷，任 璐，劉 健

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

NOX是大氣污染的主要物質(zhì)之一[1-2]，也是一系列會(huì)引起嚴(yán)重健康危害的氣體家族之一。GBZ 2.1—2014《中華人民共和國(guó)國(guó)家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)——工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》明確了NO2的時(shí)間加權(quán)平均容許濃度（PC-TWA）和短時(shí)間接觸容許濃度（PC-STEL），同時(shí)明確了其健康效應(yīng)。GB 50493—2009《石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范》則將NO2列為有毒氣體，并規(guī)范了測(cè)量范圍、監(jiān)測(cè)點(diǎn)及報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)等相關(guān)要求。當(dāng)前，多數(shù)海上平臺(tái)未對(duì)NO2進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，隨著相關(guān)法規(guī)要求的逐步嚴(yán)格，開(kāi)展海上平臺(tái)發(fā)電機(jī)組煙氣排放監(jiān)測(cè)，對(duì)降低NOX職業(yè)健康危害意義重大。

1 應(yīng)用背景

在東海海域某井口平臺(tái)的設(shè)計(jì)中，中海油委托挪威船級(jí)社（DNV GL）開(kāi)展煙氣擴(kuò)散模擬分析。該分析采用美國(guó)政府工業(yè)衛(wèi)生協(xié)會(huì)（ACGIH）推薦的一系列關(guān)于工作場(chǎng)所內(nèi)有害物質(zhì)濃度的相關(guān)規(guī)則。推薦的接觸限值以時(shí)間加權(quán)平均限值（TWA）和短時(shí)間接觸容許濃度（STEL）的形式給出，對(duì)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)排放出的煙氣擴(kuò)散進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)有人區(qū)域內(nèi)（比如直升機(jī)甲板、工藝區(qū)、中控室、電氣房間及生活樓等）的NO2不可接受濃度展開(kāi)分析模擬。分析結(jié)果顯示，煙氣排放造成的有害氣體濃度不符合采用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也超出了《中華人民共和國(guó)國(guó)家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》所定義的職業(yè)接觸限值（OELs）?；诖耍诨饸饪刂葡到y(tǒng)中增加NO2監(jiān)測(cè)設(shè)備，并設(shè)置NO2超標(biāo)報(bào)警裝置，以確保平臺(tái)工作人員及時(shí)采取措施，避免造成健康危害。

2 探測(cè)及報(bào)警設(shè)備的布置

2.1 煙氣擴(kuò)散分析概述

探測(cè)設(shè)備的布置基于煙氣擴(kuò)散分析報(bào)告的結(jié)果，在煙氣擴(kuò)散報(bào)告中，共選取了24個(gè)模擬場(chǎng)景，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)煙氣組分及排放速度，對(duì)氣體濃度超標(biāo)概率進(jìn)行分析。分析結(jié)果如表1所示，表中標(biāo)注表示該區(qū)域/目標(biāo)氣體濃度超標(biāo)；標(biāo)注表示該區(qū)域/目標(biāo)不受煙氣影響。從表1中可以看出，每個(gè)甲板都被分成東、西2個(gè)部分進(jìn)行分析，以防火墻為界。煙氣排放之初，煙氣中含有NO和NO2（混合物稱為NOX）。隨后，NO會(huì)與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成NO2，最終煙氣排放物中所有的NOX都會(huì)是NO2。由于NO2比NO危害性更強(qiáng)，根據(jù)保守的原則，基于NO2展開(kāi)分析。

2.2 探測(cè)及報(bào)警設(shè)備的布置

從表1中可以看出，下層甲板和中層甲板的東側(cè)區(qū)域在所有模擬場(chǎng)景中均存在NO2氣體濃度超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。中層甲板的東側(cè)區(qū)域包括中控室、電氣房間以及實(shí)驗(yàn)室等；而主發(fā)電機(jī)間和備用柴油發(fā)電機(jī)間則位于下層甲板。這些房間均是操維人員長(zhǎng)期工作或頻繁出現(xiàn)的區(qū)域。在探頭布置的過(guò)程中，將對(duì)這些區(qū)域重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。對(duì)于其他區(qū)域，由操維人員使用便攜式NO2探測(cè)設(shè)備來(lái)探測(cè)。NO2探頭及報(bào)警設(shè)備的布置見(jiàn)圖1和圖2.在下層甲板，對(duì)主燃?xì)獍l(fā)電機(jī)間和備用柴油發(fā)電機(jī)間的新風(fēng)口設(shè)置NO2探頭，房間內(nèi)設(shè)置NO2超標(biāo)報(bào)警裝置。在中層甲板，分別在機(jī)修間、開(kāi)關(guān)間、應(yīng)急間、中控室及實(shí)驗(yàn)室的新風(fēng)口設(shè)置NO2探頭，并在房間內(nèi)設(shè)置NO2超標(biāo)報(bào)警裝置。

3 報(bào)警值設(shè)定及控制邏輯

在GBZ 2.1—2014和美國(guó)政府工業(yè)衛(wèi)生協(xié)會(huì)所（ACGIH）頒布的《工作場(chǎng)所化學(xué)有害因素職業(yè)接觸限值》中均給出了NO2的職業(yè)接觸限值，如表2所示。根據(jù)GBZ 2.1—2014對(duì)職業(yè)接觸限值的定義，需要將NO2探頭檢測(cè)到的數(shù)據(jù)在上位機(jī)上緩存，經(jīng)過(guò)加權(quán)平均后分別計(jì)算出PC-TWA和PC-STEL。其中，PC-TWA不觸發(fā)關(guān)停動(dòng)作，僅觸發(fā)NO2聲光報(bào)警裝置。PC-STEL報(bào)警值設(shè)定為4×10-6（4 ppm），觸發(fā)所檢測(cè)區(qū)域聲光報(bào)警燈的同時(shí)關(guān)閉所監(jiān)測(cè)房間的通風(fēng)系統(tǒng)。NO2探測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程及控制邏輯如圖3所示。

表1 分析場(chǎng)景的氣體濃度超標(biāo)結(jié)果

圖1 下層甲板NO2探測(cè)及報(bào)警裝置布置

時(shí)間加權(quán)平均容許濃度（TWA）算法如下：

式（2）中：C1，C2，…，Cn為測(cè)得的NO2濃度，10-6；T1，T2，…，Tn為對(duì)應(yīng)每個(gè)濃度的持續(xù)時(shí)間，h。

該方案以當(dāng)前時(shí)間戳前15 min或8 h內(nèi)的時(shí)間加權(quán)平均濃度作為報(bào)警閾值，有效地減少了頻繁報(bào)警及誤關(guān)停動(dòng)作。

其中，短時(shí)間接觸容許濃度（STEL）算法如下：

式（1）中：C1，C2，…，Cn為測(cè)得的NO2濃度，10-6；T1，T2，…，Tn為對(duì)應(yīng)每個(gè)濃度的持續(xù)時(shí)間，min。

圖2 中層甲板NO2探測(cè)及報(bào)警設(shè)備布置

表2 NO2職業(yè)接觸限值

圖3 NO2探測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程及控制邏輯圖

4 結(jié)論

此次將NO2探測(cè)及報(bào)警設(shè)備應(yīng)用于海上平臺(tái)在國(guó)內(nèi)海域尚屬首次，其可靠性直接影響到平臺(tái)操維人員的職業(yè)健康。本方案所采用的報(bào)警值的設(shè)定，通過(guò)嚴(yán)格對(duì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以15 min和8 h內(nèi)的時(shí)間加權(quán)平均值作為報(bào)警閾值，在保證及時(shí)預(yù)警的前提下，最大限度地減少不必要的關(guān)停動(dòng)作，在保證操維人員職業(yè)健康的同時(shí)，有效兼顧了平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］楊楠，王雪.氮氧化物污染及防治［J］.環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2010，8（11）：63-67.

［2］王忠杰，李穎杰，朱辰澤，等.火電廠NOX排放在線監(jiān)測(cè)研究［J］.潔凈煤技術(shù)，2015，21（2）：93-96.