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        空氣呼吸器集中式供氣系統(tǒng)

        2020-07-13 03:26:20張曉杰
        山東化工 2020年11期
        關(guān)鍵詞:供氣集中式氣瓶

        張曉杰

        (上海聯(lián)恒異氰酸酯有限公司,上海 201500)

        化工行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)行業(yè),化工生產(chǎn)中化學(xué)品種類繁多,從原料到產(chǎn)品(包括工藝過程中的半成品、中間體、添加劑等)大多數(shù)都具有易燃、易爆、有毒有害等危險(xiǎn)特性,而且多數(shù)以氣體、液體狀態(tài)存在?;ぱb置在檢修過程中經(jīng)常要進(jìn)行容器清洗、管道清洗和動(dòng)設(shè)備的更換等作業(yè),雖然在裝置檢修作業(yè)開始前已經(jīng)使用氮?dú)饣蛘羝劝凑占榷ǖ拇祾吡鞒毯筒僮饕?guī)程對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行了吹掃,但是吹掃死角仍然無法完全避免,作業(yè)人員中毒的情況時(shí)有發(fā)生。

        目前常用的防止作業(yè)人員中毒的主要方法有兩種:一種是佩戴過濾式防毒面具,靠濾盒來阻擋有毒氣體、蒸汽和有害粉塵,如3M公司的6006CN濾盒,能夠有效過濾氯化氫、二氧化硫、甲醛和氨等多種氣體和蒸汽;另一種是佩戴空氣呼吸器(又稱正壓式空氣呼吸器[1]),該系統(tǒng)由高壓空氣氣瓶、減壓裝置、供氣軟管和面罩組成,通過氣瓶為作業(yè)人員佩戴的面罩補(bǔ)充新鮮空氣,并維持面罩處微正壓,徹底隔絕有毒有害介質(zhì)。

        1 移動(dòng)式氣瓶車供氣系統(tǒng)

        空氣呼吸器常用的是使用移動(dòng)式氣瓶車為氣源,小車自帶減壓系統(tǒng),通過軟管將低壓空氣送至面罩。在作業(yè)人員少和使用不頻繁的情況下,使用移動(dòng)式氣瓶車供氣較為便捷。但是當(dāng)裝置停工大檢修,作業(yè)點(diǎn)多,作業(yè)人員多,移動(dòng)式氣瓶車作為供氣方式的短板就暴露出來:第一,作業(yè)過程中,監(jiān)護(hù)人員既要時(shí)刻關(guān)注作業(yè)情況,又要監(jiān)控供氣氣瓶壓力防止作業(yè)人員發(fā)生窒息,容易顧此失彼;第二,每個(gè)呼吸面罩都需要獨(dú)立的供氣軟管,也就意味著,當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)存在多個(gè)作業(yè)人員同時(shí)作業(yè)時(shí),就需要多根供氣軟管。供氣軟管的增多,容易發(fā)生相互纏繞打結(jié),使監(jiān)護(hù)人員無法分辨軟管與供氣氣瓶的對(duì)應(yīng)關(guān)系,一旦發(fā)生氣瓶壓力不足,無法及時(shí)提醒作業(yè)人員及時(shí)撤離;第三,移動(dòng)式氣瓶車氣瓶數(shù)量有限,供氣時(shí)間受到了限制。

        2 集中式供氣系統(tǒng)

        為解決移動(dòng)式氣瓶車供氣方式在供氣時(shí)間和氣瓶壓力監(jiān)控過程中暴露出來的缺點(diǎn),經(jīng)過前期供貨商咨詢、工藝方案篩選、工藝設(shè)計(jì)以及HAZOP安全分析,呼吸空氣集中式供氣系統(tǒng)完成設(shè)計(jì)定型。

        2.1 集中式供氣系統(tǒng)構(gòu)成

        如圖1所示,集中式供氣系統(tǒng)主要由氣瓶站、一級(jí)減壓系統(tǒng)、二級(jí)減壓系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)供氣點(diǎn)和個(gè)人面罩供氣系統(tǒng)五個(gè)部分構(gòu)成:

        1)氣瓶站內(nèi)設(shè)置兩個(gè)氣瓶組,一用一備,氣瓶采用200 bar高壓氣瓶。

        2)一級(jí)減壓系統(tǒng)設(shè)置兩套,對(duì)應(yīng)氣瓶站內(nèi)氣瓶組,一用一備;一級(jí)減壓系統(tǒng)由精密空氣過濾器、高靈敏度減壓閥和安全閥等構(gòu)成,主要作用是將氣瓶?jī)?nèi)的高壓氣體減壓中壓,輸送至布置在裝置內(nèi)的二級(jí)減壓系統(tǒng),精密過濾器用于防止高壓氣瓶?jī)?nèi)氣體潔凈度不達(dá)標(biāo),含有的油污、顆粒物等影響減壓閥的正常工作;

        3)二級(jí)減壓系統(tǒng)由精密空氣過濾器、高靈敏度減壓閥和安全閥構(gòu)成,主要作用是將中壓氣體減壓至低壓,送至各個(gè)供氣點(diǎn)。二級(jí)減壓系統(tǒng)可以根據(jù)裝置規(guī)模及作業(yè)點(diǎn)的多寡進(jìn)行增加或減少;

        4)現(xiàn)場(chǎng)供氣點(diǎn)能同時(shí)服務(wù)多個(gè)用戶,供氣點(diǎn)也安裝了精密過濾器,防止管道里的異物顆粒進(jìn)入呼吸面罩。供氣軟管安裝在能自動(dòng)回彈收管的卷軸上,卷軸固定在卷軸架上,卷軸架底部安裝萬向輪,方便現(xiàn)場(chǎng)使用;

        5)個(gè)人面罩供氣系統(tǒng),由面罩、逃生氣瓶和自動(dòng)供氣切換裝置構(gòu)成。

        圖1 集中式供氣系統(tǒng)

        2.2 集中供氣系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)

        集中供氣系統(tǒng)作為防止作業(yè)人員中毒的一道重要安全保護(hù),既要保證供氣的流量和壓力穩(wěn)定,又要保證系統(tǒng)自身的工藝安全,防止帶來次生危害?;诒举|(zhì)安全的設(shè)計(jì)理念,該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中采取了多項(xiàng)措施來保證系統(tǒng)和人員安全:

        1)氣瓶站遠(yuǎn)離生產(chǎn)裝置,并設(shè)置了遮陽板,防止陽光暴曬導(dǎo)致氣瓶超壓。

        2)為保證供氣流量和系統(tǒng)抗干擾性,選用了兩級(jí)減壓的方法。即一級(jí)減壓后的中壓氣體由氣瓶站接入裝置區(qū)域,二級(jí)減壓后的低壓氣體從裝置區(qū)域接入供氣點(diǎn)。

        3)一級(jí)減壓系統(tǒng)和二級(jí)減壓系統(tǒng)均安裝了安全閥,安全閥的泄放量根據(jù)減壓閥的CV值進(jìn)行了選型核算,確保減壓閥失效情況下的系統(tǒng)安全。

        4)一級(jí)減壓系統(tǒng)和二級(jí)減壓系統(tǒng)的出口均設(shè)置了壓力傳感器,將壓力信號(hào)傳回中控室,并設(shè)置了報(bào)警,使該系統(tǒng)時(shí)刻處在操作人員的監(jiān)控之下。

        5)現(xiàn)場(chǎng)安裝了由報(bào)警燈和高音喇叭組成的聲光報(bào)警裝置,供氣系統(tǒng)的壓力出現(xiàn)低低會(huì)觸發(fā)該報(bào)警,提醒現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員緊急撤離。

        6)當(dāng)供氣管路供氣壓力低低時(shí),個(gè)人面罩供氣系統(tǒng)能將個(gè)人面罩供氣源自動(dòng)切換至逃生氣瓶并發(fā)出哨聲,提醒作業(yè)人員撤離。逃生氣瓶使用時(shí)間按15 min設(shè)計(jì)。

        7)個(gè)人面罩供氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力大于二級(jí)減壓系統(tǒng)故障時(shí)能達(dá)到的最大壓力,從本質(zhì)上保證安全。

        8)兩套氣瓶組的供氣管路手閥均安裝了閥位指示器,閥位信號(hào)被引至中控室,方便操作人員及時(shí)獲取各個(gè)氣瓶組的使用狀態(tài)。

        9)供氣管路采用食品級(jí)不銹鋼管,保證空氣質(zhì)量。

        10)除了嚴(yán)格審核每批次氣瓶組的空氣質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告外,還在一級(jí)減壓系統(tǒng)后的供氣總管上安裝了線氧含量分析儀,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸送至裝置現(xiàn)場(chǎng)的空氣質(zhì)量。

        2.3 集中供氣系統(tǒng)的安全分析

        供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料完成后,召集了由工藝、設(shè)備、儀表、電氣、操作和安全專業(yè)的技術(shù)人員組成分析小組用HAZOP分析方法[2-3]對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了安全分析。HAZOP分析使用了本公司最新的風(fēng)險(xiǎn)矩陣、嚴(yán)重性等級(jí)和可能性等級(jí)。以整個(gè)供氣系統(tǒng)作為一個(gè)節(jié)點(diǎn),對(duì)多項(xiàng)偏差進(jìn)行了分析,提出了多條建議項(xiàng)。建議項(xiàng)經(jīng)過整改落實(shí)后,所有風(fēng)險(xiǎn)均控制在企業(yè)可接受范圍內(nèi)。

        2.4 集中供氣系統(tǒng)的使用測(cè)試

        集中供氣系統(tǒng)歷經(jīng)設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工、調(diào)試和開車前安全檢查后,具備投用條件。按照既定的測(cè)試方案對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試,以檢驗(yàn)穩(wěn)定性。測(cè)試方案如下:

        1)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)最大承載能力配置測(cè)試人員

        2)氣瓶組以及一級(jí)減壓系統(tǒng)由于是一用一備的關(guān)系,需要分別進(jìn)行測(cè)試。

        3)由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置了多個(gè)二級(jí)減壓系統(tǒng),確保測(cè)試過程覆蓋每一個(gè)二級(jí)減壓系統(tǒng)。

        4)測(cè)試過程中模擬正常使用的情況,即人員隨機(jī)的接入和撤出系統(tǒng),以檢驗(yàn)減壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

        5)測(cè)試過程中模擬某個(gè)接頭出現(xiàn)插拔故障,測(cè)試了大量漏氣情況下系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

        經(jīng)過測(cè)試,在額定承載人數(shù)情況下,人員隨機(jī)的接入和撤出供氣系統(tǒng),一級(jí)減壓系統(tǒng)后壓力波動(dòng)值在1 bar左右,最低壓力較聯(lián)鎖值高3 bar,有充足的抗沖擊余量。二級(jí)減壓系統(tǒng)后壓力波動(dòng)值在2 bar左右,最低壓力較聯(lián)鎖值高2 bar,有充足的抗沖擊余量。

        3 結(jié)語

        集中式供氣系統(tǒng)很好地解決了移動(dòng)式供氣系統(tǒng)在裝置大檢修期間存在的供氣時(shí)間短和氣瓶壓力監(jiān)控不足方面存在的弊端,通過采用多點(diǎn)壓力信號(hào)接入中控室、氧含量在線監(jiān)控和聲光報(bào)警等方式實(shí)現(xiàn)了供氣系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控。大量工藝安全設(shè)計(jì)的應(yīng)用,不僅提高了使用空氣呼吸器供氣系統(tǒng)的安全性,也使監(jiān)護(hù)人員能夠更為專注的監(jiān)控作業(yè)情況,確保作業(yè)安全。

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