摘要：本文通過(guò)對可燃氣體探測器發(fā)展歷史以及國內外現有可燃氣體探測器種類(lèi)的比較分析，結合對部分石油倉儲企業(yè)的應用現狀調研及某石油儲備基地紅外式可燃性氣體探測器現場(chǎng)實(shí)驗和理解，提出改進(jìn)措施和對策，對指導石油倉儲企業(yè)選用可燃氣體探測器有一定的參考意義。

主題詞：可燃氣體 探測器 催化燃燒 紅外式

石油化工行業(yè)作為關(guān)系到國家民生的支柱行業(yè)，始終是各個(gè)國家經(jīng)濟建設的重要內容。在我國，尤其是近幾年，石油倉儲企業(yè)如雨后春筍般在各地紛紛上馬，并有了迅猛發(fā)展。與此同時(shí)，也存在一個(gè)不可忽視的問(wèn)題，即在石油化工生產(chǎn)場(chǎng)所和儲油庫區，每年都因泄漏的可燃氣體遇有明火或遭雷擊，而引發(fā)的爆炸事故的發(fā)生，而這些爆炸事故又往往會(huì )轉變?yōu)榛馂?。由于石油化工產(chǎn)品大都具有易燃易爆性質(zhì)，火災預防和撲救工作都十分困難。

在石油化倉儲企業(yè)中日常生產(chǎn)原料、產(chǎn)品及產(chǎn)品的副產(chǎn)物都含有或可以分離出可燃氣體。因此，可燃氣體的泄漏是不可避免的。泄漏的可燃氣體與空氣混合形成可燃性混合氣體，當可燃性混合氣體濃度達到爆炸下限前探測出可燃氣體的存在，并提早做出一定的安全處理，這樣就能大可能的 消除一些由于人為因素造成的火災事故隱患，從而大大降低事故的發(fā)生。因此，可燃氣體探測器的產(chǎn)品質(zhì)量好壞與人民的生命和國家的財產(chǎn)息息相關(guān)。

近年來(lái)國內幾個(gè)大型石油儲備基地遭雷擊起火，經(jīng)國家防火監督檢驗部門(mén)鑒定，結果驚人的一致，均由于儲罐一次密封與二次密封空間內存在著(zhù)濃度超標的可燃氣體，該氣體濃度值剛剛達到爆炸點(diǎn)，此時(shí)遭雷擊，首先是可燃氣體爆炸燃燒，從而發(fā)展成火災。在石油儲罐閥組區、輸油管道與儲罐連接區等均存在這不同濃度的可燃氣體，可燃氣體探測器在安全生產(chǎn)中將發(fā)揮不可比擬的作用。下面就目前石油倉儲企業(yè)中可燃氣體探測報警方面遇到的問(wèn)題，結合現場(chǎng)實(shí)驗和理解，對石油倉儲企業(yè)可燃氣體探測器進(jìn)行探討。

一、常用可燃氣體探測器的類(lèi)型及原理

1.1催化燃燒式可燃氣體探測器原理
可燃氣體探測器是利用測試環(huán)境中的可燃氣體對探測器氣敏原件造成影響的原理制造的探測器，它主要是應用于易燃易爆場(chǎng)合的可燃性氣體檢測，把現場(chǎng)可能泄漏的可燃氣體的濃度控制在爆炸下限（LEL）的50%以下，在超過(guò)25% LEL時(shí)發(fā)出高報信號，超過(guò)50% LEL時(shí)，發(fā)出高高報警信號，以便采取應急措施。催化燃燒式傳感器原理是目前廣泛使用的檢測可燃氣體的原理之一，具有輸出信號線(xiàn)形好、指數可靠、價(jià)格便宜、無(wú)與其他非可燃氣體的交叉干擾等特點(diǎn)。催化燃燒式傳感器采用惠斯通電橋原理，感應電阻與環(huán)境中的可燃氣體發(fā)生無(wú)焰燃燒，使溫度使感應電阻的阻值發(fā)生變化，打破電橋平衡，使之輸出穩定的電流信號，再經(jīng)過(guò)后期電路的放大、穩定和處理終顯示可靠的數值。
 

1.2紅外式可燃氣體探測器原理
紅外光學(xué)型可燃氣體探測器是利用紅外光學(xué)傳感器通過(guò)紅外線(xiàn)的吸收原理來(lái)檢測現場(chǎng)環(huán)境的碳氫類(lèi)可燃氣體。不同的碳氫類(lèi)可燃氣體都有自己特定波長(cháng)的紅外線(xiàn)吸收曲線(xiàn)；正常探測時(shí)，紅外線(xiàn)照射紅外線(xiàn)吸收板，電壓=a，當可燃氣體進(jìn)入探測器內時(shí)，因紅外線(xiàn)吸收，照射板接收的光強改變，電壓=b，此時(shí)b>a，探測器發(fā)出報警信號。
 

紅外線(xiàn)照射板接收到的光強隨可燃氣體的濃度不同而不同；可燃氣體的濃度發(fā)生變化，探測器內部電路采集到的紅外線(xiàn)吸收板的電壓（或電流）發(fā)生變化，這種變化與可燃氣體的濃度成比例，對應氣體濃度，通過(guò)電調制處理，進(jìn)行探測報警。
 

1.3其他幾種可燃氣體探測器原理
1.3.1金屬氧化物半導體式傳感器
金屬氧化物半導體式傳感器利用被測氣體的吸附作用，改變半導體的電導率，通過(guò)電流變化的比較，激發(fā)報警電路。由于半導體式傳感器測量時(shí)受環(huán)境影響較大，輸出線(xiàn)形不穩定。金屬氧化物半導體式傳感器，因其反應十分靈敏，故目前廣泛使用的領(lǐng)域為測量氣體的微漏現象。
　　

1.3.2 定電位電解式氣體傳感器
定電位電解式傳感器是目前測毒類(lèi)現場(chǎng)廣泛使用的一種技術(shù)，在此方面國外*，因此此類(lèi)傳感器大都依賴(lài)進(jìn)口。定電位電解式氣體傳感器的結構：在一個(gè)塑料制成的筒狀池體內，安裝工作電極、對電極和參比電極，在電極之間充滿(mǎn)電解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜，在頂部封裝。前置放大器與傳感器電極的連接，在電極之間施加了一定的電位，使傳感器處于工作狀態(tài)。氣體與的電解質(zhì)內的工作電極發(fā)生氧化或還原反應，在對電極發(fā)生還原或氧化反應，電極的平衡電位發(fā)生變化，變化值與氣體濃度成正比。
　　

1.3.3 PID光離子化氣體傳感器
PID由紫外燈光源和離子室等主要部分構成，在離子室有正負電極，形成電場(chǎng)，待測氣體在紫外燈的照射下，離子化，生成正負離子，在電極間形成電流，經(jīng)放大輸出信號。
　　

二、倉儲企業(yè)可燃性氣體探測器應用現狀
2.1可燃性氣體探測器應用類(lèi)型調研
可燃氣體探測器在我國已經(jīng)實(shí)現了商品化，在電子、石油、石化、化工、冶金、電力、鍋爐房、賓館飯店以及其它各種工業(yè)及民用環(huán)境中均有廣泛的應用。
　　

根據國家規定，國內的石油倉儲企業(yè)大都安裝使用可燃氣體探測器（報警器），但95%以上使用的為催化燃燒型可燃氣體探測器（報警器），如中石化冊子島油庫、某些國家石油儲備基地、白沙灣油庫等，只有少部分石油倉儲企業(yè)安裝了紅外型可燃氣體探測器，如中石化臨邑輸油站、中石油新疆至蘭州輸油管線(xiàn)等；使用效果明顯好于催化燃燒型產(chǎn)品，投產(chǎn)運行幾年來(lái)未出現誤報、漏報現象，且維護成本低廉。由于倉儲企業(yè)絕大多數采用催化燃燒及紅外式的可燃性氣體探測器，以下都將以這兩種類(lèi)型進(jìn)行深入探討。
　　

2.2可燃氣體探測器應用優(yōu)缺點(diǎn)
紅外線(xiàn)可燃氣體探測器屬于無(wú)干擾智能產(chǎn)品，具有良好的安全性能，操作靈活方便，這種探測器的一個(gè)主要的特點(diǎn)是它的自動(dòng)校準功能，可以通過(guò)帶背光的液晶顯示屏上的提示一步步地引導操作者進(jìn)行校準另外靈活多變的輸出方式，無(wú)需進(jìn)行零點(diǎn)及量程標定，且使用壽命長(cháng)，至少5年以上，另外還具有不中毒等特點(diǎn)。 　

催化燃燒式探測器，零點(diǎn)漂移比較嚴重，一般三個(gè)月應進(jìn)行一次零點(diǎn)和量程標定，一旦進(jìn)行過(guò)多次的標定后，可能導致器探測壽命的降低或喪失可燃氣的探測能力，且使用壽命多三年，一般兩年多后傳感原件失效，經(jīng)過(guò)某石油儲備基地實(shí)際應用發(fā)現，催化燃燒式傳感器使用兩年后，大部分已無(wú)法準確測定可燃性氣體濃度，維護成本巨大。催化燃燒式探測器的中毒方面也存在明顯缺點(diǎn)，石油倉儲企業(yè)中石油氣，化工品氣體均為混合氣體，并不是單一的氣體，如果遇到硫化氫氣體，催化燃燒式探測器中毒失效，將不能正常報警，為安全埋下隱患，且無(wú)法恢復，只能更換。
　　

2.3可燃性氣體探測器的標定、測試
根據國家規范《可燃氣體探測器 一部分：測量范圍為0～100%LEL的點(diǎn)型可燃氣體探測器》（GB 15322.1-2003），每年要對可燃氣體探測器進(jìn)行標準氣樣的檢定，根據檢定結果，由使用單位對漂移，探測能力降低或者失效的探測器進(jìn)行修繕，終滿(mǎn)足國家規定[1]，以使其處于正常的檢測狀態(tài)。
　　

標定必須委托具備檢定資質(zhì)的單位進(jìn)行標定，氣樣也必須使用標準氣樣（如60%LEL），觀(guān)測探測器或報警器的顯示報警狀態(tài)。標定過(guò)程中，催化型可燃氣體探測器的催化物會(huì )與標準進(jìn)行化學(xué)反映，從而降低其使用壽命，每標定一次其探測壽命都會(huì )不同程度的降低。紅外型可燃氣體探測器由于采用的是紅外吸收的原理，因此不會(huì )降低的其靈敏度和探測壽命。
　　

2.4可燃氣體探測器的應用現狀分析
目前國內的探測器在技術(shù)上于上還有一定的差距，這是國內的現實(shí)狀況所導致的，三十多年來(lái)，國內探測器市場(chǎng)一直處于低迷狀態(tài)，一些探測器廠(chǎng)家在探索和摸索中來(lái)一步步的優(yōu)化和提升自己的產(chǎn)品，在這短短的三十多年時(shí)間里，中國的可燃氣體探測器經(jīng)歷了一個(gè)從無(wú)到有，從技術(shù)匱乏到技術(shù)日趨成熟的階段。目前國內從事可燃性氣體探測器的廠(chǎng)家不少，*較大的幾家有深圳特安、無(wú)錫格林通等，但大部分廠(chǎng)家生產(chǎn)的是催化燃燒式的可燃性氣體探測器，其他類(lèi)型的如紅外式的可燃性氣體探測器多為進(jìn)口或主要部件依賴(lài)進(jìn)口。
　　

三、可燃氣體探測器應用實(shí)例
3.1 催化燃燒式氣體探測器應用實(shí)例
催化燃燒式可燃氣體探測器因其價(jià)格便宜，技術(shù)成熟，應用較為普遍，如中石化冊子島儲油庫、中化興中油庫、一期投產(chǎn)的幾個(gè)國家石油儲備基地等單位都在使用催化燃燒式可燃氣體探測器。
　　

某石油儲備基地規模為500萬(wàn)立方，共有120個(gè)催化可燃氣體探測器，分三期投產(chǎn)，這些探測器自從2006年至2008年投產(chǎn)以來(lái)，大部分探測器已經(jīng)更換，在這過(guò)程中也存在不少誤報、漏報的情況。當將標準檢測定氣樣或高濃度輕質(zhì)原油分別對更換下來(lái)的投產(chǎn)超過(guò)2年的探測器進(jìn)行檢測時(shí)，大部分催化式探測器10分鐘后顯示仍正常，根本不報警，這些催化型探測器早失去探測功能，起不到石油氣的探測報警功能。
　

中石化南方某中轉油庫，06年一期60萬(wàn)方的儲量，儲存為中東進(jìn)口輕質(zhì)原油和部分勝利油田的原油。其儲罐油罐區，輸油泵區、閥組區，共安裝了近40多臺點(diǎn)式催化型可燃氣體探測器，在投產(chǎn)初期，探測器工作正常，但隨著(zhù)時(shí)間的推移，一年左右的光景，輸油泵區的探測器就有誤報的情況發(fā)生，隨著(zhù)時(shí)間的推移，閥組區和罐區內的探測器出現少量誤報，DCS液晶屏顯示上的可燃氣濃度顯示為0%LEL和1%LEL；在第二年的測試中，該油庫技術(shù)人員用原油對準探測室，有近30臺的探測器無(wú)任何反應，沒(méi)有報警信號輸出；經(jīng)上級批準，進(jìn)行更換，可更換的仍舊是催化型的探測器，截止2014年，已更換了四批探測器，近一次更換了其中的20幾臺。
　　

3.2 紅外式可燃性氣體探測器應用實(shí)例
紅外式可燃性氣體探測器因出現較晚，探測技術(shù)較催化*，價(jià)格較高于催化燃燒式，因此應用較少，只有在少量大型企業(yè)中的應用；如金陵石化、中石油長(cháng)輸管線(xiàn)、金菲石化等。其中金菲石化，在儲罐區及裝置區安裝了英國科爾康14臺可燃性氣體探測器，應用幾年來(lái)使用情況較好，維護程度低，很少有誤報、漏報的現象，早的一臺于2004年安裝，至2013已有9年的歷史；該企業(yè)原先也采用催化燃燒式可燃性氣體探測器，但由于其較高強度的維護量及誤報情況的發(fā)生，進(jìn)而進(jìn)行了技術(shù)改造，采用紅外式來(lái)代替催化燃燒式探測器，取得了良好的效果。
　　

某石油儲備基地就可燃氣體的使用，專(zhuān)門(mén)進(jìn)行了紅外可燃氣體探測器和催化可燃氣體探測器的使用對比試驗：在某儲油罐區，安裝了2臺國產(chǎn)紅外可燃氣體探測器（以丙烷為標定氣體）和1臺進(jìn)口紅外可燃氣體探測器（以甲烷為標定氣體），同安裝的催化型可燃氣體探測器進(jìn)行對比，實(shí)驗期間對紅外型探測器進(jìn)行大量的可燃氣體的探測報警試驗。
　　

以丙烷為標定氣體的紅外探測器為實(shí)驗對象：在氣溫8度時(shí)，模擬實(shí)驗將裝有中東輕質(zhì)原油的容器口對準紅外式可燃性氣體探測器，探測器顯示氣體濃度逐步上升，但至17%LEL時(shí)穩定，通過(guò)搖晃容器探測器濃度繼續上升至23%LEL時(shí)，濃度無(wú)法上升至報警值25%LEL，而在氣溫18度時(shí)，同樣的實(shí)驗可使探測器濃度至報警值以上（33%LEL）。同時(shí)在不同溫度時(shí)，標準氣樣（50%LEL丁烷）的測試中，紅外式探測器均能探測到接近69%LEL可燃性氣體濃度；而在不同溫度下，使用50%LEL的甲烷氣體測試，該探測器顯示高值只能到13%LEL。在用丁烷、甲烷測試同一位置的催化燃燒式可燃性氣體探測器時(shí)，其濃度數據略有上升，在2%LEL-3%LEL之間并且無(wú)法繼續上升，該探測器安裝已超過(guò)3年。 　　

以甲烷為標定氣體的紅外式探測器為實(shí)驗對象：在氣溫13度時(shí)，使用原油揮發(fā)氣，可檢測到的高值超過(guò)100%LEL，而使用50%LEL甲烷標準氣時(shí)，檢測到的高值數據為48%LEL，而使用50%LEL丁烷測試時(shí)，檢測到的數據為100%LEL。該測試說(shuō)明使用同類(lèi)的紅外探測器，對不同的氣體所反應出的濃度值有較大變化，通過(guò)分析可以發(fā)現其濃度值的變化與不同氣體分子式中炭的數量有一定的正比關(guān)系。實(shí)驗表明，在油品相對穩定的石油庫區選用相近氣體標定的紅外式可燃性氣體探測器能有較好的實(shí)際效果，同時(shí)實(shí)驗過(guò)程中也發(fā)現，在低溫或風(fēng)速較大的戶(hù)外，小范圍的油品滲漏所揮發(fā)的氣體很難達到25%LEL以上。
　　

四、工程建設中可燃性氣體探測器選型建議
目前在石油倉儲企業(yè)中，安裝的多催化型可燃氣體探測器，而且大都安裝位置距地表0.3米，距離儲油罐的污油口一般有1米左右。儲油罐區大都地表空曠，空氣流動(dòng)較大，在出現小范圍的滲漏情況時(shí)，設置為25%LEL報警值的可燃性氣體探測器很難起到監測作用。同時(shí)催化燃燒式可燃性氣體探測器，其誤報、漏報的可能性大，維護程度高，所調研的石油倉儲企業(yè)多少存在一定隱患。
　　

在以后的工程建設中建議：
1、目前紅外型探測器技術(shù)已經(jīng)成熟，且價(jià)格與催化燃燒式已具備可比性，但長(cháng)期綜合費用相比存在一定的優(yōu)勢。建議石油倉儲企業(yè)，存儲的油品相對穩定的，可采用安全、可靠的紅外型可燃氣體探測器。
2、安裝位置，在不影響的管道檢修和正常生產(chǎn)的前提下，盡量靠近污油口或閥組區、泵區的法蘭連接處，可較早的發(fā)現事故點(diǎn)。同時(shí)建議將探測器的模擬量數據傳輸至上位機，以便監測報警值以下的數據并加以分析。
3、由于目前紅外式可燃性氣體探測器在質(zhì)量上參差不齊，在設備選型時(shí)，可針對自身油品的特點(diǎn)進(jìn)行一段時(shí)間的實(shí)驗，以確定選用的設備。
4、單個(gè)紅外式可燃性氣體探測器只能準確測試特定的可燃性氣體或特定的混合可燃性氣體，在油品變化較大的石油倉儲企業(yè)不宜選用紅外式可燃性氣體探測器。
5、對于油品相對穩定庫區，建議對油品揮發(fā)氣進(jìn)行采集，所選用的紅外式可燃性氣體有針對性的進(jìn)行標定，使其達到需要的靈敏度準確度。
6、對于庫區比較空曠、風(fēng)速比較大或溫度比較低的場(chǎng)合，由于小范圍的油品滲漏所產(chǎn)生的揮發(fā)氣體，難以達到25%LEL的報警值，建議探測器除了有報警輸出外，有模擬量的輸出至上位機以達到消除隱患的目的。
　　

參考文獻
　　[1] 國家標準GB15322-2003《可燃氣體探測器》