集中供氣式呼吸（洗槽站）防護(hù)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用
國(guó)外如德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的槽車清洗一般采用的是機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)，根據(jù)不同的槽車用不同的清洗液，由高壓泵將水箱水吸入并加壓，通過(guò)三維旋轉(zhuǎn)清洗頭將高壓水均勻射向罐壁，利用高壓水產(chǎn)生的強(qiáng)大剪切力對(duì)清洗對(duì)象進(jìn)行沖蝕、剝皮、切除、打擊，從而達(dá)到清洗的目的。整個(gè)洗車過(guò)程從清洗機(jī)對(duì)準(zhǔn)罐口直到罐內(nèi)空氣凈化前實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化作業(yè)，洗車控制由集散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。這種清洗方法作業(yè)人員不直接接觸有毒有害氣體，安全、可靠，但投入較高，國(guó)內(nèi)很少采用。
我國(guó)目前槽車清洗多數(shù)使用的是人工清洗方式，槽車在經(jīng)過(guò)蒸汽蒸煮工藝或柴油浸泡工藝，蒸煮或浸泡、清空之后，清洗人員佩戴自吸式長(zhǎng)管呼吸器進(jìn)入槽車內(nèi)作業(yè)。這種作業(yè)方式存在以下問(wèn)題及隱患：①呼吸器的膠管長(zhǎng)度受呼吸阻力的限制，最長(zhǎng)只能達(dá)到10m，當(dāng)膠管長(zhǎng)度再增加時(shí)，由于呼吸阻力加大，操作人員將不能進(jìn)行正常工作。②由于長(zhǎng)管呼吸器的膠管長(zhǎng)度受到限制，使進(jìn)氣口靠近工作區(qū)域，難以保證呼吸氣的質(zhì)量。③膠管為軟設(shè)計(jì)，不抗磨、不抗壓、易老化，容易造成因管路彎曲或重物壓迫而堵塞氣道。④面罩單向閥可靠性差，失效后易使作業(yè)區(qū)的有毒氣體直接進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)，對(duì)人體造成危害。
針對(duì)國(guó)內(nèi)洗槽站清洗技術(shù)的現(xiàn)狀及呼吸供氣方面存在的問(wèn)題，中國(guó)石油化工股份有限公司青島安全工程研究院與中國(guó)石化齊魯分公司合作，研究完成了“洗槽站集中供氣式呼吸防護(hù)系統(tǒng)”，并應(yīng)用于齊魯分公司煉油廠的儲(chǔ)運(yùn)站。
通過(guò)廣泛調(diào)研和求實(shí)論證，確定該系統(tǒng)必須滿足如下條件：
a)氣源的選址要盡可能靠近工作現(xiàn)場(chǎng)，并且氣源盡量潔凈。
b)壓縮機(jī)要滿足24人在洗槽站同時(shí)作業(yè)時(shí)對(duì)供氣壓力、流量的要求。采用一開一備的雙機(jī)冗余配備，當(dāng)一臺(tái)壓縮機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可使槽車清洗工作不受影響。
c)儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)氣量要保證24人30分鐘的呼吸需求，以便當(dāng)供氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，清洗人員有足夠的時(shí)間撤離現(xiàn)場(chǎng)。
d)經(jīng)過(guò)壓縮過(guò)濾處理后的呼吸空氣，溫度、濕度符合人體呼吸要求，感覺舒適，安全衛(wèi)生指標(biāo)應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
e)供氣管路分配接口與連接導(dǎo)管結(jié)合緊密，接拆方便，密封良好。連接導(dǎo)管應(yīng)具有良好的伸縮性和抗壓性，彎曲成各種形狀時(shí)均能通氣流暢。供氣連接軟管要具備較高的強(qiáng)度，緊急情況時(shí)，清洗作業(yè)人員可以用其作為逃生的繩索。
f)個(gè)體供氣面罩內(nèi)呼吸部分與觀察部人隔離，視野開闊，佩帶舒適，并具有壓力流量平衡調(diào)節(jié)裝置和低壓力報(bào)警裝置。
g)清洗作業(yè)人員應(yīng)配有緊急遇險(xiǎn)呼救裝置，當(dāng)遇到意外情況時(shí)能及時(shí)和監(jiān)護(hù)人員取得聯(lián)系，在資金允許的情況下，清洗作業(yè)人員最好配備小型逃生用鋼瓶，以備緊急情況下使用。
h) 系統(tǒng)具有壓縮機(jī)組供電源停電報(bào)警，儲(chǔ)氣罐高、低壓力報(bào)警等功能。壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐應(yīng)用壓力自保及泄壓系統(tǒng)。供氣管末端應(yīng)設(shè)有壓力檢測(cè)裝置及低壓報(bào)警裝置，保證作業(yè)人員安全。
“洗槽站集中供氣式呼吸防護(hù)系統(tǒng)”由4個(gè)部分組成：氣源和供氣站、氣體傳輸系統(tǒng)、個(gè)體呼吸及防護(hù)系統(tǒng)和安全保障系統(tǒng)。系統(tǒng)流程圖見圖1：
圖1 洗槽站集中供氣式呼吸防護(hù)系統(tǒng)流程圖
2.1氣源和供氣站
該部分包括氣體壓縮機(jī)和高壓儲(chǔ)氣罐。
供氣站應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離工作現(xiàn)場(chǎng)，齊魯分公司煉油廠選擇了距洗車臺(tái)80m遠(yuǎn)的原變電站為壓縮空氣站地址。槽車內(nèi)的有毒有害氣體經(jīng)過(guò)這段距離擴(kuò)散后，其濃度會(huì)大大下降，即使有微量的有毒有害氣體進(jìn)入壓縮系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)過(guò)濾和吸附后，仍可保證為作業(yè)人員提供合格的呼吸空氣。
齊魯分公司煉油廠的洗車系統(tǒng)最多可容納24人同時(shí)工作，按照人均最大呼吸量考慮，并取安全系數(shù)為2，得出供氣總流量為1.92m3/min。
高壓儲(chǔ)氣罐的設(shè)計(jì)容積為8m3工作壓力為0.8~1.0MPa，儲(chǔ)罐的氣體總儲(chǔ)量為64~80m3。設(shè)計(jì)了過(guò)濾效率高、吸附容量大的特種過(guò)濾器，對(duì)H2S初始濃度為10mg/m3，有機(jī)蒸氣VOC初始濃度為30mg/m3時(shí)的防護(hù)時(shí)間不小于6000h，工作壓力為1.05MPa，操作溫度為-20℃～+50℃。
2.2氣體傳輸系統(tǒng)
該部分由氣體傳輸管路、冷凝干燥器、溫濕度調(diào)節(jié)器組成。
在空氣壓縮過(guò)程中，壓縮空氣溫度升高，當(dāng)外界氣溫較底時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生冷凝水，若氣溫低于0℃時(shí)，容易在管路內(nèi)形成冰凍，阻塞氣路。因此，進(jìn)入儲(chǔ)氣罐的氣體應(yīng)進(jìn)行干燥冷凝處理。
由于儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣體較為干燥，槽車作業(yè)人員直接呼吸會(huì)產(chǎn)生不舒服的感覺。因此，在供氣末端設(shè)計(jì)安裝了1臺(tái)加濕器，并能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)濕度的高低，以滿足作業(yè)人員舒適性的需求。
另外，在加濕器上設(shè)有溫度調(diào)節(jié)裝置，防止氣體溫度較底時(shí)冷凝結(jié)冰。同時(shí)在氣溫過(guò)低時(shí)加熱空氣，使槽車工作人員可以呼吸到溫度適宜的空氣。
2.3個(gè)體呼吸及防護(hù)系統(tǒng)
該系統(tǒng)由快速接頭、連接膠管、個(gè)體呼吸器構(gòu)成。
在每個(gè)洗車臺(tái)，裝1個(gè)供氣分配箱，箱內(nèi)裝有1個(gè)一進(jìn)肉出的Y型快速接頭（出口接頭1個(gè)為工作用，另1個(gè)為監(jiān)護(hù)救護(hù)用）。快速接頭內(nèi)有自動(dòng)切斷閥，當(dāng)與中壓膠管接通后，切斷閥自動(dòng)打開，氣路接通。當(dāng)與中壓膠管斷開后，切斷閥自動(dòng)切斷供氣。在供氣分配箱內(nèi)的進(jìn)氣管路各設(shè)有一截止閥，防止由于快速接頭頻繁插拔產(chǎn)生的機(jī)械磨損而漏氣。
連接膠管有抗壓、抗折、耐腐蝕、高強(qiáng)度等性能，個(gè)體呼吸器是供氣系統(tǒng)的終端設(shè)施，由槽車作業(yè)人員使用，它的好壞，直接關(guān)系到作業(yè)人員的安全及健康。
2.4安全保障系統(tǒng)
該系統(tǒng)具有儲(chǔ)氣罐高壓、低壓自動(dòng)報(bào)警聯(lián)鎖，供電電路斷電自動(dòng)報(bào)警，供氣管路末端低壓檢測(cè)自動(dòng)報(bào)警等功能。
a)儲(chǔ)氣罐高壓、低壓自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)鎖裝置：儲(chǔ)氣罐上裝有1臺(tái)量程為0~1.6MPa、具有現(xiàn)場(chǎng)顯示功能的壓力變送器，以監(jiān)控罐內(nèi)的氣體壓力。控制臺(tái)上的顯示控制儀以數(shù)字形式顯示儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣體壓力。高壓報(bào)警上限設(shè)置為1.05MPa，低壓報(bào)警下限設(shè)置為0.65MPa。當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣體壓力超出上述范圍時(shí)，報(bào)警器發(fā)出的相應(yīng)的聲光信號(hào)。當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣體壓力低于0.75MPa時(shí)，壓縮機(jī)自動(dòng)起動(dòng)。當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣體壓力高于1.0MPa時(shí)，壓縮機(jī)自動(dòng)關(guān)閉。另外，在儲(chǔ)氣罐頂部設(shè)有兩只安全閥，起跳壓力為1.10MPa。
b)供電電路斷電自動(dòng)報(bào)警裝置：當(dāng)壓縮機(jī)的供電線路斷電時(shí)，控制室內(nèi)的報(bào)警器發(fā)出相應(yīng)的聲光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)洗車臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)的氣動(dòng)嗽叭發(fā)出報(bào)警。
c)供氣管路末端低壓檢測(cè)自動(dòng)報(bào)警裝置：在供氣管路末端各設(shè)有一臺(tái)量程為0~1.6MPa、具有現(xiàn)場(chǎng)顯示功能的壓力變送器，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)輸送到洗車現(xiàn)場(chǎng)的空氣壓力。低壓報(bào)警下限設(shè)為0.60MPa，當(dāng)洗車現(xiàn)場(chǎng)的供氣壓力低于上述范圍時(shí)控制室內(nèi)的報(bào)警儀發(fā)現(xiàn)相應(yīng)聲光信號(hào)，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的電鈴發(fā)出報(bào)警聲。
針對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)的洗槽作業(yè)，這頂研究開發(fā)了功能齊備、設(shè)計(jì)合理的洗槽站集中供氣系統(tǒng)。這個(gè)項(xiàng)目充分考慮了健康和安全因素，設(shè)計(jì)的空氣過(guò)濾器有效地過(guò)濾了有機(jī)蒸氣和硫化氫等有害氣體，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)安全保障程度高，具有儲(chǔ)氣罐高、低壓自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)鎖裝置，供電線路斷電自動(dòng)報(bào)警，供氣管路末端自動(dòng)報(bào)警等安全保障功能，投入使用后，在以下方面反應(yīng)良好：①呼吸器佩戴方便，舒適。②系統(tǒng)具備多重安全保障功能，使用放心。③空氣過(guò)濾器及溫濕度調(diào)節(jié)器的使用滿足了作業(yè)人員對(duì)呼氣的舒適程度要求。④對(duì)安全隱患都采取了相應(yīng)的措施，在斷電及設(shè)備故障等情況下也可保證操作人員安全。⑤系統(tǒng)操作使用方便，提高了工人的工作效率。
通過(guò)1年多的應(yīng)用，證明洗槽站集中供氣式呼吸防護(hù)系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)，安全可靠程度高。
