摘要：當(dāng)高含硫化氫天然氣發(fā)生連續(xù)大量泄漏時，防止生產(chǎn)現(xiàn)場人員中毒，是目前和今后一段時期內(nèi)安全開發(fā)高含硫化氫氣田首先面臨的重要現(xiàn)實問題。目前常用的應(yīng)急點火法和應(yīng)急撤離法都具有現(xiàn)場操作的不確定性，經(jīng)驗表明在高含硫化氫開發(fā)生產(chǎn)現(xiàn)場，設(shè)置事故狀態(tài)下供人體呼吸用的穩(wěn)定可靠的合格氣體及氣源，是控制事故規(guī)模及后果的最佳方式。中國石油西南油氣田公司川東北氣礦首次從挪威UNITEAM公司引進了2臺初次設(shè)計制造的防毒庇護所。防毒庇護所的緊急空調(diào)系統(tǒng)可提供新鮮空氣并保持內(nèi)部50Pa的正壓，能滿足為10個人提供不少于2h的安全庇護時間。為此，介紹了防毒庇護的理念、防毒庇護所的工作原理、結(jié)構(gòu)組成和使用方法，并通過分析，對防毒庇護所的內(nèi)部空間利用、噪聲控制及安裝運輸?shù)忍岢隽烁倪M意見，指出經(jīng)改進后的防毒庇護所，在不久的將來將會成為高含硫天然氣生產(chǎn)現(xiàn)場的重要安全設(shè)施，在高含硫氣田開發(fā)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：防毒庇護所；高合硫化氫；氣田；現(xiàn)場應(yīng)用；分析；改進意見；川東北氣礦

    目前，在國內(nèi)西南地區(qū)存在多個高含硫化氫天然氣氣田，當(dāng)發(fā)生長時間大量高含硫化氫天然氣泄漏事故時，如何保障泄漏點附近區(qū)域人員的生命安全，確保事故現(xiàn)場操作、搶險人員能夠在一個相對安全的環(huán)境中等待救援、或者進行應(yīng)急搶險準(zhǔn)備，已經(jīng)成為擺在從事高含硫化氫天然氣氣田安全生產(chǎn)管理人員面前的重要課題。

    結(jié)合近年來與國內(nèi)外多家石油公司的技術(shù)交流和現(xiàn)場實際經(jīng)驗，可知在發(fā)生上述泄漏事故時，要對事故進行有效的控制^[1]，目前所采取的安全應(yīng)急措施僅有如下3種：①立即實施點火，將硫化氫轉(zhuǎn)化為二氧化硫，降低有毒氣體的毒害性^[2]；②實施應(yīng)急撤離，將人員及時撤離到硫化氫擴散后的致死濃度范圍以外；③提供人體呼吸所必需的合格氣體，避免吸入事故現(xiàn)場的硫化氫氣體^[3]。從多起事故可以看出：實施應(yīng)急點火和應(yīng)急撤離，都具有現(xiàn)場操作的不確定性，無論是在點火的最佳有效時間上，還是在撤離路線、方向及距離上，都存在現(xiàn)場操作的難度和準(zhǔn)確性難以保證的問題。因此，在高含硫化氫天然氣氣田開發(fā)生產(chǎn)現(xiàn)場，設(shè)置事故狀態(tài)下供人體呼吸用的穩(wěn)定可靠的合格氣體及氣源，是控制事故規(guī)模及后果的最佳方式。目前在國外一些高含硫化氫天然氣處理廠，已經(jīng)設(shè)置了供呼吸用的空氣管路系統(tǒng)，確保各工段發(fā)生泄漏事故時，現(xiàn)場操作人員能夠及時就近取用呼吸裝置。但是，隨著產(chǎn)能建設(shè)步伐的整體推進，針對西南地區(qū)的自然環(huán)境和生產(chǎn)特點，在借鑒國外上述經(jīng)驗的同時，如何在高含硫化氫天然氣井站的鉆井、生產(chǎn)作業(yè)以及天然氣處理中發(fā)生高含硫化氫天然氣泄漏事故狀態(tài)下，確保生產(chǎn)作業(yè)人員的安全，特別是確?，F(xiàn)場應(yīng)急搶險人員的安全，是亟待解決的問題^[4～5]。

    中國石油西南油氣田公司川東北氣礦針對川東北地區(qū)羅家寨氣田的勘探開發(fā)現(xiàn)場實際情況，于2005年從挪威UNITEAM公司引進了2臺防毒庇護所(由于羅家寨氣田開發(fā)建設(shè)暫緩，該2臺防毒庇護所未投入現(xiàn)場使用)。通過研究分析，對如何正確使用防毒庇護所進行安全庇護、對該庇護所性能如何進行改進，提出了初步的意見。

    防毒庇護所是一個5.69m×2.13m×2.18m的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。該箱體包括主房間、氣鎖區(qū)、高壓空氣瓶倉、簡易衛(wèi)生間和設(shè)備箱。并在庇護所內(nèi)外安裝設(shè)置了高靈敏度的CH₄和H₂S氣體檢測儀，當(dāng)設(shè)定濃度的有毒有害氣體被檢測到時，報警系統(tǒng)啟動，然后空氣系統(tǒng)啟動，高壓氣瓶開始向庇護所充氣，使庇護所始終保持正壓，為庇護所內(nèi)提供新鮮空氣。

    整個防毒庇護系統(tǒng)分為氣體探測系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和防火系統(tǒng)6個部分，各系統(tǒng)配合聯(lián)動，以達到防毒庇護的功能。

    防毒庇護所的氣體探測系統(tǒng)主要由固定式氣體探測儀、無線氣體探測儀和便攜式H₂S探測儀構(gòu)成。在庇護所外部和內(nèi)部，分別設(shè)置了CH₄、H₂S、CO₂和O₂氣體探測儀，用于對庇護所外部環(huán)境、主房間和氣鎖區(qū)的氣體濃度進行檢測。防毒庇護所還有1套無線氣體檢測設(shè)備，在距離防毒庇護所3km范圍內(nèi)放置H₂S和CH₄探測儀的無線發(fā)送器，在主房間就能通過無線接收器接收現(xiàn)場氣體濃度信號，并實時反饋到PLC控制系統(tǒng)，進行遠程報警。另外，防毒庇護所還為進入庇護所的人員配備了10臺便攜式H₂S探測儀，用做現(xiàn)場工作人員的隨身防毒設(shè)備。

    在庇護所頂部安裝有聲光報警器，氣鎖區(qū)設(shè)置有警示燈，在PLC面板上安裝有故障’報警燈和警笛。這些報警設(shè)備都會根據(jù)PLC采集到的現(xiàn)場信號和庇護所內(nèi)信號，按照不同的報警等級進行報警。

    空氣系統(tǒng)是防毒庇護所的核心，空氣系統(tǒng)的氣源為12個0.05m³的高壓空氣瓶，系統(tǒng)壓力為30MPa，高壓空氣瓶內(nèi)的空氣在外部環(huán)境清潔時由庇護所內(nèi)的空氣壓縮機進行充灌。在庇護所防毒庇護功能啟用后，高壓空氣經(jīng)過降壓系統(tǒng)降壓后，向主房間輸送新鮮空氣，并在主房間保持50Pa左右的微正壓，氣鎖區(qū)內(nèi)保持25Pa左右微正壓。由于庇護所內(nèi)部的壓力略大于環(huán)境壓力，因此房內(nèi)空氣通過止回閥不斷向外排出，而外部環(huán)境中的有毒有害氣體無法進入庇護所內(nèi)部。

    防毒庇護所采用可編程控制系統(tǒng)(PLC)對氣體探測系統(tǒng)，報警系統(tǒng)，空氣系統(tǒng)，電力系統(tǒng)和防火系統(tǒng)進行綜合控制。根據(jù)PLC采集到的各種數(shù)據(jù)對外部環(huán)境進行判斷，并控制防毒庇護所的運行和停止。

    防毒庇護所具有外部動力輸入接口，可外接380V動力電源。同時在防毒庇護所內(nèi)部設(shè)置了UPS系統(tǒng)，能在外部斷電情況下為庇護所提供2.5h的電能供應(yīng)。

整個防毒庇護所達到A-60防火等級，并在主房間內(nèi)設(shè)置了煙霧報警器和滅火器。

    防毒庇護所的運行模式分為預(yù)警模式和防毒庇護模式2種。當(dāng)氣體探測儀探測到環(huán)境中的H₂S氣體濃度超過10mg/m^3[6]時，庇護所就自動進入預(yù)警模式，外部聲光報警器報警燈閃亮報警.，報警揚聲器斷續(xù)報警。此時，現(xiàn)場工作人員應(yīng)該提高警惕，隨時準(zhǔn)備進入庇護所避險。

    當(dāng)外部有毒有害氣體濃度繼續(xù)上升，達到一定濃度(H₂S濃度大于等于20mg/m³或CH₄濃度大于等于爆炸下限濃度的50%)^[7]時，庇護所進入防毒庇護模式。此時外部報警燈閃亮，揚聲器連續(xù)報警。當(dāng)庇護所進人防毒庇護模式時，現(xiàn)場工作人員應(yīng)該迅速進入防毒庇護所，啟動防毒庇護功能。

    另外防毒庇護所還設(shè)置了撤離警示功能，當(dāng)主房間內(nèi)不再滿足保證人員安全條件時(空氣壓力不足，有毒有害氣體侵入等)，庇護所會響起警報，此時，庇護所內(nèi)工作人員，應(yīng)該盡快關(guān)閉空氣供給、關(guān)閉電源系統(tǒng)、切斷動力供給，迅速撤離。

    防毒庇護所能基本滿足為10個人提供不少于2h的安全庇護時間。緊急空調(diào)系統(tǒng)可以為庇護所提供新鮮空氣并保持內(nèi)部50Pa的正壓；配備了所需配套設(shè)施；庇護所由一個防毒氣箱體構(gòu)成，包括密封的氣鎖區(qū)域，并作了防火絕熱處理；控制系統(tǒng)的PLC處理器留有40%以上的處理余量，I/O卡采用了冗余設(shè)計，邏輯控制系統(tǒng)具備可開放性和可擴展性。但由于該庇護所為初次設(shè)計制造，在應(yīng)用過程中也發(fā)現(xiàn)有很多不足，需要進一步改進。

    該防毒庇護所在空間的利用上還需要進一步優(yōu)化。庇護所為5.69m×2.13m×2.18m的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，除去高壓空氣瓶倉和氣鎖區(qū)后，主房間的空間已經(jīng)較小，而主房間內(nèi)部的設(shè)備安裝布置未能優(yōu)化利用空間，造成空間狹小，10人進入防毒庇護所后空間十分擁擠。

    在事故狀態(tài)下，現(xiàn)場人員本身會較為緊張，如果空間狹小將更不利于現(xiàn)場工作人員的操作。因此在相對狹小的空間如何提高空間的利用率就顯得十分重妥。

    防毒庇護所內(nèi)使用的空氣氣源采用高壓空氣降壓后輸出，在出口處有很大的噪聲，在加裝了消音器后噪聲有所減小，但整體效果仍然不夠理想，在主房間內(nèi)人員對話較為困難。

    為了保證現(xiàn)場搶險作業(yè)人員能夠較輕松地在庇護所內(nèi)進行交流、指揮，需要一個適合交流的環(huán)境，可考慮采用吸頂式送風(fēng)等方式，進一步減小噪聲。

    考慮到四川地區(qū)的道路運輸條件，目前庇護所外部儀表在運輸過程中必須拆卸，同時頂部的風(fēng)向標(biāo)和聲光報警器均容易在運輸過程中遭到外力碰撞而損壞。為了方便運輸同時保證安裝儀表的安全，建議外部儀表采用嵌入式安裝，既美觀又能保證運輸途中儀表設(shè)備的安全。

開發(fā)初次使用的防毒庇護所，具有廣闊的應(yīng)用前景，但是還有許多需要改進和完善的地方。可以預(yù)見的是，經(jīng)過改進后的防毒庇護所，在不久的將來將會成為高含硫天然氣生產(chǎn)現(xiàn)場的重要安全設(shè)施。

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(本文作者：蔣毅¹ 黃湛² 1.中國石油西南油氣田公司川東北氣礦；2.中國石油西南油氣田公司地面建設(shè)部)