集中供氣式呼吸（洗槽站）防護(hù)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用
國外如德國等發(fā)達(dá)國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)大剪切力對清洗對象進(jìn)行沖蝕、剝皮、切除、打擊，從而達(dá)到清洗的目的。整個(gè)洗車過程從清洗機(jī)對準(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，國內(nèi)很少采用。
我國目前槽車清洗多數(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)方式存在以下問題及隱患：①呼吸器的膠管長度受呼吸阻力的限制，最長只能達(dá)到10m，當(dāng)膠管長度再增加時(shí)，由于呼吸阻力加大，操作人員將不能進(jìn)行正常工作。②由于長管呼吸器的膠管長度受到限制，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)，對人體造成危害。
針對國內(nèi)洗槽站清洗技術(shù)的現(xiàn)狀及呼吸供氣方面存在的問題，中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院與中國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，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。
d)經(jīng)過壓縮過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，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)過過濾和吸附后，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)了過濾效率高、吸附容量大的特種過濾器，對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)場顯示功能的壓力變送器，以監(jiān)控罐內(nèi)的氣體壓力?？刂婆_(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)場的氣動(dòng)嗽叭發(fā)出報(bào)警。
c)供氣管路末端低壓檢測自動(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)場顯示功能的壓力變送器，監(jiān)測系統(tǒng)輸送到洗車現(xiàn)場的空氣壓力。低壓報(bào)警下限設(shè)為0.60MPa，當(dāng)洗車現(xiàn)場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)場的電鈴發(fā)出報(bào)警聲。
針對高風(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)的空氣過濾器有效地過濾了有機(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空氣過濾器及溫濕度調(diào)節(jié)器的使用滿足了作業(yè)人員對呼氣的舒適程度要求。④對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。
