徐世平
信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司 215011
摘要：本文针对一般工业项目可燃/有毒气体的检测，结合本人参与的如天津明治、成都熊猫、合肥长鑫等工业项目气体报警系统的设计经验，就一般工业项目气体探测提出一些独立的设计思路，并对设计中的难点提出疑问和解决方法。
关键词：规范；检测；有毒气体；总线制
工业项目建设过程中总能遇上各种各样的危险化学品，包括有毒害、腐蚀、爆炸、燃烧、助燃等特性的物质，对人体、设施、环境具有危害的剧毒化学品和其他化学品等。在项目设计阶段，设计师可以依据《建筑设计防火规范》第8.4.3条针对可燃气体、可燃蒸气设置对应气体探测器，但是对有毒气体则没有明确的国家标准、规范作为设计依据。
项目安全预评价报告在这一块的描述往往只是“加强对毒物的检测、有毒设备的检查”这种模棱两可的描述，没有说清楚检测方法、检测依据。项目环境影响报告表更不会有明确的描述。因此在建设方投资有限的情况下，尤其日资、韩资和台资公司，往往需要更明确的设置有毒气体探测器的依据。在近年多个项目中，作者与广东佛山、天津、上海、江苏苏州、内蒙古呼和浩特等多地施工图审查机构电气老师有过沟通，普遍观点是应该做有毒气体的检测，但是没有明确依据，甚至不希望设计单位将这部分图纸送审，因为没有合适的不存在争议的审查标准。
国家安全监管总局和住房城乡建设部发布的《关于进一步加强危险化学品建设项目安全设计管理的通知》（安监总管三〔2013〕76号）明确提出，为加强危险化学品建设项目安全设计管理，切实提升危险化学品企业本质安全水平，在总体设计和基础工程设计阶段，设计单位应根据建设项目的特点，重点开展可燃及有毒物料泄漏检测系统的安全评审。同时国家安全监管总局办公厅发布的《关于具有爆炸危险性危险化学品建设项目界定标准的复函》（安监总厅管三函〔2014〕5号）明确指出，在生产过程中具有爆炸危险性，包括可燃气体、可燃液体泄漏后与空气形成爆炸性混合物的情况的项目属于具有爆炸危险性的建设项目，爆炸危险性的建设项目要严格执行安监总管三〔2013〕76号文件等有关规定。结合以上两个文件，可以确定具有可燃气体/液体且具有爆炸危险性的环境中如果同时含有毒物质，则应当进行有毒气体的检测。作者也同不少安全设施设计专篇编制单位、安全设施评审专家有过沟通，普遍认为有毒气体的检测是必须的，也是其所在部门工作的重点。
针对一般工业项目有毒气体的检测，中华人民共和国卫生部发布了《工作场所有毒气体检测报警装置设置规范》（GBZ/T223-2009），住房和城乡建设部和国家市场监督管理总局联合发布了《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》（GB/T50493-2019），规范中明确了有毒气体的范围，包括《高度物品目录》（卫法监发[2003]142号）所列气体或蒸气、《工作场所有害因素职业接触限值 第1部分：化学有害因素》列出的化学有害气体和《工作场所有毒气体检测报警装置设置规范》列出的有毒气体等等，合计约500来种有明确中文名称的物质。设计中需针对项目安全预评价报告所列物料清单一一核对名称和用量来确定探测种类，并根据物料储存、使用情况确定探测点。
以上规范比起GB50493的2009年版本在有毒气体定义上有了很大改动，近几年设计的电子厂、制药厂、食品厂、电池厂、汽车配件厂等项目中经常使用的甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、乙醚、乙二醇、异丙醇等等都被归类为了有毒气体，根据有毒气体探测器需与气体一一对应的特性，以及有毒气体检测2米保护半径的限定，项目中气体探测器的数量大大增加，出现了如下图所示的状况：一个仅13㎡的库房内需按规范设置至少9个气体探测器。而且，在设计过程中，建设方往往无法确定每一种有毒物料准确放置位置，那么设计阶段仅能考虑到事故风机排风口对探测器位置的影响，其它因素如货架、堆垛、设备、隔断等均需要在现场再一一核实。新规范（GB50493的2019年版本）有毒物质的范围中举例的氢氧化钠、氢氧化钾溶液等，常规保存几乎没有挥发，无法通过气体进行检测。
非石油化工类的工业项目气体检测可以选择4~20mA的模拟信号标准，抗干扰能力强、信号传输距离远、通用性强。也可以选择采用数字信号传输的总线制系统，常规有CAN总线、RS485总线、Hart总线等，目前我国没有针对“总线制气体报警系统”通讯协议统一设计标准，大多数气体检测报警产品的生产企业都是采用自行制定的适应各自系统需求的通讯协议，不用企业间产品往往互不兼容。总线制系统用线少、施工方便、扩展性强，可以通过输入/输出模块方便地集成其它设备，而且扩容简单，不用改变控制器结构，且控制器占用空间少，因此被广泛使用。总线制设计中，导线压降是必须要考虑的问题，探测器平均50mA的工作电流，假设线路上30只检测器、线长200米、铜芯线径1.5mm2，算下来已经有7.2V的线路压降，因此很多厂家设计手册中也建议一个回路不超过32个探测器且要注意线路的距离和线径。
设计过程中，要注意厨房、锅炉房天然气检测和冷冻站制冷剂检测两种特殊情况。天然气供应和检测在很多地方属于当地专业公司的工作范围，工程设计时火警系统预留好对应接口模块并能够直接参与二级报警后的主管道紧急切断阀的关闭即可。冷冻站制冷剂通常用氟利昂(R12、R22、R134a)，成熟的冷冻机供应商会依据自身设备布置情况在房间合适位置设置泄漏检测器，自行完成事故风机的联动，并能通过其独立的报警控制器集中送二级报警信号至全厂火警系统，但是因为冷冻站往往面积大、楼层高，事故风机排风量实际上很难达到12次/h的换气次数。在一些生产过程中可能导致环境氧气浓度变化，威胁生命安全的场所，譬如氮氧站、气体灭火气瓶间等建议设置氧气检测器，但作者认为将探测器信号送入FMCS、BMS可能更为合适，类似于绿色建筑设计中人员密集办公场所设置氧气探测器并连锁新风机的做法。
可燃气体和有毒气体检测之后，联动事故风机、联动现场专用声光警报器和向全厂火警系统送出二级信号是重中之重。气体报警系统应能识别每组事故风机保护的区域（通常以房间来界定），按区域送信号连锁事故风机，通常是将双速事故风机提至高速档或确保一用一备的两台事故风机均开启。现场声光警报器鸣响要注意与报警探测器所在区域对应，确保现场人员及时撤离。气体探测器信号应通过专用报警控制器输出至全厂火灾报警系统并完成相关联动。
作者参与设计较多的电子厂、食品厂往往涉及几十种各式各样的危险化学品，有很多复杂混合物和不常见的物质，譬如光刻胶、清洗液、稀释剂、二氯化硅烷、二异丙基氨基硅烷、三甲硅烷基胺等等，设计中就必须重视对安全预评价报告和MSDS的研究，一一核实爆炸浓度下限、闪点和毒性，方能做出合适的设计。希望能有更合适的规范或标准能用于设计指导，特别是针对毒物料泄漏的检测。
参考资料：
[1] 关于进一步加强危险化学品建设项目安全设计管理的通知（安监总管三〔2013〕76号）
国家安全监管总局 住房城乡建设部
[2] 关于具有爆炸危险性危险化学品建设项目界定标准的复函（安监总厅管三函〔2014〕5号）
国家安全监管总局办公厅
[3] 建筑设计防火规范 （GB50016-2014(2018年版) ）
中华人民共和国住房和城乡建设部 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
[4] 石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准（GB/T50493-2019）
中华人民共和国住房和城乡建设部 国家市场监督管理总局
[5] 工作场所有毒气体检测报警装置设置规范（GBZ/T223-2009）
中华人民共和国卫生部
[6] 工作场所有害因素职业接触限值 第1部分：化学有害因素（GBZ 2.1-2019）
中华人民共和国国家卫生健康委员会
[7] 高毒物品目录（卫法监发 [2003]142号）
中华人民共和国卫生部