摘要：當高含硫化氫天然氣發(fā)生連續(xù)大量泄漏時，防止生產現(xiàn)場人員中毒，是目前和今后一段時期內安全開發(fā)高含硫化氫氣田首先面臨的重要現(xiàn)實問題。目前常用的應急點火法和應急撤離法都具有現(xiàn)場操作的不確定性，經驗表明在高含硫化氫開發(fā)生產現(xiàn)場，設置事故狀態(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臺初次設計制造的防毒庇護所。防毒庇護所的緊急空調系統(tǒng)可提供新鮮空氣并保持內部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、結構組成和使用方法，并通過分析，對防毒庇護所的內部空間利用、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現(xiàn)場的重要安全設施，在高含硫氣田開發(fā)中具有廣闊的應用前景。

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

    目前，在國內西南地區(qū)存在多個高含硫化氫天然氣氣田，當發(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、或者進行應急搶險準備，已經成為擺在從事高含硫化氫天然氣氣田安全生產管理人員面前的重要課題。

    結合近年來與國內外多家石油公司的技術交流和現(xiàn)場實際經驗，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急措施僅有如下3種：①立即實施點火，將硫化氫轉化為二氧化硫，降低有毒氣體的毒害性^[2]；②實施應急撤離，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：實施應急點火和應急撤離，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)生產現(xiàn)場，設置事故狀態(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，已經設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，隨著產能建設步伐的整體推進，針對西南地區(qū)的自然環(huán)境和生產特點，在借鑒國外上述經驗的同時，如何在高含硫化氫天然氣井站的鉆井、生產作業(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，確保生產作業(yè)人員的安全，特別是確?，F(xiàn)場應急搶險人員的安全，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的標準集裝箱。該箱體包括主房間、氣鎖區(qū)、高壓空氣瓶倉、簡易衛(wèi)生間和設備箱。并在庇護所內外安裝設置了高靈敏度的CH₄和H₂S氣體檢測儀，當設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探測儀構成。在庇護所外部和內部，分別設置了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套無線氣體檢測設備，在距離防毒庇護所3km范圍內放置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備。

    在庇護所頂部安裝有聲光報警器，氣鎖區(qū)設置有警示燈，在PLC面板上安裝有故障’報警燈和警笛。這些報警設備都會根據PLC采集到的現(xiàn)場信號和庇護所內信號，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，高壓空氣瓶內的空氣在外部環(huán)境清潔時由庇護所內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)內保持25Pa左右微正壓。由于庇護所內部的壓力略大于環(huán)境壓力，因此房內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PLC采集到的各種數(shù)據對外部環(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部設置了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。

整個防毒庇護所達到A-60防火等級，并在主房間內設置了煙霧報警器和滅火器。

    防毒庇護所的運行模式分為預警模式和防毒庇護模式2種。當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)場工作人員應該提高警惕，隨時準備進入庇護所避險。

    當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。當庇護所進人防毒庇護模式時，現(xiàn)場工作人員應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置了撤離警示功能，當主房間內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，庇護所內工作人員，應該盡快關閉空氣供給、關閉電源系統(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。緊急空調系統(tǒng)可以為庇護所提供新鮮空氣并保持內部50Pa的正壓；配備了所需配套設施；庇護所由一個防毒氣箱體構成，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計制造，在應用過程中也發(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的標準集裝箱，除去高壓空氣瓶倉和氣鎖區(qū)后，主房間的空間已經較小，而主房間內部的設備安裝布置未能優(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，同時頂部的風向標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備的安全。

開發(fā)初次使用的防毒庇護所，具有廣闊的應用前景，但是還有許多需要改進和完善的地方。可以預見的是，經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現(xiàn)場的重要安全設施。

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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部)