工作场所氯气报警系统设计及一级二级报警值设置
氯气是一种常温下呈淡黄绿色、具有刺激性气味的剧毒气体。氯气比重比空气略重，一般没有风力作用，它会很长时间潜藏在低洼部位。氯气的化学活性很高，可以和多种化学物质和有机物发生反应。关于氯气有毒气体报警值设定，国家标准、规范与目前报警仪制造企业与使用单位，存在一定分歧。应在国家制定的标准、规范基础上，严格执行，合理设置报警值。
1 设计依据
氯气是剧毒物质，吸入高浓度气体可致死，《剧毒化学品目录》( 2015 版) 中列入管理，危险化学品目录序号 1381，剧毒。目前关于职业接触限值 MAC( 最高容许浓度，mg /m3) ，有以下标准、规范或规定:
( 1) 重点监管的危险化学品名录( 2013 年版) : 1 mg /m3;( 2) 工业场所有害因素职业接触限值化学有害因素( GBZ2．1—2007) : 1 mg /m3;
( 3) 工作场所有毒气体检测报警装置设置规范( GBZ/T223—2009): 1 mg /m3;
( 4) 石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准( GB/T 50493—2019): 1 mg /m3;
( 5) 呼吸防护用品的选择、使用与维护 ( GB/T 18664—2002) ;
( 6) 氯气检测报警仪校准规范( JJF 1433—2013);( 7) TLVTN: OSHA，3 mg /m3( 上限值) ; ACGIH，1.5 mg /m3;
( 8) TLVWN: ACGIH，2.9 mg /m3。
目前，国内统一按照工业场所有害因素职业接触限值化学有害因素( GBZ2．1—2007) 中 1 mg /m3。
2 设计计算
根据石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准，附录B 中，大部分有毒气体检测仪器测得的气体浓度是体积浓度( ×10－6) 。而我们国家的标准规范采用的气体浓度为质量浓度( mg /m3) ，需要进行换算。换算关系是:
按照氯气职业接触限值 MAC ( 最高容许浓度)换算，1 mg /m3≈0．339×10－6; 结果与呼吸防护用品的选择、使用与维护中附录 B 中一致。有参考资料显示，各种浓度氯气的致害症状( 数据采自国家防化专业标准书) 见表 1。
表 1 各种浓度氯气的致害症状数据
3 气体检测报警装置设定值
( 1) 按照工作场所有毒气体检测报警装置设置规范，报警值分级设定，可设预报、警报、高报 3 级。预报值为 MAC 的 1/2，为 0.5 mg /m3，即0.169×10－6。预报值提示该场所可能发生氯气释放，应对相关设备进行检查，采取有效的预防控制措施。
警报值为规定的 MAC，为 1 mg /m3，即 0.345×10－6。警报提示该工作场所空气中氯气已达到或超过国家职业卫生标准，应立即巡查释放点，采取相应的放置释放、通风排风和人员防护等措施。
高保值需要综合考虑多种情况的影响，包括现场操作人员数量、氯气存储量、安全疏散条件、现场个人防护设施配备水平、现场应急救援设施完备性等。高报提示该场所氯气大量释放，已达到危险程度，应立刻启动应急救援预案，做好工作人员的防护和相关人群的疏散。
注: 无 PC－STEL 和 PC－TWA 值。
( 2) 按照石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准，报警值分级设定，可设一级报警和二级报警。
有毒气体的测量范围为 0 ～ 300%OEL( 职业接触限值) ; 因为无 PC－STEL 和 PC－TWA 值，按照化学因素的职业接触限值中最高容许浓度 1 mg /m3 计算，氯气的测量范围应为0 ～3 mg /m3 ( 或 0 ～ 1．000×10－6) 。
有毒气体的一级报警设定值应小于或等于 100%OEL，即氯气的一级报警设定值应小于或等于 1 mg /m3( 或 0．339×10－6) ，与工作场所有毒气体检测报警装置设置规范的警报值基本相同。
有毒气体的二级报警设定值应小于或等于 200%OEL，即氯气的二级报警设定值应小于或等于 2 mg /m3( 或 0．678×10－6) 。由于测量范围、报警值都非常小，目前市场的探测器难以满足要求。
( 3) 当现有探测器的测量范围不能满足上述要求时，有毒气体的测量范围可为 0 ～ 30% IDLH( 直接致害浓度) 。氯气的IDLH 为 88 mg /m3 ( 或 30 × 10－6 ) ，氯气的测量范围为 0 ～26．4 mg /m3( 或 9×10－6) 。
石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准中规定了，当现有有毒气体的探测器的测量范围不能满足测量要求时，适当放宽报警设定值，其中一级报警设定值不得超过 5%IDLH，二级报警设定值不得超过 10% IDLH，即氯气的的一级报警设定值不得超过 3×10－6，二级报警设定值不得超过 6×10－6。
( 4) 按照氯气检测报警仪校准规范中关于氯气检测报警仪校准的要求，示值最大允许误差: ±10%FS，零点漂移±3%FS，量程漂移±5%FS。
从目前看，由于探测器技术上的问题，探测器测量偏差比较大，一级报警为量程的 20% ～ 25%，一旦探测器出现负偏差，一级报警值与负偏后的测量值很接近，量程越小，二者差值越小，甚至无限接近，这样的结果，就造成误报的几率增大，如果报警与生产装置联锁，那么触发联锁的概率也在加大，造成无故停车的概率也加大，也给生产带来不利。
( 5) 测量范围讨论: 工作场所有毒气体检测报警装置设置规范和石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准都是国家现行标准规范，两者相比较而言，由于规定使用范围不同，相比较而言工作场所有毒气体检测报警装置设置规范中报警设定值较严格。
然而，根据市场上一般供应商提供的供货参数( 包括石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准参编企业) ，氯气报警器量程范围都是 0 ～ 10×10－6或 0 ～ 20×10－6，即现有仪表不能符合工作场所有毒气体检测报警装置设置规范和石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准中 0 ～ 300%OEL 的测量范围，但是可以满足“当现有探测器的测量范围不能满足上述要求”时条文要求，且应该选择量程范围是 0 ～ 10×10－6。
( 6) 关于氯气检测报警的理解: 氯气实际报警设置值与工作场所有毒气体检测报警装置设置规范中存在差距，主要原因是氯气非常不稳定，低浓度标准气难以保存，按照石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准要求是指报警值( 0 ～0．678×10－6) 很难准确标定。没有标定的报警器如果发出错误的型信号，误导操作的危害性更大。所以一般根据氯气报警器的量程，将一级报警值设置在 0．5×10－6 ～ 2×10－6，二级报警值设置在 2×10－6 ～ 5×10－6范围内; 实际使用过程中，如果测量误差和零点漂移同时出现正偏差，示值误可能达到 1．3×10－6，一级报警值设置取值不能低于 1．3×10－6，通常设置为 2×10－6; 二级报警值设置为 5×10－6，这样报警值设置满足了标准气体生产企业、仪表生产企业和使用企业的要求，同时也符合国家标准，还考虑了仪表自身测量误较大的特点。
( 7) 国外关于 IDLH 的规定: 美国国家职业安全卫生研究所( NIOSH) ，规定氯气 IDLH 为 10×10－6。按照石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准应该将一级报警值设置在 0．5×10－6，二级报警值设置在 1×10－6，这样的设置不太符合国产探测器测量精度较差、测量不太稳定的实际情况，一般在国内不太会采用。
4 有毒气体报警器报警设计值在现实设计工作中的讨论
( 1) 合理设置报警值的必要性。针对生产、存储和使用氯气场所的情况调查了解，设置氯气报警器很有必要，能够在事故发生的早期预警，通过及时有效的处理，防止事故进一步扩大。但是根据相关反馈信息，采用较低的报警值设定，经常性的会出现错误报警的情况，引起操作人员和巡检人员神经紧张，久而久之，反而引起大家的懈怠，起到反向作用; 采用较高的报警值设定，则违背了设计报警器的初衷，不光是违反标准规范，更可能缩短现场操作人员和巡检人员、事故处理人员的反应时间，更加危险。
( 2) 设计中要根据实际情况考虑各方面的影响。氯气报警器的设计要综合考虑多方面的因素。一般情况下，首先是监测氯气泄漏，一旦泄漏情况下需要采取必要的处理措施。现场监测环境中如果存在干扰因素，会极大的影响安全。比如生产场所设备、设施较多，或者在相对密闭的空间中，亦或者现场房屋设施的不合理导致容易产生气体集聚都可能影响设计及使用。
( 3) 固定式探测、报警器的设置。近年来，根据一些数据统计，由于强制要求固定式报警器，能够有效提醒现场操作人员和巡检人员，了解泄漏情况，及时有效采用防护措施或紧急疏散。大量生产、存储和使用氯气场所，特别是化工企业，均设置了事故通风系统和吸收系统，与报警器联锁，一旦固定式探测器监测到浓度超标，瞬时报警，若持续升高至一定浓度，则相应安全设施启动，吸收泄露的氯气，故联锁设定值需要设置的相对较高。
( 4) 推广同时携带便携式有毒报警器。随着装备水平的不断提高，国产装备制造能力的不断提升，近年来，便携式有毒报警器价格更趋向于合理。众多企业根据安全和环保因素出发，更加以人为本，努力创造更好的工作环境，针对现场操作和巡检人员进入可能发生泄漏的场所，均需要佩戴便携式氯气报警器; 同时，随着大家安全意识提升，也要求所在企业提供必要的安全防护设施。所以现在多数采用固定式与便携式氯气报警器共同使用，便携式设定值可以较固定值低，提醒现场人员。根据需要，还可以设置 TWA 报警功能，更加人性化。
5 结语
综上所述，选用合格的氯气报警系统，科学的设定氯气报警值，设置不同的报警区间，合理利用这些装备，发挥作用，做到适时报警，保障人员和装备安全。
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