CN112782348A - 硫化氢泄漏监测和捕消测试系统及方法 - Google Patents

硫化氢泄漏监测和捕消测试系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硫化氢泄漏监测和捕消测试系统，其包括：试验舱，其形成密闭空间；硫化氢泄放装置，其设置在密闭空间中，硫化氢泄放装置能够移动并且高度可调；多个硫化氢浓度检测仪，其分布在密闭空间的不同位置；以及捕消剂喷射装置，其能够向密闭空间喷射捕消剂。本发明还公开了一种硫化氢泄漏监测和捕消测试方法。本发明的测试系统能够模拟硫化氢气体泄漏场景、监测泄漏后气体扩散规律，还能够测试硫化氢捕消剂的清除效果，系统化地实现了硫化氢泄漏的模拟、监测和捕消测试，便于进行硫化氢气体泄漏和捕消的研究，为实际生产提供参考。

Description

硫化氢泄漏监测和捕消测试系统及方法
技术领域
本发明涉及石油化工行业中有毒气体泄漏与捕消领域，特别涉及一种硫化氢泄漏监测和捕消测试系统及方法。
背景技术
硫化氢是一种无色、剧毒、有腐蛋味的气体，发生中毒时，主要通过呼吸道进入肺泡后，与血红蛋白中的二价铁离子快速作用生成硫化亚铁沉淀，阻止了血红蛋白与氧的结合，最终因缺氧导致死亡。当空气中的硫化氢浓度超过28mg/m3时，人就无法正常工作；超过1000mg/m3时，就可引起急性中毒造成人员死亡。硫化氢泄漏事故常常由于盲目施救，多具突发性和群体性，一旦发生泄漏事故将严重威胁周围群众和职工的人身安全。因此，对于剧毒气体硫化氢的泄漏场景模拟、硫化氢气体扩散规律及不同类型捕消技术的深入系统研究则意义重大，但目前有关该领域的研究仍处于初级阶段。
应对硫化氢泄漏通常采用消防水喷淋、液态/粉状硫化氢清除剂的方法。专利文献CN204630869U公开了一种硫化氢吸收液测试装置，包括用于生成预设质量的硫化氢气体的硫化氢生成器、用于盛放待进行评价的硫化氢吸收液的硫化氢吸收器和用于吸收未被所述硫化氢吸收液吸收的剩余硫化氢气体的第一尾气吸收器。然而，该装置无法准确判断吸收处理效率，同时该技术方案仅适用于实验条件下少量硫化氢气体的处理。此外，有关硫化氢气体泄漏后浓度监测及不同捕消技术的对比分析技术鲜有报道。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的之一在于，提供一种硫化氢泄漏监测和捕消测试系统及方法，从而改善现有技术中硫化氢气体泄漏测试装置功能单一、难以模拟不同工况的问题。
本发明的另一目的在于，提供一种硫化氢泄漏监测和捕消测试系统及方法，从而得到更加全面的模拟试验结果，以供实际生产参考。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种硫化氢泄漏监测和捕消测试系统，其包括：试验舱，其形成密闭空间；硫化氢泄放装置，其设置在密闭空间中，硫化氢泄放装置能够移动并且高度可调；多个硫化氢浓度检测仪，其分布在密闭空间的不同位置；以及捕消剂喷射装置，其能够向密闭空间喷射捕消剂。
进一步，上述技术方案中，多个硫化氢浓度检测仪能够移动。
进一步，上述技术方案中，多个硫化氢浓度检测仪通过悬挂架设置在密闭空间中。
进一步，上述技术方案中，硫化氢泄漏监测和捕消测试系统还包括：风机装置，其设置在密闭空间中，风机装置能够移动并且高度可调。
进一步，上述技术方案中，硫化氢泄漏监测和捕消测试系统还包括：水雾喷射装置，其能够向密闭空间喷射水雾；以及湿度传感器，其监测密闭空间的湿度。
进一步，上述技术方案中，硫化氢泄漏监测和捕消测试系统还包括：温度传感器和风速传感器，其监测密闭空间的温度和风速。
进一步，上述技术方案中，硫化氢泄漏监测和捕消测试系统还包括摄像机，其用于监控密闭空间。
进一步，上述技术方案中，硫化氢泄漏监测和捕消测试系统还包括：尾气洗涤装置，其设置在试验舱外，该尾气洗涤装置通过抽风机与密闭空间相连接。
进一步，上述技术方案中，硫化氢泄放装置与硫化氢气体源相连接，硫化氢气体源设置在试验舱外。
进一步，上述技术方案中，硫化氢气体源为高浓度硫化氢气体钢瓶。
进一步，上述技术方案中，捕消剂为液体或粉末。
根据本发明的第二方面，本发明提供了一种硫化氢泄漏监测和捕消测试方法，该方法采用上述技术方案中任意一项的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统，该方法至少包括如下步骤：设置硫化氢泄放装置的泄放位置和泄放量；调整多个硫化氢浓度检测仪的位置；以及选择捕消剂及捕消剂的喷射量。
进一步，上述技术方案中，硫化氢泄漏监测和捕消测试方法还包括步骤：试验结束后，将密闭空间中的气体抽出，并进行尾气洗涤。
进一步，上述技术方案中，硫化氢泄漏监测和捕消测试方法还包括步骤：调整密闭空间的温度、湿度和风速。
进一步，上述技术方案中，硫化氢泄漏监测和捕消测试系统通过PLC控制器控制。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明的测试系统能够模拟硫化氢气体泄漏场景、监测泄漏后气体扩散规律，还能够测试硫化氢捕消剂的清除效果，系统化地实现了硫化氢泄漏的模拟、监测和捕消测试，便于进行硫化氢气体泄漏和捕消的研究，为实际生产提供参考。
2.通过调整泄放位置和硫化氢浓度检测仪的分布，能够更加全面的监测硫化氢气体泄漏后的扩散规律；通过风机装置、水雾喷射装置等，以及环境条件检测装置，能够模拟不同工况，也使得试验结果更加准确和全面。
3.通过设置尾气洗涤装置，避免测试时对环境的污染和人员的伤害。
4.通过PLC控制器来控制测试装置，一方面操作更方便、效率更高，另一方面减少人员与硫化氢气体接触的可能，提高安全性。
上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
附图说明
图1是根据本发明的一实施方式的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统的结构示意图。
主要附图标记说明：
10-试验舱，11-硫化氢泄放装置，12-硫化氢浓度检测仪，121-悬挂架，13-捕消剂喷射装置，14-风机，15-水雾喷射装置，16-摄像机，17-湿度传感器，18-温度传感器，20-钢瓶，21-截止阀，30-PLC控制器，40-抽风机，50-尾气洗涤装置。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。
在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。
在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。
如图1所示，根据本发明具体实施方式的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统包括试验舱10，试验舱10形成的密闭空间中设有硫化氢泄放装置11和多个硫化氢浓度检测仪12。硫化氢泄放装置11可以与硫化氢气体源相连接并将硫化氢气体泄放到密闭空间中，为了模拟不同工况泄漏，泄放位置可以为可调的，例如，通过移动硫化氢泄放装置11的位置或调节高度来改变硫化氢气体的泄放位置。示例性地，硫化氢泄放装置11的底部可以安装有移动轮，使得硫化氢泄放装置11能够在试验舱10内按要求移动，模拟不同位置硫化氢气体的泄漏情况。多个硫化氢浓度检测仪12分布在密闭空间的不同位置上，监测密闭空间不同位置的硫化氢浓度。通过设置不同泄放位置以及监测到的不同位置随时间的硫化氢气体浓度分布，能够得到硫化氢气体的扩散规律。
优选地，为了提高安全性，硫化氢气体源可以设置在试验舱10之外，例如，硫化氢气体源可以是储有高浓度硫化氢气体的钢瓶20，钢瓶20可以放置在保护壳中。本发明的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统主要用于模拟高浓度硫化氢气体的泄漏，通过管线与试验舱10外的钢瓶20相连，通过安装在管线上的截止阀21控制开关。应了解的是，本发明并不以此为限，在保证安全性的前提下，本领域技术人员也可以根据实际需要选择其他合适的硫化氢气体源。
进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，多个硫化氢浓度检测仪12能够移动，例如，横向移动或纵向(即高度)移动。通过移动硫化氢浓度检测仪12改变其在密闭空间中的分布，从而根据测试需要得到硫化氢气体浓度的分布情况。示例性地，多个硫化氢浓度检测仪12可以通过悬挂架121设置在密闭空间中。悬挂架121上可以设置轨道，硫化氢浓度检测仪12可以沿着轨道移动从而改变其分布。在一个或多个替换性实施方式中，悬挂架121本身可以伸缩或移动，从而改变硫化氢浓度检测仪12的分布。应了解的是，本发明并不以此为限，硫化氢浓度检测仪12的安装方式及移动方式可以根据实际需要选择，并且可以是多种方式的组合，例如，硫化氢浓度检测仪12的分布通过其沿轨道移动和悬挂架121本身的移动组合完成。
进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，硫化氢泄漏监测和捕消测试系统包括捕消剂喷射装置13，捕消剂喷射装置13可以与捕消剂源相连接并将捕消剂喷射到密闭空间中，以对密闭空间内已知浓度的硫化氢气体进行快速捕消。示例性地，捕消剂可以为碱液、胺液、水等介质，应了解的是，本发明并不以此为限，捕消剂可以为液体或粉末。
进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，硫化氢泄漏监测和捕消测试系统包括设置在密闭空间中的风机装置14。风机装置14能够移动并且高度可调，从而配合硫化氢泄放装置11模拟实际的硫化氢泄漏工况。示例性地，风机装置14可以为立式风扇，用于模拟硫化氢气体泄漏时环境风速及风向。示例性地，密闭空间中还可以设置一个或多个风速传感器(图中未示出)，用于在线监测密闭空间的风速，更真实地模拟硫化氢气体的泄漏及扩散。
进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，密闭空间中还可以设有一个或多个温度传感器18，用于在线监测密闭空间的温度。示例性地，本发明的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统还可以包括一个或多个摄像机16，用于实时拍摄测试过程中试验舱10内的变化。
优选而非限制性地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，硫化氢泄漏监测和捕消测试系统包括水雾喷射装置15，水雾喷射装置15能够向密闭空间喷射水雾，从而为试验舱10提供所需的环境湿度保障。示例性地，密闭空间中还可以设置一个或多个湿度传感器17，用于监测密闭空间的湿度。密闭空间的湿度可以调节和监测，使得本发明的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统能够更加全面地模拟实际工况，提供更精确的测试结果。
优选而非限制性地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，硫化氢泄漏监测和捕消测试系统还可以包括尾气洗涤装置50。尾气洗涤装置50可以设置在试验舱10外，通过抽风机40与密闭空间相连接。当测试完成后，可以打开抽风机40，将试验舱10中剩余的硫化氢气体快速抽至尾气洗涤装置50中进行吸收净化处理，以避免硫化氢气体直接排入大气对环境造成污染，提高操作人员的工作环境安全性。
在本发明的一个或多个示例性实施方式中，本发明的硫化氢泄漏监测和捕消测试方法至少包括如下步骤：设置硫化氢泄放装置的泄放位置和泄放量；调整多个硫化氢浓度检测仪的位置；以及选择捕消剂及捕消剂的喷射量。
进一步，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，硫化氢泄漏监测和捕消测试方法还包括步骤：试验结束后，将密闭空间中的气体抽出，并进行尾气洗涤。
进一步，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，硫化氢泄漏监测和捕消测试方法还包括步骤：调整密闭空间的温度、湿度和风速。
进一步，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，硫化氢泄漏监测和捕消测试系统通过PLC控制器(图中未示出)控制。PLC控制器可以与硫化氢浓度检测仪12、湿度传感器17、温度传感器18、风速传感器、摄像机16等数据采集装置相连接，并且与硫化氢泄放装置11、捕消剂喷射装置13、水雾喷射装置15等相连接，从而对本发明的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统进行在线数据采集及在线控制。例如，当试验舱10内的硫化氢气体浓度达到试验所需的条件时，PLC控制器发出指令关闭硫化氢气体源(钢瓶20)与硫化氢泄放装置11之间的截止阀21，同时开启捕消剂喷射装置13，向试验舱10喷射一定量选择的捕消剂后，关闭捕消剂喷射装置13。PLC控制器能够详细地记录硫化氢浓度检测仪12采集的各个位置的硫化氢气体浓度及其变化情况。PLC控制器能够通过对比相同位置的硫化氢浓度检测仪12检测到相同硫化氢浓度所需的实验时间长短，或者经过相同实验时间后相同位置的硫化氢浓度检测仪12检测到的硫化氢浓度的高低，来定量评价捕消剂喷射装置13喷射的硫化氢捕消剂的性能。
下面以具体实施例的方式更加详细地说明本发明的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统能够定性和定量地评价捕消剂的性能，应了解的是，本发明并不以此为限。本发明的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统的其他有益效果可以结合装置的结构等得到，在此不再分别以实施例的形式说明。
实施例1
参考图1所示，本实施例的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统的试验舱10的密闭空间内设有36个硫化氢浓度检测仪12，共分三层高度分布，每一层硫化氢浓度检测仪12按照4×3的矩阵分布。本实施例中，试验舱10内设有能够移动和调节高度的硫化氢泄放装置11、风机装置14和水雾喷射装置15，能够模拟和监测硫化氢气体的泄漏浓度。
本实施例中，试验舱10内均匀配置1000ppm的硫化氢气体，通过捕消剂喷射装置13喷射500mL纯水后，反应处置10min，试验舱10内位于中间高度层的中间的两个硫化氢浓度检测仪12检测到的硫化氢气体浓度均为990ppm。
采用本发明的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统能够检测到某一反应处置时间后，某一位置的硫化氢气体浓度检测仪检测到的硫化氢气体浓度，通过喷射不同捕消剂的对比试验，从而定量评价捕消剂的性能。
实施例2
本实施例的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统与实施例1基本相同。
本实施例中，试验舱10内均匀配置1000ppm的硫化氢气体，通过捕消剂喷射装置13喷射的捕消剂为质量浓度为1.0％的NaOH水溶液，喷射量为100mL，反应处置10min，试验舱10内位于中间高度层的中间的两个硫化氢浓度检测仪12检测到的硫化氢气体浓度均为55ppm。
本实施例将实施例1的捕消剂纯水更换为质量浓度为1.0％的NaOH水溶液，能够定量评价不同捕消剂的性能。
实施例3
本实施例的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统与实施例1基本相同。
本实施例中，试验舱10内均匀配置1000ppm的硫化氢气体，通过捕消剂喷射装置13喷射0.5mol/L的FeCl3水溶液，喷射量为100mL，反应处置10min，试验舱10内位于中间高度层的中间的两个硫化氢浓度检测仪12检测到的硫化氢气体浓度均为820ppm。
本实施例将实施例1的捕消剂纯水更换为0.5mol/L的FeCl3水溶液，能够定量评价不同捕消剂的性能。
实施例4
本实施例的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统与实施例1基本相同。
本实施例中，试验舱10内均匀配置500ppm的硫化氢气体，通过捕消剂喷射装置13喷射500mL纯水后，反应处置10min，试验舱10内位于中间高度层的中间的两个硫化氢气体浓度为485ppm。
实施例5
本实施例的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统与实施例1基本相同。
本实施例中，试验舱10内均匀配置500ppm的硫化氢气体，通过捕消剂喷射装置13喷射的捕消剂为质量浓度为1.0％的NaOH水溶液，喷射量为100mL，反应处置10min，试验舱10内位于中间高度层的中间的两个硫化氢浓度检测仪12检测到的硫化氢气体浓度均为20ppm。
实施例6
本实施例的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统与实施例1基本相同。
本实施例中，试验舱10内均匀配置500ppm的硫化氢气体，通过捕消剂喷射装置13喷射0.5mol/L的FeCl3水溶液，喷射量为100mL，反应处置10min，试验舱10内位于中间高度层的中间的两个硫化氢浓度检测仪12检测到的硫化氢气体浓度均为410ppm。
通过比较实施例1～实施例6，可以得到不同捕消剂的捕消性能的高低，即质量浓度为1.0％的NaOH水溶液高于0.5mol/L的FeCl3水溶液，0.5mol/L的FeCl3水溶液高于纯水，并且能够得到定量的结果。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种硫化氢泄漏监测和捕消测试系统，其特征在于，包括：
试验舱，其形成密闭空间；
硫化氢泄放装置，其设置在所述密闭空间中，所述硫化氢泄放装置能够移动并且高度可调；
多个硫化氢浓度检测仪，其分布在所述密闭空间的不同位置；以及
捕消剂喷射装置，其能够向所述密闭空间喷射捕消剂。
2.根据权利要求1所述的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统，其特征在于，所述多个硫化氢浓度检测仪能够移动。
3.根据权利要求2所述的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统，其特征在于，所述多个硫化氢浓度检测仪通过悬挂架设置在所述密闭空间中。
4.根据权利要求2所述的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统，其特征在于，还包括：风机装置，其设置在所述密闭空间中，所述风机装置能够移动并且高度可调。
5.根据权利要求1所述的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统，其特征在于，还包括：水雾喷射装置，其能够向所述密闭空间喷射水雾；以及湿度传感器，其监测所述密闭空间的湿度。
6.根据权利要求1所述的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统，其特征在于，还包括：温度传感器和风速传感器，其监测所述密闭空间的温度和风速。
7.根据权利要求1所述的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统，其特征在于，还包括摄像机，其用于监控所述密闭空间。
8.根据权利要求1所述的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统，其特征在于，还包括：尾气洗涤装置，其设置在所述试验舱外，该尾气洗涤装置通过抽风机与所述密闭空间相连接。
9.根据权利要求1所述的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统，其特征在于，所述硫化氢泄放装置与硫化氢气体源相连接，所述硫化氢气体源设置在所述试验舱外。
10.根据权利要求9所述的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统，其特征在于，所述硫化氢气体源为高浓度硫化氢气体钢瓶。
11.根据权利要求1所述的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统，其特征在于，所述捕消剂为液体或粉末。
12.一种硫化氢泄漏监测和捕消测试方法，其特征在于，该方法采用权利要求1～11中任意一项所述的硫化氢泄漏监测和捕消测试系统，该方法至少包括如下步骤：
设置所述硫化氢泄放装置的泄放位置和泄放量；
调整所述多个硫化氢浓度检测仪的位置；以及
选择所述捕消剂及所述捕消剂的喷射量。
13.根据权利要求12所述的硫化氢泄漏监测和捕消测试方法，其特征在于，还包括步骤：试验结束后，将所述密闭空间中的气体抽出，并进行尾气洗涤。
14.根据权利要求12所述的硫化氢泄漏监测和捕消测试方法，其特征在于，还包括步骤：调整所述密闭空间的温度、湿度和风速。
15.根据权利要求12所述的硫化氢泄漏监测和捕消测试方法，其特征在于，所述硫化氢泄漏监测和捕消测试系统通过PLC控制器控制。
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