CN114797397A - 地下密闭空间内硫化氢气体的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地下密闭空间内硫化氢气体的处理方法，以解决现有方法所存在的操作不方便、造成周边区域嗅觉污染等问题。本发明方法，当硫化氢气体探测器(16)探测到硫化氢气体浓度达到报警浓度时，硫化氢气体探测器报警第一对辅助触点和硫化氢气体探测器报警第二对辅助触点闭合。电磁阀(3)打开，真空抽气泵(12)启动。地下密闭空间(13)内的气体经气体收集罩(1)、抽吸气体输送管(2)进入吸附箱(5)进行物理吸附，再经处理气输送管(7)进入处理容器(8)，对剩余的硫化氢气体进行处理。本发明主要用于石油化工炼厂的装置区域。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工行业中的一种地下密闭空间内硫化氢气体的处理方法。
背景技术
在石油化工炼厂装置区域，存在着管沟、地下阀井等地下密闭空间。当地面上的工艺管道或设备发生泄漏时，泄漏气体有时是硫化氢气体。硫化氢(H2S)介质含量较高的装置(例如煤气化、硫磺回收、常减压、酸性水汽提、脱硫除臭等装置)发生硫化氢泄漏时，因硫化氢沸点非常低，将以气相存在，非常容易扩散。硫化氢气体密度高于空气，也易于积聚在地下密闭空间形成气云团，浓度将不断升高到危险阈值。一旦检维修人员误入，将造成危险。如果下雨导致地下密闭空间内积水，硫化氢易溶于水，将形成硫化氢弱酸水浸泡环境，对金属管道及阀门具有一定的腐蚀性。
地下密闭空间内的气云团当没有外来干涉时，浓度体积将不断增大，无法逆转。即使地面上的泄漏源已经消除，地下密闭空间内仍然会长期形成危险区域，且危险区域位置固定，增加了事故发生的概率。GB/T 50493-2019在第4.4.4章节提出了该场合的探测要求，大部分现有的地下密闭空间均已设置了气体探测器。但是，当发现硫化氢气体的浓度超高限报警后，也必须用人工及时处理。人工处理时，地下密闭空间的盖板需要掀开，影响了交通。使用防爆的强力风机向地下密闭空间内吹风，因为地下密闭空间出入口小且气云团位置在很深的底部，要求风力方向向下，操作不够方便，驱散积聚的气体困难。对于硫化氢泄漏，因硫化氢的嗅觉阈值太低，强风驱散将造成周边更大区域的嗅觉污染。如果使用扑消球或干粉扑消硫化氢气体，受空间所限，事后对地下密闭空间的清洁也十分不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种地下密闭空间内硫化氢气体的处理方法，以解决现有方法所存在的操作不方便、造成周边区域嗅觉污染等问题。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种地下密闭空间内硫化氢气体的处理方法，其特征在于包括如下步骤：地下密闭空间内的气体经硫化氢气体探测器采样管进入硫化氢气体探测器，当硫化氢气体探测器探测到硫化氢气体浓度达到报警浓度时，硫化氢气体探测器报警第一对辅助触点和硫化氢气体探测器报警第二对辅助触点闭合，硫化氢气体探测器报警第一对辅助触点闭合后，电磁阀带电励磁打开电磁阀，使抽吸气体输送管畅通，硫化氢气体探测器报警第二对辅助触点闭合后，真空抽气泵投用继电器原线圈电路闭合，吸合真空抽气泵投用继电器的一对输出触点、使其闭合，真空抽气泵的电气自动启泵回路接通，真空抽气泵启动，地下密闭空间内的气体进入气体收集罩，经抽吸气体输送管进入吸附箱进行物理吸附，吸附掉部分硫化氢气体，吸附后的气体经处理气输送管进入处理容器，对剩余的硫化氢气体进行处理，处理后的气体经处理气输出管进入真空抽气泵。
采用本发明，具有如下的有益效果：1、本发明可自动探测地下密闭空间内的硫化氢气体，并自动将其从地下密闭空间内抽吸出来进行处理，及时降低地下密闭空间内危险的硫化氢气体气云团的浓度及体积，将气体浓度降低到安全阈值，或直接消除气云团，防止气体积聚、浓度超标、处于长期的危险环境中，减少事故发生的概率。2、处理过程自动进行，装置投用后无需人工干预，易于操作，解决了人工处理操作不方便的问题。3、处理时地下密闭空间的盖板不需要掀开，装置的管道和部件可布置于地下或离开地下密闭空间盖板及其附近地面的位置，不影响地面上的交通。4、从地下密闭空间抽吸出的气体在吸附箱内进行物理吸附、在处理容器内进行化学处理，将硫化氢气体处理掉，排放出洁净的气体。这样就减少了硫化氢气体的二次污染，有利于环境保护、消除周边区域的嗅觉污染、保护操作人员的安全。5、硫化氢气体探测器如果没有触发报警，说明地下密闭空间内硫化氢气体的浓度没有超标；真空抽气泵、处理容器、吸附箱可以暂时停用，以节省能耗。6、本发明在工程上容易实施，投资不高，不需要高端复杂的专用产品。可同时处理附近区域多个相对集中的地下密闭空间内的硫化氢气体，核心部件真空抽气泵、吸附箱、处理容器可以共用，能节约投资。7、本发明装置的管路拆除方便，容易在线拆除更换吸附箱及处理容器。吸附箱和处理容器可设计成能够车载移动，底部可设活动轮、便于移动，易于送往专业化的集中处理场所进行维护、维修。
本发明主要用于石油化工炼厂的装置区域。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。
附图说明
图1是本发明地下密闭空间内硫化氢气体的处理装置的示意图。
图2是本发明部分电路的接线原理详图。
图3是图1所示气体收集罩的放大图。
图1、图2和图3中，相同附图标记表示相同的技术特征。附图标记表示：1—气体收集罩；2—抽吸气体输送管；3—电磁阀；4—手阀；5—吸附箱；6—吸附材料套筒；7—处理气输送管；8—处理容器；9—破沫网；10—处理溶液；11—气体排出管；12—真空抽气泵；13—地下密闭空间；131—盖板；14—电缆；15—地面；16—硫化氢气体探测器；161—硫化氢气体探测器报警第一对辅助触点；162—硫化氢气体探测器报警第二对辅助触点；17—处理气输出管；18—硫化氢气体探测器采样管；19—现场防爆接线箱。201—允许自动投用开关的旋钮；202—允许自动投用开关的一对触点；21—外接电源；211—外接电源的一个接线端子；212—外接电源的另一个接线端子；22—真空抽气泵投用继电器。221—真空抽气泵投用继电器原线圈；222—真空抽气泵投用继电器的一对输出触点；231—真空抽气泵投用继电器的一个接线端子；232—真空抽气泵投用继电器的另一个接线端子。
具体实施方式
参见图1和图2，本发明地下密闭空间内硫化氢气体的处理装置(简称为本发明装置)，包括硫化氢气体探测器16、硫化氢气体探测器采样管18、气体收集罩1、抽吸气体输送管2、吸附箱5、处理气输送管7、处理容器8、处理气输出管17、真空抽气泵12，以及电路系统。地下密闭空间13的顶部设有盖板131，盖板131的上表面与地面15平齐。地下密闭空间13通过缝隙、开孔等与大气相通。
硫化氢气体探测器采样管18的入口位于地下密闭空间13的下部，该入口为硫化氢气体探测器16的探测位置。硫化氢气体探测器采样管18穿过地下密闭空间13的侧壁以及地下密闭空间13外部的地下，出口从盖板131旁侧的地面15伸出，与硫化氢气体探测器16相连。硫化氢气体探测器16位于盖板131旁侧的地面15上方。
气体收集罩1位于地下密闭空间13的下部，靠近硫化氢气体探测器采样管18的入口。图1和图3所示气体收集罩1的形状为圆锥面形，目的是增大抽吸区域及增加抽吸效果。气体收集罩1的顶部锥角A一般为100～140度；底部开口直径d一般为300～350毫米，朝下安装、以免吸入水汽。气体收集罩1的材质可以为薄不锈钢板或塑料板等，可塑性强且耐硫化氢腐蚀。为防止频繁启停真空抽气泵12，气体收集罩1的底部开口最好是位于硫化氢气体探测器采样管18的入口的水平高度附近或下方；所述的开口不宜直接对着所述的入口。
抽吸气体输送管2的入口与气体收集罩1的顶部相连。抽吸气体输送管2穿过地下密闭空间13的侧壁以及地下密闭空间13外部的地下，出口从盖板131旁侧的地面15伸出、与吸附箱5相连，吸附箱5位于盖板131的旁侧。吸附箱5为不锈钢材质(例如316SS)，采用密封设计，内部设有吸附材料套筒6。吸附箱5的大小最好使吸附箱5能够车载移动；吸附箱5的底部可设活动轮、便于移动。吸附箱5推荐设计为圆柱形，两端留有维修开口以便更换吸附材料套筒6，且强度可抵抗真空抽气泵12产生的真空度。抽吸气体输送管2的出口插入吸附材料套筒6中，吸附材料套筒6可设置一个(如图1所示)或多个，根据抽吸气体输送管2的数量确定。吸附材料套筒6的筒壁夹层内装有吸附材料，用于吸附部分硫化氢气体，以满足环保排放要求。吸附材料层的压降应尽可能小。吸附材料可为活性炭、分子筛(例如沸石)等；本发明推荐使用活性炭，其性价比较高。
抽吸气体输送管2位于地面15与吸附箱5之间的管段上设有手阀4和电磁阀3。手阀4一般为不锈钢球阀，起拆卸隔离作用。电磁阀3用于控制抽吸气体输送管2是否投用，可以使用防爆单电控二位二通电磁阀；阀体阀芯为不锈钢，可耐受硫化氢腐蚀，按照防爆区域划分进行防爆设计。为适应在地下密闭空间13内安装的复杂性及耐硫化氢腐蚀，抽吸气体输送管2一般采用不锈钢卡套管(例如316SS材质)，既易于弯折，又有足够大的内径保证抽吸量。
抽吸气体输送管2以及硫化氢气体探测器采样管18可以在地下埋设适当的长度，在盖板131旁侧合理的位置伸出地面15，这样就不会影响盖板131所在地段的交通。
处理容器8采用密封设计，材质为耐硫化氢及处理溶液10腐蚀的高强度塑料、内部带加强框的玻璃钢或金属材质，强度能抵抗真空抽气泵12产生的真空度、不至于变形。处理容器8的大小最好使处理容器8能够车载移动。处理容器8的底部可设活动轮，便于移动。处理容器8和吸附箱5一般放置在地面15上的支架或小车上，图略。处理容器8内装有处理溶液10，处理溶液10上方的空间内设有破沫网9，破沫网9为耐腐蚀材质。
处理溶液10用于处理硫化氢，可根据当地市场条件选用。推荐选用氢氧化钠溶液，与硫化氢进行如下化学反应：H2S+2NaOH＝Na2S+2H2O，生成物不造成二次污染。如果市场条件不允许，也可以选用其它碱性溶液(例如碳酸氢钠溶液)，或具有氧化性的溶液(例如高锰酸钾溶液)，也可选用硫酸铜溶液。所述的溶液均为水溶液，溶液浓度尽可能高，以延长溶液使用时间。
处理气输送管7的一端与吸附箱5的出气口相连，另一端插入处理容器8内的处理溶液10的液面下方。处理气输出管17的一端与处理容器8内破沫网9上方的气相空间相连，另一端与真空抽气泵12的入口相连。处理气输送管7和处理气输出管17的材质一般为耐硫化氢腐蚀的不锈钢(例如316SS)。抽吸气体输送管2为一根时，处理气输送管7及处理气输出管17的管径与抽吸气体输送管2的管径相同；抽吸气体输送管2为多根时，处理气输送管7及处理气输出管17的管径可适当加大。真空抽气泵12带有气体排出管11，处理气输送管7和处理气输出管17上均带有手阀4。真空抽气泵12一般选防爆类型，耐硫化氢腐蚀材质；可根据地下密闭空间13的大小选择泵的功率，泵电机选择允许自动启动类型。
当处理容器8被真空抽气泵12抽真空时，处理溶液10向各个方向传递的压强不变。当抽吸气体输送管2上的电磁阀3打开、管路畅通时，含硫化氢的气体将被抽吸进入处理容器8内处理溶液10的液面下方，硫化氢与处理溶液10进行化学反应。硫化氢易溶于水，同时也进行物理溶解，进入处理溶液10的液面下方可以加快消减速度。含硫化氢的气体经处理溶液10处理后，剩余无害洁净气体(主要是空气)形成气泡冒出处理溶液10的液面，在破沫网9处气泡破裂。破沫网9可防止大量气泡或洁净气体夹带的水汽进入下游的真空抽气泵12。经破沫网9向上流出的剩余无危害的洁净气体被真空抽气泵12抽出。
参见图1和图2，硫化氢气体探测器16带有硫化氢气体探测器报警第一对辅助触点161、硫化氢气体探测器报警第二对辅助触点162。硫化氢气体探测器报警第一对辅助触点161和硫化氢气体探测器报警第二对辅助触点162的一端均通过允许自动投用开关的一对触点202与外接电源的一个接线端子211相连，硫化氢气体探测器报警第一对辅助触点161的另一端与电磁阀3带电励磁电路的一个接线端相连，电磁阀3带电励磁电路的另一个接线端与外接电源的另一个接线端子212相连，外接电源的一个接线端子211和外接电源的另一个接线端子212与外接电源21相连。外接电源21一般是220伏交流电源或24伏直流电源，用于给电磁阀3供电及驱动真空抽气泵投用继电器22。图1中的电路仅为简要示意，一根电缆14实际上是一线两芯或更多芯。图1和图2中，用虚线表示电缆14。
硫化氢气体探测器报警第二对辅助触点162的另一端与真空抽气泵投用继电器22的真空抽气泵投用继电器原线圈221的一端相连，真空抽气泵投用继电器原线圈221的另一端与外接电源的另一个接线端子212相连。真空抽气泵投用继电器22设有真空抽气泵投用继电器的一对输出触点222，该对输出触点222的一端与真空抽气泵投用继电器的一个接线端子231相连，另一端与真空抽气泵投用继电器的另一个接线端子232相连。真空抽气泵投用继电器的一个接线端子231与真空抽气泵12电气自动启泵回路的一个接线端相连，真空抽气泵投用继电器的另一个接线端子232与真空抽气泵12电气自动启泵回路的另一个接线端相连。上述电气元件之间的连接，均通过电缆14连接。
真空抽气泵投用继电器22、允许自动投用开关的一对触点202、外接电源的一个接线端子211、外接电源的另一个接线端子212、真空抽气泵投用继电器的一个接线端子231、真空抽气泵投用继电器的另一个接线端子232通常设于现场防爆接线箱19内，允许自动投用开关的旋钮201设于现场防爆接线箱19的壳体上。现场防爆接线箱19一般布置于地下密闭空间13附近的地面15上方、便于人员操作的合适位置，固定在地面15上的支架上，图略。
采用本发明上述装置，进行地下密闭空间内硫化氢气体处理的方法，包括如下步骤：
地下密闭空间13内的气体(硫化氢气体和空气的混合气体)从硫化氢气体探测器采样管18的入口进入硫化氢气体探测器采样管18并进入硫化氢气体探测器16。当硫化氢气体探测器16探测到硫化氢气体浓度达到报警浓度时，硫化氢气体探测器16报警，说明在探测位置出现了浓度超标的硫化氢气体气云团。此时，硫化氢气体探测器报警第一对辅助触点161和硫化氢气体探测器报警第二对辅助触点162同时闭合。电磁阀3设计为正常不带电，硫化氢气体探测器报警第一对辅助触点161闭合后，电磁阀3带电励磁打开电磁阀3，使抽吸气体输送管2畅通。硫化氢气体探测器报警第二对辅助触点162闭合后，真空抽气泵投用继电器原线圈221电路闭合，吸合真空抽气泵投用继电器的一对输出触点222、使其闭合(该对输出触点222常开)，真空抽气泵12的电气自动启泵回路接通，真空抽气泵12自动启动，开始抽真空。地下密闭空间13内的气体进入气体收集罩1，经抽吸气体输送管2进入吸附箱5进行物理吸附，吸附掉部分硫化氢气体。吸附后的气体经处理气输送管7进入处理容器8，对剩余的硫化氢气体进行处理。处理后的气体为洁净气体，经处理气输出管17进入真空抽气泵12，再从气体排出管11送至安全位置排放。
硫化氢气体的报警浓度，可以根据国家标准(例如GB/T 50493-2019)确定，推荐选用一级报警限值。
当地下密闭空间13内的硫化氢气体浓度低于报警浓度时，硫化氢气体探测器报警第一对辅助触点161和硫化氢气体探测器报警第二对辅助触点162因为不保持而全部同时断开，电磁阀3关闭；真空抽气泵投用继电器原线圈221电路断开，真空抽气泵投用继电器的一对输出触点222断开，真空抽气泵12的电气自动启泵回路断开，真空抽气泵12自动停止运转。
当人工将允许自动投用开关的旋钮201旋转至投用位置时，允许自动投用开关的一对触点202闭合，自动投用功能生效，本发明装置可以正常运行。当遇到本发明装置不适合自动投用的天气条件，或本发明装置处于维修状态、更换吸附箱5的吸附材料或处理容器8的处理溶液10时，人工将允许自动投用开关的旋钮201旋转至维修位置，允许自动投用开关的一对触点202断开，本发明装置停止使用。
本发明方案可用于一个地下密闭空间内硫化氢气体的处理(如上所述)，还可用于多个(一般为2～5个)相对集中的地下密闭空间内硫化氢气体的处理。用于多个地下密闭空间内硫化氢气体的处理时，吸附箱5、处理气输送管7、处理容器8、处理气输出管17、真空抽气泵12、真空抽气泵投用继电器22、现场防爆接线箱19、允许自动投用开关(包括允许自动投用开关的旋钮201、允许自动投用开关的一对触点202)、外接电源21、外接电源的一个接线端子211、外接电源的另一个接线端子212各设置一个，作为公用部件及管道使用。其余的对于上述单个地下密闭空间所设的管道、构件、阀门、电气元件等(例如硫化氢气体探测器16、硫化氢气体探测器采样管18、气体收集罩1、抽吸气体输送管2、电磁阀3等)，对于每个地下密闭空间各设置一套，连接关系基本相同，并且各自独立操作。例如，对于每个地下密闭空间所设的硫化氢气体探测器的硫化氢气体探测器报警第一对辅助触点、硫化氢气体探测器报警第二对辅助触点，其一端均通过一个公用的允许自动投用开关的一对触点202与一个公用的外接电源的一个接线端子211相连。对于每个地下密闭空间所设的硫化氢气体探测器报警第一对辅助触点，其另一端分别与对于各自地下密闭空间所设的电磁阀带电励磁电路的一个接线端相连，所有电磁阀带电励磁电路的另一个接线端均与一个公用的外接电源的另一个接线端子212相连。对于每个地下密闭空间所设的硫化氢气体探测器报警第二对辅助触点，其另一端均与一个公用的真空抽气泵投用继电器22的真空抽气泵投用继电器原线圈221的一端相连，真空抽气泵投用继电器原线圈221的另一端与一个公用的外接电源的另一个接线端子212相连。对于每个地下密闭空间所设的电磁阀，分别被对于各自地下密闭空间所设的硫化氢气体探测器的硫化氢气体探测器报警第一对辅助触点控制开、关。对于每个地下密闭空间所设的抽吸气体输送管2的出口，都与一个公用的吸附箱5相连；吸附箱5内部设有多个吸附材料套筒6，每根抽吸气体输送管2的出口各自插入一个吸附材料套筒6中。
只要有一个地下密闭空间内的硫化氢气体达到报警浓度，本发明装置就正常工作。所有地下密闭空间内的硫化氢气体都低于报警浓度时，对于每个地下密闭空间所设的电磁阀才全部关闭，公用的真空抽气泵12也停止工作。
Claims (10)
1.一种地下密闭空间内硫化氢气体的处理方法，其特征在于包括如下步骤：地下密闭空间(13)内的气体经硫化氢气体探测器采样管(18)进入硫化氢气体探测器(16)，当硫化氢气体探测器(16)探测到硫化氢气体浓度达到报警浓度时，硫化氢气体探测器报警第一对辅助触点(161)和硫化氢气体探测器报警第二对辅助触点(162)闭合，硫化氢气体探测器报警第一对辅助触点(161)闭合后，电磁阀(3)带电励磁打开电磁阀(3)，使抽吸气体输送管(2)畅通，硫化氢气体探测器报警第二对辅助触点(162)闭合后，真空抽气泵投用继电器原线圈(221)电路闭合，吸合真空抽气泵投用继电器的一对输出触点(222)、使其闭合，真空抽气泵(12)的电气自动启泵回路接通，真空抽气泵(12)启动，地下密闭空间(13)内的气体进入气体收集罩(1)，经抽吸气体输送管(2)进入吸附箱(5)进行物理吸附，吸附掉部分硫化氢气体，吸附后的气体经处理气输送管(7)进入处理容器(8)，对剩余的硫化氢气体进行处理，处理后的气体经处理气输出管(17)进入真空抽气泵(12)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：地下密闭空间(13)内的气体为硫化氢气体和空气的混合气体。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：硫化氢气体的报警浓度选用一级报警限值。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：当地下密闭空间(13)内的硫化氢气体浓度低于报警浓度时，硫化氢气体探测器报警第一对辅助触点(161)和硫化氢气体探测器报警第二对辅助触点(162)断开，上述触点全部断开后，电磁阀(3)关闭，真空抽气泵(12)停止运转。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：硫化氢气体探测器报警第一对辅助触点(161)和硫化氢气体探测器报警第二对辅助触点(162)的一端均通过允许自动投用开关的一对触点(202)与外接电源的一个接线端子(211)相连，允许自动投用开关的一对触点(202)的闭合与断开用允许自动投用开关的旋钮(201)控制。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：吸附箱(5)内装有吸附材料，吸附材料为活性炭或分子筛等，处理容器(8)内装有处理溶液(10)，处理溶液(10)上方的空间内设有破沫网(9)，处理溶液(10)为氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液、高锰酸钾溶液或硫酸铜溶液等。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：吸附箱(5)和处理容器(8)能够车载移动，吸附箱(5)和处理容器(8)的底部设有活动轮。
8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于：硫化氢气体探测器采样管(18)的入口位于地下密闭空间(13)的下部，硫化氢气体探测器采样管(18)和抽吸气体输送管(2)穿过地下密闭空间(13)的侧壁以及地下密闭空间(13)外部的地下，出口从盖板(131)旁侧的地面(15)伸出。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：气体收集罩(1)位于地下密闭空间(13)的下部，气体收集罩(1)的形状为圆锥面形，顶部锥角A为100～140度，底部开口直径d为(300～350)毫米，气体收集罩(1)的底部开口朝下安装，位于硫化氢气体探测器采样管(18)的入口的水平高度附近或下方。
10.根据权利要求1至9中任何一项所述的方法，其特征在于：所述的方法用于一个或多个(一般为2～5个)地下密闭空间内硫化氢气体的处理。用于多个地下密闭空间内硫化氢气体的处理时，吸附箱(5)、处理气输送管(7)、处理容器(8)、处理气输出管(17)、真空抽气泵(12)、真空抽气泵投用继电器(22)、现场防爆接线箱(19)各设置一个，作为公用部件及管道使用。
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| CN106710787A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-24 | 河南省日立信股份有限公司 | 地下变电站变压器泄漏后六氟化硫气体应急回收净化系统 |
| CN211785465U (zh) * | 2020-09-11 | 2020-10-27 | 万基泰科工集团(四川)有限公司 | 一种地下管网风险评价装置 |
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