氢气探测器保护半径

氢气探测器的保护半径（或称有效监测半径）并非一个固定值，它受到多种因素的复杂影响。

核心结论：不存在一个“放之四海而皆准”的保护半径数值。 必须根据具体情况综合判断。

以下是决定和保护半径相关的核心因素及设计指南：

一、核心影响因素

1. 氢气特性（关键）：

◦ 极低的分子量（2 g/mol）和极高的扩散系数：这意味着氢气泄漏后会以极快的速度扩散和蔓延，与空气混合迅速。因此，其“云团”不会像 heavier-than-air 的气体（如丙烷）那样长时间聚集在泄漏点附近，而是会迅速上升和扩散。

◦ 这使得点式探测器的“保护半径”概念变得相对模糊，因为它很难捕捉一个快速移动和扩散的气团。

2. 泄漏源的性质：

◦ 潜在泄漏点大小：是一个小小的阀门填料函，还是一个大的法兰连接口？潜在泄漏率不同。

◦ 泄漏方向：是向上喷射、水平喷射还是向下喷射？

◦ 泄漏压力：高压泄漏（如35MPa加氢站）会形成高速射流，扩散更远；低压泄漏则更容易在局部积聚。

3. 环境通风条件（重要因素之一）：

◦ 通风良好区域：空气流动会迅速稀释和带走泄漏的氢气。探测器需要安装在气流路径上或泄漏源附近，保护半径的概念让位于“位置策略”。

◦ 通风不畅或密闭空间：氢气会先积聚在高点（屋顶、天花板）。此时，保护半径较小，但安装高度至关重要。探测器应安装在可能积聚的区域。

4. 探测器性能：

◦ 灵敏度：探测器对低浓度气体的响应能力。

◦ 响应时间（T90）：从气体接触到探测器到它输出90%读数所需的时间。响应越快，越能及时报警。

二、行业标准与通用设计指南

由于上述复杂性，行业通常采用 “点式布置”与 “风险源定位” 相结合的策略，而非单纯依赖“保护半径”。

中国国家标准 GB 50493-2019《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》 是权威的设计依据。其中规定：

• 可燃气体探测器的有效覆盖水平平面半径，不宜大于7.5m。

• 当检测点位于释放源的小频率风向的上风侧时，可燃气体检测点与释放源的距离不宜大于15m。

• 当检测点位于释放源的小频率风向的下风侧时，可燃气体检测点与释放源的距离不宜大于5m。

重要提示：

• 这个 7.5m 是一个大限值和通用参考，是在无法精确确定泄漏点情况下的保守设计。

• 对于氢气，尤其强调“优先靠近释放源”布置。标准明确指出：“比空气轻的可燃气体（如氢气）释放源处于封闭或局部通风不良的半敞开厂房内，可燃气体探测器应于释放源上方安装。”

三、实际工程中的安装策略

在实践中，工程师会采用以下策略，而非仅仅依赖一个半径数字：

1. 释放源包围法（首选）：

◦ 识别所有可能的氢气泄漏点（如阀门、法兰、接头、压缩机、泄压阀出口等）。

◦ 在每一个释放源的上方和靠近的位置（通常在0.5 - 1.5米范围内）直接安装探测器。这是有效、可靠的方法。

2. 区域覆盖法（补充）：

◦ 对于无法确定具体泄漏源或释放源分散的区域（如整个房间），再结合 7.5m 的半径进行覆盖式布置。

◦ 探测器应安装在氢气可能积聚的屋顶、天花板下方（通常为30-50cm处）。

3. 气流路径法：

◦ 在有强制通风（如风扇、排风口）的区域，将探测器安装在氢气流可能经过的路径上或回风口/排风口附近。

总结与建议

场景 推荐策略 说明

明确的泄漏点
（阀门、法兰等） 释放源包围法策略。直接在泄漏点上方（0.5-1.5m）安装，保护半径可视为 < 2m。

通风不畅的密闭空间 顶部安装 + 7.5m半径 安装在屋顶/天花板下30-50cm处，按7.5m半径网格化布置。

大范围开放区域 7.5m半径覆盖 作为保守设计，按7.5m的有效半径进行覆盖，确保无死角。

有强制通风的区域 气流路径法 安装在通风气流的上游或回风口/排风口处。

建议：

为了确保安全，对于氢气探测器的布置，稳妥的做法是：

1. 进行危险与可操作性分析（HAZOP）：系统性地识别所有潜在泄漏源和风险。

2. 遵循国家标准（GB 50493）：以 7.5m 为参考半径。

3. 优先采用“释放源包围法”：尽可能靠近每一个已识别的风险点安装探测器。

4. 咨询专业的安全工程师或设计院：对于大型或高风险项目，必须由专业人员进行设计，出具正式的报警系统布置图。