可燃气体探测器环境适应性选型白皮书（甲烷篇）

（甲烷篇） 清华大学合肥公共安全研究院安徽理工大学中国消防协会公共安全科学技术学会城市安全科教融合学院 概要 燃气安全日益成为社会普遍关注的焦点问题。根据中国城市燃气协会《2022年度全国燃气事故分析报告》，我国天然气用户数量约2.25亿户，全年共收集到媒体报道的国内（不含港澳台）燃气事故802起，造成66人死亡，487人受伤，其中较大事故10起，事故遍及全国30个省份、249个城市，呈现事故多发、范围广、影响大等特点。 可燃气体探测器作为防范燃气事故的关键技术装备，包括电化学式、半导体式、催化燃烧式、红外吸收式、激光式等类型，其环境适应能力对实际使用效果具有重要影响高温高湿完水蒸气、干扰气体、油烟、粉尘盐雾等复杂环境因素，均可能影响探测器的性能，引发误报车漏搬使用寿命降低等问题，无法发挥早期探测、及时报警等功能。 为帮助社会公众合理选择和使用可燃气体探测器，本白皮书聚焦我国燃气领域应用最广、占比最高的甲烷气体探测需求，购置了市场上具有代表性的可燃气体探测器产品，针对家用、工商业和地下空间应用场景，并展不同类型的甲烧气体探测器（半导体式、催化燃烧式、红外吸收式、激光式）环境影响测试研究，并进行评价分级，提出典型应用场景下可燃气体探测器的选型建议。 从大量样品的测试结果来看，在家用（厨房）、工商业（厂房+商业餐饮）、地下空间（客井）等三类典型场景中，激光式可燃气体 探测器环境适应性能全面占优，催化燃烧式和红外吸收式各有优劣半导体式则表现相对一般。目前，激光式传感器正逐步实现国产自主可控，成本进一步降低，将加快走进千家万户的应用步伐，提升城市燃气安全保障能力，助力燃气监测行业高质量发展。 本白皮书由清华大学合肥公共安全研究院联合安徽理工大学、中国消防协会、公共安全科学技术学会、城市安全科教融合学院等单位共同编制完成。 目 第一章需求与现状 1.1.3我国可燃气体探测器需求旺盛 1.2.1可燃气体探测器产品类型，1.2.2可燃气体探测器产品质量现状， 第二章可燃气体探测器环境适应性测试评价方法10 2.3.1基本原则12 2.3.2测试对象 2.3.3测试方法14 2.3.4结果评价15 第三章可燃气体探测器测评结果及选型建议t.16 3.1家用场景3.1.1家用场景测评结果163.1.2家用场景选型建议173.2工商业场景203.2.1工商业场景测评结果203.2.2工商业场景选型建议213.3地下空间场景3.3.1地下空间场景测评结果3.3.2地下空间场景选型建议...3.4其它建议.28附件A可燃气体探测器类型特点及技术现状31附件B可燃气体探测器环境适应性测试评价过程，37 第一章需求与现状 1.1燃气安全及监测需求分析 1.1.1我国燃气用户规模庞大 我国燃气普及率高，使用规模大。根据住房和城乡建设部发布的《2021年城乡建设统计年鉴》《2021年中国城市建设状况公报》，2021年全国燃气用户共计约3.18亿户，其中天然气用户数量约2.25亿户，覆盖人口4.42亿，且规模稳步增长（如图1-1）：全国燃气管网长度15.22方卫，城气管网长毫9201公里（1-2率1021，域市气及率98.04%：其中气没率 74%，！!中北小、人津公海相附背《中学之改率直过95%公共安全科学技术学 以家发改秀亏让房机域卖设音域合发的」马“公国城市卡出旅划总城02安号专光2125大成市设以上现读康市的台道然气普度率适过85%，中等玻市超安徽 1.1.2我国燃气安全形势严梭 我国燃气安全事故及人员伤亡数量长期处于高位。根据专业研究机构、相关行业协会的统计数据和案例报道，近十年来，我国发生燃气事故年均800余起，伤亡人数年均近1000人，如图1-3和图1-4所示。 注：数据来自知网期刊、中国城市燃气协会《全国燃气事故分新报告》、微信公众号“燃气烯炸”、博燃网等。 家庭与工商用户是燃气安全事故高发场所。根据中国城市燃气协会发布的《全国燃气事故分析报告（2022年全年综述）》，全年共收集到媒体报道的国内（不含港澳台）燃气事故802起，造成66人死亡，487人受伤，用户端（包括工商用户和居民用户）事故数量 总占比为72.3%，死亡人数占比为95.5%，受伤人数占比为94.5%。工商用户特别是餐饮商户事故伤亡率明显偏高，工商用户事故伤亡率约1.47人/起，其中餐饮商户事故伤亡率1.64人/起，居民用户事故伤亡率0.75人/起。 地下空间是燃气爆炸事故的高危场所。据统计，截至2021年底全国燃气管网事故率0.184起/千公里，管网事故数量总占比为26.4%，死亡人数占比为4.5%，受伤人数占比5.3%。我国运营超过20年的城镇老旧管网接近10万公里，大部分的城市燃气管网处于超负荷使用状态，部分管段达到服役年限，燃气管网风险逐渐升高， 1.1.3我国可燃气体探测器需求旺盛研究院 可燃气体探测器是提升燃气安全防范能力的重要手段。在一些发达国家，家用可燃气体探测器普及率达85%以上。以日本为例，理人安全除在公共及大员密集等场所强制安装可燃气体探测器，家庭等非强制安装场所的普及率也接近100%，每年燃气事故数量基本保持在75~120起，其中致命性事故几乎为0。 我国可燃气体探测器安装使用方面不足主要表现在：一是普及率低，据有关报道，我国城市家庭安装可燃气体探测器的比例仅10%左右。二是可燃气体探测器故障率高，2016年哈尔滨市对可燃气体探测器开展了专项普查，在完成普查的3万户家庭中，发现27.5%的探测器不能正常工作。 我国天然气工商用户规模大。根据中国烹饪协会《2022年中国 餐饮大数据白皮书》，我国餐饮门店数量约844万家；另据观研报告网发布的《中国天然气行业竞争现状分析与发展战略预测报告（2022-2029年）》，我国已有天然气相关行业相关企业共有2万余家。2021年，我国修订的新版《安全生产法》规定，“餐饮等行业的生产经营单位使用燃气的，应当安装可燃气体报警装置，并保障其正常使用”。可以预见，我国可燃气体探测器有着旺盛的市场需求，未来将加速普及。 1.2可燃气体探测器发展现状 1.2.1可燃气体探测器产品类型 可燃气体探测器的技术规格与应用领域多样参按照检测原理，探测器主要包括电化学式、催化燃烧式安导体式、红外吸收式、准要求，将探测器分为家用、工商业用两大领域，以及点型、便携武、线型光束等三种主要类型。按照具体产品形态，则有便携式和固定式、独立式和系统式、连续式和间断式、扩散型和吸引型、室内型和室外型等。探测器既可作为独立式产品实现点式报警，也可构成系统式产品实现远程、分布式监测。 可燃气体探测器分类详见表1-1。 1.2.2可燃气体探测器质量现状 国家市场监督管理部局发布的《2022年燃气用相关产品质量国家监督抽查情况通报》显示，在抽查的18个省（市）85家企业生产的85批次家用可燃气体探测器产品中，共发现10批次产品不合格，不合格率为11.8%。抽查重点是对报警动作值、方位、报警重复性、绝缘电阻、电气强度、跌落试验、低浓度运行等12大类项目进行检 验，其中，报警动作值、方位、报警重复性、跌落试验和低浓度运行等项目均发现不合格：不合格产品中，有8批次产品的关键安全项目“报警动作值”不合格。 品质量省级监督抽查情况通报》显示，抽查可燃气体报警仪产品37批次，不合格8批次，不合格产品检出率为21.6%。苏州市市场监替管理局发布的2022年家用可燃气体探测器产品质量市级监督抽查情况公告（第117期）》显示，抽查家用可燃气体探测器产品15批次，不合格4批次，不合格率达到26.67%。不合格原因主要包括：选用价格低质量差的气体传感器，产品性能整体较差；产品出厂检验不严格，产品未进行温度补偿、或补偿参数不到位，产品耐高低温环境性能较差等苏州市市场蓝监督管理局在《2020年第60期家用可燃气体探测器市级产品质量监督抽查情况公告》中明确指出，小型民营企业多聚焦家用可燃气体探测器生产，产品质量方面还有很大的提升空间，尤其通过电商平台获得的样品不合格率高达50% 2022年，北京市市场监督管理局会同北京市计量院对北京市在用的可燃气体检测探测器产品质量进行了抽查检测，抽检对象包含工业企业13家、餐饮门店127家、居民用户101家，累计检测可燃气体探测器726台。结果发现：探测器产品安装、维护、后续检测缺之统一的标准，不利于后续检测、维护：餐饮和居民用户的使用环境充床油烟污，极易导致传感器中毒或失效：家用探测器产品 的选型一般以价格为导向，质量难以保障；部分用户安全意识淡薄为省电甚至断电弃用，进一步增加了风险；随着探测器使用年限的增加，其检定合格率水平呈现明显下降趋势。 1.2.3可燃气体探测器环境适应性分析 可燃气体探测器的工作效能与使用环境条件关联密切。在家用、工商业及地下空间等典型场景下，主要影响因素分析如下： （1）家用场景（如厨房等）。影响因素包括：厨房油烟、水蒸气、粉尘、高温、低温、湿热、酒精、醋、毒性气体等； （2）工商业场景（如厂房、餐饮等）。影响因素包括：高温、低温、湿热、粉尘、酒精、醋、油烟、高浓度气体、毒性气体等； （3）地下空间场景（如窖井等）。影响因素包括：高温、低温、湿热、雨雪冰冻、低浓度运行、毒性气体、粉尘、积水、污泥等。 受环境因素的影响，燃气探测产品可能出现性能下降、寿命缩短、失效等，具体表现为： （1）干扰性气体诱发燃气误（假）报警。受我国餐饮习惯的影响，厨房等场景中往往存在多类干扰性气体，如油烟、酒精、醋酸（醋）、丁烷（打火机气体）、氢气（自热火锅）、空气清新剂成分、油污清洗剂成分、杀虫剂成分等。 （2）复杂应用环境导致探测器件误报。在家庭厨房、餐饮场所等环境中，器件往往面临复杂工况条件，除了高浓度油烟，还包括高低温、高湿、浓尘、水浸等多类物理因素：此外，各类挥发性有 机物均可能导致部分技术规格的探测器误报。 （3）恶劣环境缩短设备使用寿命。传统居民/商用探测器多采用催化燃烧式和半导体式可燃气体传感器，90%以上探测器使用寿命标注为3年，而受环境或器件自身等因素影响，探测器实际寿命往往不达标，功能减弱甚至完全失效。 （4）设备定期校准难以落实。工商业可燃气体探测器检定标准为一年一检，居民用户可燃气体探测器无相关检定规范。虽然大部分探测器自带自检功能，但因实际操作不便，导致无法确定探测器能否正常工作，用气过程中安全隐患持续存在。 综上所述，我国燃气用户规模大，燃气安全形势比较严峻，燃气报警行业具有较大的发展空间。同时国现有可燃气体探测器种类需开展探测器环境影响性能的测试评价，引导社会公众正确合理选择和使用探测器，提高燃气安全使用保障能力，助力燃气监测行业高质量发展。 第二章可燃气体探测器环境适应性测试评价方法 2.1目标和流程 本白皮书聚焦燃气安全防控中最常见的甲烷气体探测领域，针对半导体式、催化燃烧式、红外吸收式、激光式等四类探测器，通过模拟家用、工商业、地下空间等三类典型场景的环境影响因素开展系统的测试分析与性能评价。基本流程如图2-1所示。 2.2典型场景环境影响因素分析 2.2.1家用场景 家用场景主要是厨房环境，根据中国居民烹饪习惯，可燃气体探测器主要面临以下环境影响因素： （1）长期存在着水蒸气、油烟、粉尘等干扰因素： （2）夏季一般伴随着高温情况，出现环境温度超过40C的情况； （3）在烹饪时会存在着乙醇、乙酸等挥发性气体等 2.2.2工商业场景 工商业场景主要包括主业严房，燃气生梓教储存、运输环境，商业餐饮厨房等，燃气体探测器主要面临以下环境影响因素：城市 （1）商业餐饮场景中会长期存在水蒸气、油烟、粉尘、乙醇等干扰因素。 （2）厂房容易出现静电放电、有毒气体干扰、高处跌落等情况。 （3）燃气生产、储存、运输环境易出现高浓度冲击、低浓度长期运行等。 2.2.3地下空间场景 可燃气体探测器安装于地下空间，将主要面临以下影响因素： （1）极端气候环境条件，如夏季的高温、