吳鵬

【摘 要】隨著火力發(fā)電廠脫硝改造工程的逐步投入，氨區(qū)的安全管理問題也越來越突出，特別是今年連續(xù)發(fā)生多起因液氨泄漏導(dǎo)致的重特大人身死亡事故之后，如何保證氨區(qū)的人身、設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行已經(jīng)引起火電系統(tǒng)安全管理人員的高度重視，本文重點(diǎn)對氨區(qū)的總體布置、接卸安全、儲罐及附屬設(shè)施的選擇以及消防、防靜電系統(tǒng)的設(shè)置進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】氨區(qū)；安全；中毒

按照國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃中對電力系統(tǒng)煙氣脫硝工程的相關(guān)要求，在役及新建火力發(fā)電廠都進(jìn)行了低氮燃燒器及脫硝工程改造，部分火力發(fā)電廠采用了液氨法作為提供氨氣的手段，并投資興建液氨儲存區(qū)及其配套設(shè)施。

近幾年發(fā)生了多起因液氨泄漏造成的重特大人身死亡事故，特別是今年6月3日吉林寶源豐禽業(yè)公司由于液氨泄漏引發(fā)爆炸及大火，共造成121人死亡以及上海翁牌冷藏實(shí)業(yè)公司液氨泄漏造成15人死亡，也為如何保證火力發(fā)電廠液氨儲存區(qū)安全提出了更高的要求。

托克托電廠從2011年開始進(jìn)行機(jī)組脫硝工程改造，2012年底氨區(qū)正式投入運(yùn)行，結(jié)合近一年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)以及中國大唐集團(tuán)對防止氨區(qū)液氨泄漏方面的管理規(guī)定對氨區(qū)的安全保證措施進(jìn)行簡要分析。

一、 氨的理化特性

氨是一種無色氣體，有強(qiáng)烈的刺激性氣味，分子量17.03，標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度0.7081kg/m3，沸點(diǎn)為-33.35℃，自燃點(diǎn)651.11℃，與空氣混合物爆炸極限15.7～27.4% （最易引燃濃度17%），按火災(zāi)危險(xiǎn)性分類規(guī)定，屬乙A類可燃?xì)怏w。氨極易溶于水，常溫常壓下1體積水可溶解700倍體積氨。

氨具有揮發(fā)性、毒性和強(qiáng)堿性（pH在10左右），對眼、呼吸道粘膜有強(qiáng)烈刺激和腐蝕作用，可導(dǎo)致人體呼吸困難、昏迷、休克甚至死亡，其短時(shí)間接觸容許濃度30mg/m3，半致死濃度1390mg/m3，即刻致死濃度3500mg/m3，根據(jù)相關(guān)資料及理論計(jì)算可知：加壓后的液氨泄漏強(qiáng)度很大，且迅速氣化并向四周擴(kuò)散。按DN80管道5mm法蘭間隙圓周泄漏計(jì)算，20℃時(shí)泄漏速度約為1.8t/min；據(jù)計(jì)算，靜風(fēng)條件下20噸液氨泄漏擴(kuò)散后的致死濃度半徑約為80m，隨著氨快速蒸發(fā)并隨氣流擴(kuò)散，其影響范圍可達(dá)近1000米。

氨氣密度比空氣輕，但是液氨泄漏時(shí)并不會迅速向上飄散，而是吸收空氣中的水，并會膨脹850 倍，形成“氨霧”，會在地面滯留。液氨在揮發(fā)過程中吸收大量熱量，使得泄漏點(diǎn)附近的氣溫急劇降低，達(dá)到冰點(diǎn)以下，事故搶險(xiǎn)過程中如果防護(hù)不當(dāng)，則有可能被凍傷

二、 液氨儲存區(qū)總體布置

按照要求氨區(qū)應(yīng)集中布置在廠區(qū)全年風(fēng)向的最小頻率的上風(fēng)向，如受廠區(qū)地域限制必須布置在其他建筑物周邊的，必須滿足《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第4.1.9條之規(guī)定，氨區(qū)與其他建筑物保持不少于100米的安全防爆距離。

氨區(qū)周邊絕對不應(yīng)有住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)等人員密集場所，包括飲用水源地等可能危及大量人員的重點(diǎn)部位。同時(shí)氨區(qū)也不應(yīng)距離主要廠區(qū)過遠(yuǎn)，氨區(qū)如果遠(yuǎn)離生產(chǎn)區(qū)域，不利于日常運(yùn)行值班、檢修維護(hù)等日常管理工作，同時(shí)不利于氨區(qū)的保衛(wèi)以及應(yīng)急救援工作，氨區(qū)與主要廠區(qū)的距離應(yīng)保證在消防車輛、救援車輛能夠在10分鐘左右能夠到達(dá)的區(qū)域?yàn)楹谩?/p>

液氨儲存區(qū)應(yīng)被列為重點(diǎn)保衛(wèi)部位，設(shè)置專人進(jìn)行值班，裝設(shè)足夠數(shù)量的攝像頭，防止人員進(jìn)入氨區(qū)進(jìn)行破獲行為，氨區(qū)圍墻應(yīng)不低于2.2米。

三、 液氨的接卸安全

液氨在儲罐內(nèi)以及轉(zhuǎn)換為氣氨輸送至反應(yīng)區(qū)的管道相對是比較安全的，氨區(qū)發(fā)生泄漏可能性最大的還是在接卸環(huán)節(jié)，部分電廠的液氨接卸接口采用了金屬軟管的方式，事實(shí)證明金屬軟管破裂造成液氨泄漏主要原因，氨區(qū)液氨接卸必須采用萬向充裝接口，盡量減少充裝管道的應(yīng)力，保證接卸的基本安全。

液氨的采購、運(yùn)輸盡量能夠就近進(jìn)行，縮短液氨的運(yùn)輸路線長度，避免液氨在運(yùn)輸途中可能發(fā)生的危險(xiǎn)隱患，而且液氨作為危險(xiǎn)化學(xué)品在運(yùn)輸過程中受到的限制較多，夏季為防止罐車收到太陽暴曬而發(fā)生超壓，一般選擇早晚進(jìn)行運(yùn)輸，冬季特別是北方地區(qū)，可能會受到冰雪天氣的影響，液氨運(yùn)輸?shù)木嚯x越長越容易發(fā)生意外。

接卸區(qū)也必須裝設(shè)消防噴淋系統(tǒng)，一旦接卸管道發(fā)生泄漏，應(yīng)能夠迅速聯(lián)鎖投入消防噴淋進(jìn)行稀釋、吸收。接卸管道上的觀察窗也是容易發(fā)生泄漏的危險(xiǎn)部位，一旦破裂可能會造成大量液氨泄漏，因此液氨罐車必須設(shè)有緊急切斷裝置、流速高保護(hù)，以及能夠遠(yuǎn)距離操作的閥門，液氨儲罐進(jìn)口管道應(yīng)裝設(shè)逆止閥，一旦在接卸過程中發(fā)生泄漏能夠迅速切斷。

液氨的接卸前應(yīng)認(rèn)真檢查接地裝置工作是否良好，接卸時(shí)要核對液氨運(yùn)輸資質(zhì)、手續(xù)，并對接卸人員進(jìn)行安全交底簽字，液氨車輛進(jìn)入廠區(qū)前，應(yīng)通知本廠消防部門。檢查氨車是否裝有阻火器，氨車停穩(wěn)后應(yīng)進(jìn)行可靠制動，在后輪前后放置防溜車裝置，卸車結(jié)束后再次利用檢測進(jìn)行檢測，確定無液氨殘留后再啟動車輛。

四、液氨儲罐及其附屬設(shè)備的材質(zhì)選擇

液氨儲罐采用Q345R壓力容器專用鋼材制作，此種類型鋼材一般不低于-20℃，我國北方嚴(yán)寒地區(qū)冬季最冷月日最低平均溫度可能會低于-20℃，部分地區(qū)極端最低溫度可能會低于-40℃，Q345R型鋼材在低溫下可能會發(fā)生脆性轉(zhuǎn)變，一旦受到?jīng)_擊或其他外力作用，可能造成重大事故，因此在北方地區(qū)應(yīng)根據(jù)本地最冷月日最低平均溫度決定鋼材選用型號，嚴(yán)寒地區(qū)應(yīng)選用Q345RD型低溫鋼作為儲罐材料，對應(yīng)已選用Q345R型鋼材的應(yīng)要求廠家出具抗低溫沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

從統(tǒng)計(jì)以往氨泄漏事故發(fā)生原因的頻次看，卸車軟管破裂占大多數(shù)，其次是法蘭、閥門損壞。目前火電廠液氨區(qū)發(fā)生嚴(yán)重泄漏風(fēng)險(xiǎn)的部位在卸料接口、以及與液氨儲罐直接連接的第一道法蘭、閥門。一般液氨儲罐設(shè)計(jì)壓力不高于2.16Mpa，儲罐附屬法蘭、閥門、管道的壓力等級通常按照2.5Mpa選用，為保證液氨儲存的安全性，與儲罐相連接的第一道法蘭、閥門及其附件等按照提高一個(gè)壓力等級選用，即選用4.0Mpa，其他管道、閥門壓力等級不低于2.5Mpa。

與液氨儲罐本體連接的閥門（包括）排污閥應(yīng)按照雙閥設(shè)置，第一道閥門為手動門并盡量靠近罐體，第二道閥門為故障安全性氣動閥門，能夠與相關(guān)保護(hù)進(jìn)行聯(lián)鎖，在發(fā)生異常時(shí)能夠自動隔離液氨儲罐。

五、氨區(qū)消防噴淋系統(tǒng)的設(shè)置

由于氨極易溶于水，1體積的水可以溶解700倍體積的氨氣，所以要充分利用氨的特性，利用消防噴淋系統(tǒng)加強(qiáng)對泄漏液氨、氨氣的吸收，同時(shí)合理、完善的氨區(qū)消防噴淋系統(tǒng)設(shè)置也是確保氨區(qū)安全的重要保證。

氨區(qū)消防噴淋系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置有地下消火栓、特殊水消防系統(tǒng)以及罐體噴淋降溫系統(tǒng)，在發(fā)生氨系統(tǒng)泄露的情況下，一般地下消火栓以及消防噴淋系統(tǒng)回同時(shí)投入，為避免各系統(tǒng)之間水源充足供應(yīng)，各系統(tǒng)有必要分開設(shè)置，即地下消火栓可取自廠區(qū)低壓消防水系統(tǒng)，特殊水消防系統(tǒng)可取自廠區(qū)特殊消防水泵房或者高壓消防水系統(tǒng)，罐體噴淋降溫系統(tǒng)可取自廠區(qū)工業(yè)水系統(tǒng)。

如果氨區(qū)場地允許的話，可以考慮在氨區(qū)旁單獨(dú)設(shè)置消防水泵池及消防水泵房，既可以由廠區(qū)消防水供水也可以由氨區(qū)消防泵房供水，避免了消防水泵故障造成的氨區(qū)消防水系統(tǒng)停運(yùn)，進(jìn)一步提高消防水系統(tǒng)的可靠性。

氨區(qū)消防水系統(tǒng)必須設(shè)置環(huán)路，在某部分管路發(fā)生滲漏需要進(jìn)行檢修的情況下能夠部分隔離，充分保證氨區(qū)消防水系統(tǒng)的可靠性，如需要停用氨區(qū)消防水系統(tǒng)，必須進(jìn)過嚴(yán)格審批，并限時(shí)恢復(fù)。

液氨儲罐區(qū)、轉(zhuǎn)換區(qū)、卸料區(qū)都應(yīng)在消防噴淋系統(tǒng)的覆蓋范圍內(nèi)，儲罐區(qū)一般露天布置，可以在儲罐區(qū)頂棚上設(shè)置環(huán)形水幕噴淋，用于全面吸收空氣中逃逸的氨氣，充分保證氨區(qū)值班、搶險(xiǎn)救援以及周邊人員的人身安全。

冬季北方寒冷地區(qū)的水系統(tǒng)防凍也是影響氨區(qū)消防水系統(tǒng)可靠性的重要問題。北方氨區(qū)地下消防水管道必須有足夠的地埋深度，保證消防水管道在凍土層之下，地上管道及雨淋閥系統(tǒng)必須采用可靠的伴熱，如果采用電伴熱方式必須采用防爆型設(shè)計(jì)，避免伴熱電纜因絕緣破損造成接地，產(chǎn)生火花。

六、氨區(qū)防雷、防靜電措施

氨區(qū)入口外必須設(shè)置人體靜電釋放裝置，在值班、檢修人員進(jìn)行入氨區(qū)前觸摸釋放人體靜電。

氨區(qū)及氨輸送管道法蘭必須全部采用金屬跨接線，保證管道電阻低于0.03Ω。由于氨可以與銅、錫等金屬發(fā)生反應(yīng)，所以為避免金屬跨接線受到氨氣的腐蝕，可以采用鍍鋅扁鋼或者鍍鋅圓鋼。

由于卸料系統(tǒng)彎頭較多，流速較高，易產(chǎn)生靜電集聚，因此卸料區(qū)萬向充裝系統(tǒng)的卸料臂兩端必須可靠接地。

氨區(qū)所有電氣設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、熱控表計(jì)、盤柜等必須采用防爆設(shè)計(jì)，防爆結(jié)構(gòu)選用隔爆（Ex-d），防爆等級不低于IIAT1。

在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對氨區(qū)防雷設(shè)施保護(hù)范圍進(jìn)行核算， 附近高大建筑物防雷設(shè)施的保護(hù)范圍不能覆蓋氨區(qū)時(shí)，應(yīng)對氨區(qū)單獨(dú)設(shè)置防雷系統(tǒng)。必要時(shí)應(yīng)由本省、自治區(qū)氣象主管部門下屬的防雷檢測中心對氨區(qū)防雷性能、接地電阻等進(jìn)行檢測，并出具檢驗(yàn)報(bào)告。

七、加強(qiáng)氨區(qū)安全管理的必要性

氨泄漏引起人員中毒是造成人員傷亡的主要原因，其次是火災(zāi)和爆炸，目前國內(nèi)與液氨有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范、管理標(biāo)準(zhǔn)主要針對防火和防爆，對氨泄漏中毒的防范與采取的措施沒有明確的規(guī)定和要求，鑒于目前國內(nèi)頻頻發(fā)生的氨泄漏事故，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)火電廠氨區(qū)的安全設(shè)計(jì)、氨裝卸、儲存及使用的安全管理，充分保證氨區(qū)人身及設(shè)備安全。