液氨氣化站的安全設(shè)計要點

曹海霞

(寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，上海201900）

液氨氣化站的安全設(shè)計要點

曹海霞

(寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，上海201900）

近期液氨安全事件頻發(fā)，究其原因均由液氨泄漏而造成，液氨一旦泄漏，后果十分嚴(yán)重，因此液氨氣化站的安全設(shè)計至關(guān)重要。通過系統(tǒng)分析液氨氣化站設(shè)計流程，明確液氨設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)并提出對策，力爭從源頭避免液氨泄漏和爆炸事故的發(fā)生，保證人民生命和財產(chǎn)安全。

液氨；拉斷閥；液體裝卸臂；充裝；防火堤；過流閥；濃度檢測

1 引言

氨在食品、化工、冶金等各行業(yè)用途廣泛，但這一兩年連續(xù)發(fā)生的液氨泄漏事故給我們敲響了警鐘。

2013年6月3日，吉林寶源豐禽業(yè)有限公司發(fā)生特別重大火災(zāi)爆炸事故，事故造成121人死亡。事故直接原因是電氣線路短路，引燃周圍可燃物。當(dāng)火勢蔓延到氨設(shè)備和氨管道區(qū)域，燃燒產(chǎn)生的高溫導(dǎo)致氨設(shè)備和氨管道發(fā)生物理爆炸，大量氨氣泄漏，介入了燃燒。該公司制冷系統(tǒng)的設(shè)備及管線系事故企業(yè)自行購買，在未進(jìn)行系統(tǒng)工程設(shè)計的情況下，由個人完成安裝施工。

2013年8月31日上海翁牌冷藏實業(yè)有限公司發(fā)生氨泄漏事故，造成15人死亡。事故發(fā)生的直接原因是：作業(yè)人員嚴(yán)重違規(guī)采用熱氨融霜方式，導(dǎo)致發(fā)生液錘現(xiàn)象，壓力瞬間升高，致使存有嚴(yán)重焊接缺陷的單凍機回氣集管管帽脫落，造成氨泄漏。管理原因是：該公司違規(guī)設(shè)計、施工和生產(chǎn)等。

以上兩個事故，氨的危險性讓我們不得不加倍提高警惕。我們必須從源頭開始杜絕液氨事故再次發(fā)生，下面根據(jù)項目經(jīng)驗，從設(shè)計角度總結(jié)液氨站的安全設(shè)計。

氨是無色氣體，具有強烈的刺激性氣味，具有堿性。氨極容易液化。氨在空氣中不燃燒，但在純氧中能穩(wěn)定燃燒。常溫常壓下，在空氣中的爆炸范圍是15.0%～28.0%。常溫常壓下，1體積水約溶解700體積的氨。氨有毒，具有強烈的刺激性氣味。氨允許極限濃度為28×10-6。氨的濃度為（400～700）×10-6時，能刺激眼、鼻、咽喉粘膜，危險濃度約為1700× 10-6，致命濃度為5000×10-6以上。氨刺激呼吸器官，引起窒息，傷害視力，導(dǎo)致惡心、支氣管炎，接觸液態(tài)氨還會造成炎癥和凍傷。同時氨有很強烈的腐蝕性。

氨用于制氨水、液氨、氮肥（尿素、碳銨等）、硝酸、銨鹽、純堿，廣泛應(yīng)用于化工、輕工、化肥、制藥、合成纖維、塑料、染料、制冷劑等。在冶金行業(yè)氨氣常用于帶鋼表面處理。

2 安全設(shè)計要點

2.1 液氨站的布置

《建筑設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定了乙類液體儲罐區(qū)(氨的火災(zāi)危險性為乙類)與建筑物的防火間距，乙類液體儲罐之間的防火間距，乙類儲罐與其泵房、裝卸鶴管的防火間距，乙類儲罐與鐵路、道路的防火間距等。與液氨有關(guān)的站房的安全距離應(yīng)按此執(zhí)行。

《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定了乙類儲罐與相鄰工廠或設(shè)施的防火間距、可燃液體儲罐外壁與同類企業(yè)及油庫的防火距離。與液氨有關(guān)的站房的安全距離同時應(yīng)按此規(guī)范執(zhí)行。

目前暫時沒有液氨站內(nèi)布置的規(guī)范，可以在執(zhí)行上述兩個規(guī)范的基礎(chǔ)上，參照《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》中關(guān)于液化石油氣站的布置進(jìn)行設(shè)計。

2.2 按工藝流程考慮的安全措施

2.2.1 卸車

《國務(wù)院安委會辦公室關(guān)于進(jìn)一步加強危險化學(xué)品安全生產(chǎn)工作的指導(dǎo)意見》（安委辦〔2008〕26號）中指出，在危險化學(xué)品槽車充裝環(huán)節(jié)，推廣使用萬向充裝管道系統(tǒng)代替充裝軟管，禁止使用軟管充裝液氯、液氨、液化石油氣、液化天然氣等液化危險化學(xué)品。

2.2.2 液氨儲罐

液氨貯罐中液氨充裝量不應(yīng)大于容器的85%。

液氨儲罐四周應(yīng)設(shè)置不燃燒體防火堤（圍堰），防火堤的設(shè)計除應(yīng)滿足《建筑設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定的要求外，同時應(yīng)滿足當(dāng)罐區(qū)內(nèi)最大的1個液氨儲罐完全泄漏采用噴水方式吸收時需要的最大吸收量，并考慮一定的安全系數(shù)。

為避免液氨泄漏，污染雨排水系統(tǒng)，需在防火堤的排水管道上設(shè)置閥門等封閉、隔離裝置。正常狀態(tài)時閥門關(guān)閉。

2.2.3 氣化系統(tǒng)

為確保安全，液氨氣化通常采用水浴方式，需控制水浴溫度不超過50℃。

2.2.4 管道及附件

對可能存在液相的氨氣管道要考慮溫度變化時管道內(nèi)部膨脹產(chǎn)生的壓力增加對管道應(yīng)力的變化，通常的采用的方法有：①管道涂保護(hù)層，防止太陽光照射時的溫升；②能過增設(shè)旁通閥卸至泄氨池；③管道安裝安全閥。通常站內(nèi)液氨和氨氣管道都采用保溫層隔熱，保溫材料需選擇氧指數(shù)不小于32的難燃材料。

在液氨出口總管上安裝過流閥，當(dāng)下游管路破裂或非正常過量排放時，關(guān)閉管路以阻止系統(tǒng)介質(zhì)失控排放，避免液氨大量泄漏損失、保證系統(tǒng)安全。

管道的支架在設(shè)計時要考慮地面沉降等對管道可能產(chǎn)生不利應(yīng)力的因素，以保證管道的安全。通常的解決辦法有：①采用彈簧支架；②管道與貯罐之間采用軟管相連；③采用彎頭。

液氨及氨氣管道法蘭的墊片采用不銹鋼金屬纏繞墊，壓力等級應(yīng)高于設(shè)計壓力。

系統(tǒng)配置可靠的氮氣吹掃措施，保證系統(tǒng)初次通氣或系統(tǒng)重新啟動時的安全。

2.2.5 整個站區(qū)

在站區(qū)設(shè)置氨氣濃度檢測裝置，當(dāng)氨濃度超過20 mg時報警。氨氣泄漏報警儀的位置安裝在泄漏源的上方1.25±0.75 m。

在站區(qū)設(shè)置風(fēng)向標(biāo)，萬一發(fā)生泄漏時，方便現(xiàn)場人員向上風(fēng)側(cè)撤離。

現(xiàn)場設(shè)置若干臺洗眼器，保護(hù)半徑不超過15 m，在萬一發(fā)生液氨泄漏眼睛受到刺激時，可以即時清洗，幫助現(xiàn)場人員安全撤離。

站區(qū)按防雷設(shè)計《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》中“第二類防雷建筑物”的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)需考慮涂防火涂料的防護(hù)。

3 安全管理

在《危險化學(xué)品重大危險源辨識》（GB 18218-2009）中規(guī)定當(dāng)氨的儲存臨界量達(dá)到10 t時，就定義為重大危險源。相應(yīng)需在管理上采取更嚴(yán)格的措施。

4 結(jié)語

在寶鋼軋鋼系統(tǒng)液氨站的設(shè)計處處遵循上面的各條原則，加上用戶的標(biāo)準(zhǔn)化管理，該站運行至今已有5年時間，未發(fā)生任何安全事故。

相信從設(shè)計開始就謹(jǐn)慎對待氨這種危險化學(xué)品，就能從源頭上防范各種氨事故的發(fā)生，有效保護(hù)工作人員生命安全和企業(yè)財產(chǎn)。

[1]劉秀喜，林明喜，薛成山.高純氣體的性質(zhì)、制造和應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，出版年.

[2]吉林省長春市寶源豐禽業(yè)有限公司“6·3”特別重大火災(zāi)爆炸事故調(diào)查報告[EB/OL].http://www.chinasafety.gov.cn/newpage/Contents/ Channel_5498/2013/0711/212466/content_212466.htm.

[3]國務(wù)院安委會對上?！?·31”重大氨泄漏事故調(diào)查處理結(jié)果作出批復(fù)[EB/OL].http://www.chinasafety.gov.cn/newpage/Contents/ Channel_5498/2013/0913/219747/content_219747.htm.

Key Points in Safety Design of Liquid Ammonia Vaporizing Station

CAO Haixia
(Baosteel Engineering&Technology Group Co.,Ltd.,Shanghai 201900,China)

The frequent happening of liquid ammonia accidents recently were mainly caused by leakage of liquid ammonia.The severe consequences make it critical for the safety design of liquid ammonia vaporizing station.Through systematical analysis of the designing procedure of liquid ammonia vaporizing station,key points in the designing were clarified and design options proposed,to prevent occurrence of liquid ammonia leakage and explosion accidents and protect people’s lives and properties.

liquid Ammonia；abruption valve;liquid handling arm;filling;fire dike;excess flow valve;concentration detection

TB664

B

1006-6764(2014)04-0019-02

2014－01－17

曹海霞（1978-），女，2002年畢業(yè)于同濟大學(xué)供熱空調(diào)與燃?xì)夤こ虒I(yè)，工程師，現(xiàn)從事燃?xì)狻崃υO(shè)計及相關(guān)工作。