液氨制冷企業(yè)熱融霜作業(yè)安全探討

張秀華

（山東正信安全評價有限責(zé)任公司，山東 聊城 252000）

1 制冷的基本原理［1-2］

制冷就是使某一空間或某物體達(dá)到低于周圍環(huán)境介質(zhì)的溫度，并維持這個低溫過程。同種物質(zhì)在不同的條件下，由于分子間相互作用及分子運(yùn)動的結(jié)果也會以不同的物理狀態(tài)存在。當(dāng)物質(zhì)在吸熱或放熱時，除了發(fā)生溫度的升高或降低變化外，還有可能發(fā)生狀態(tài)的變化。液氨制冷，是利用液體汽化時的吸熱變成氣體、氣體再冷凝時放熱轉(zhuǎn)化成液態(tài)效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)的。

液體汽化時要吸收熱量，熱量值的大小是由物質(zhì)本身的屬性來決定的。汽化過程，需要持續(xù)不斷地從容器中抽走蒸汽，并使其凝結(jié)成液體后再回到容器中去。

液氨在低溫、低壓下蒸發(fā)，產(chǎn)生冷效應(yīng)，并在常溫、高壓下冷凝，向周圍環(huán)境或冷卻介質(zhì)放出熱量。氨蒸汽在常溫、高壓下冷凝后變?yōu)楦邏阂后w，通過膨脹后其壓力降低，直到蒸發(fā)壓力后才能進(jìn)入容器［1］。液體汽化制冷循環(huán)包括液氨汽化、氨蒸汽升壓、蒸汽冷凝、轉(zhuǎn)化為液體降壓這4個過程。

2 制冷系統(tǒng)簡介

在制冷循環(huán)中，蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥是必不可少的4大部件：

1）蒸發(fā)器：氨低溫蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)制冷。是向外輸送冷量的設(shè)備。

2）壓縮機(jī)：輸送蒸汽。是輸入功的設(shè)備。

3）冷凝器：冷凝成溫度較高的（冷凝溫度）液體。是放出熱量的設(shè)備。

4）節(jié)流閥：液體節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器，同時控制和調(diào)節(jié)氨流量。

直接蒸發(fā)制冷系統(tǒng)簡圖見圖1。

圖1 直接蒸發(fā)制冷系統(tǒng)簡圖

在實(shí)際的制冷系統(tǒng)中，為了提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性，還設(shè)有一些輔助設(shè)備，如氣液分離器、油分離器、油冷卻器、空氣分離器、貯液器、集油器、過濾器以及安全附件、閥門等。

氨制冷是由制冷壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器等設(shè)備、閥件通過管道連接，形成一個密閉的制冷循環(huán)系統(tǒng)。

3 液氨特性

1）液氨的理化性質(zhì)

氣氨相對密度（空氣＝1）：0.590 0；液氨相對密度（水＝1）：0.706 7；

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下沸點(diǎn)-33.4℃，熔點(diǎn)-77.7℃；爆炸極限15.7%～27.4%；極易溶于水，1體積的水可以溶解600體積的氨氣。

2）危險(xiǎn)特性［3］

液氨為液化狀態(tài)的氨氣，又稱為無水氨，是一種無色液體，具有毒性、腐蝕性，且容易揮發(fā)。

液氨遇高熱，容器內(nèi)壓力增大，有開裂和爆炸的危險(xiǎn)。一旦泄漏到空氣中，馬上形成氣態(tài)氨氣。氨氣與空氣或氧氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。

氨氣能傷害濕皮膚、黏膜和眼睛，不慎吸入，可引起嚴(yán)重咳嗽、支氣管痙攣、急性肺水腫，甚至?xí)斐墒骰蛑舷⑺劳?。氨氣對人體的危害見表1。

表1 氨氣對人體的危害

4 事故多發(fā)部位和環(huán)節(jié)

1）制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝施工環(huán)節(jié)，特別是改造和拆除施工環(huán)節(jié)；

2）充注氨、融霜、檢維修和外來施工等作業(yè)環(huán)節(jié)；

3）制冷壓縮機(jī)、壓力容器（貯氨罐等）、壓力管道、閥門、儀表等部位。

5 融霜作業(yè)簡介

液氨制冷企業(yè)為了使設(shè)備安全運(yùn)行，延長設(shè)備的使用壽命，增加冷庫運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，要定期對蒸發(fā)器除霜，且規(guī)范操作。

1）定義：將壓縮機(jī)排出的高溫制冷劑氣體引入蒸發(fā)器內(nèi)，利用過熱蒸汽冷凝所放出熱量來融化蒸發(fā)器外表面的霜層，同時蒸發(fā)器內(nèi)原有的積油在壓差的作用下排走。這種方法融霜時間短，勞動強(qiáng)度低，除霜效果好。但操作比較復(fù)雜，能量損失大，對庫溫有較大影響。

2）作業(yè)要求：熱氨融霜作業(yè)時，應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)操作規(guī)程要求排凈蒸發(fā)器內(nèi)的液氨。

6 典型案例分析

1）事故經(jīng)過：上海翁牌冷藏實(shí)業(yè)有限公司于2013年8月31日發(fā)生氨泄漏事故，共造成15人死亡、7人重傷、18人輕傷。

2）事故發(fā)生的直接原因：熱氨融霜作業(yè)過程中未嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，融霜作業(yè)前蒸發(fā)器內(nèi)的液體未徹底排放干凈，引入高溫制冷劑后蒸發(fā)器內(nèi)液氨急劇膨脹，造成氨泄漏。

3）間接原因：上海翁牌冷藏實(shí)業(yè)有限公司違規(guī)設(shè)計(jì)、施工和生產(chǎn)，主體建筑竣工驗(yàn)收后擅自改變功能布局，存在安全設(shè)施不齊全、操作規(guī)程不健全、人員安全培訓(xùn)不到位、特種作業(yè)人員未取證上崗等管理缺陷。

7 融霜作業(yè)安全要求

1）融霜前準(zhǔn)備工作

融霜頻次應(yīng)根據(jù)氣侯條件以及產(chǎn)品出入量而定，融霜在未結(jié)成冰之前進(jìn)行，保證庫房蒸發(fā)器發(fā)揮最大制冷效率，降低制冷能耗。該項(xiàng)作業(yè)在庫房貨物出庫或轉(zhuǎn)庫后進(jìn)行。尤其是使用頂排管式蒸發(fā)器的庫房，如果庫內(nèi)有貨物，應(yīng)在貨物上加蓋帆布，地面上鋪席子等防水材料，以防將貨物弄臟及地面結(jié)冰。冷風(fēng)機(jī)的熱氨融霜一般都伴有水融霜過程，融霜用水溫度一般控制在18℃～20℃。

2）融霜前檢查

檢查排液桶的液位（不高于40%）和壓力。必要時，先進(jìn)行排液和減壓，使排液桶處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。

檢查融霜水箱的水量。

3）融霜操作步驟

熱氨融霜時，提前15min關(guān)閉調(diào)節(jié)站供液閥，然后關(guān)閉蒸發(fā)器對應(yīng)的回氣閥，斷開冷風(fēng)機(jī)電源。

打開排液桶的降壓閥和進(jìn)液閥、分調(diào)節(jié)站的排液閥，接通氨液回路。注意排液桶的降壓閥開啟度不易太大。

緩慢打開熱氨融霜閥，向蒸發(fā)器內(nèi)供熱氨。注意調(diào)節(jié)站排液集管的壓力表，其壓力達(dá)到0.58MPa（不能超過0.60MPa）后再打開分調(diào)節(jié)站的排液閥和排液桶的進(jìn)液閥。排液桶內(nèi)貯氨量不得超過80%。

當(dāng)蒸發(fā)器管壁上霜層開始融化脫落時，打開蒸發(fā)器對應(yīng)的融霜水路閥門，開啟融霜水泵，調(diào)節(jié)和檢查融霜水量，避免接水盤內(nèi)融霜水外溢。水融霜一般不超過30min。融霜30min后，關(guān)閉融霜水路閥門。延遲5min后，關(guān)閉熱氨融霜閥、調(diào)節(jié)站上的排液閥和排液桶進(jìn)液閥，熱氨融霜工作完成。

在恢復(fù)冷庫工作時，應(yīng)緩慢開啟分調(diào)節(jié)站的回氣閥，使排管、蒸發(fā)器內(nèi)的壓力降低。當(dāng)降至接近系統(tǒng)蒸發(fā)壓力時，開啟分調(diào)節(jié)站的供液閥，開啟冷風(fēng)機(jī)，恢復(fù)正常制冷狀態(tài)，并做好融霜記錄。

4）注意事項(xiàng)

在進(jìn)行熱氨融霜時，不得隨意調(diào)整熱氨總管上的恒壓閥，更不得采取人為升高冷凝壓力或關(guān)閉調(diào)節(jié)站排液閥（所謂的閉路融霜）的方式來加快融霜速度。

無論采用何種融霜操作，嚴(yán)禁一邊融霜一邊打冷。否則，蒸發(fā)器集管或回氣管道易發(fā)生“液爆”現(xiàn)象。

水融霜過程中，要保證水的壓力，避免局部水量不足而結(jié)冰，造成冰堵。

注意檢查融霜排水情況，防止下水道堵塞，沖霜水溢出水盤而淋壞貨物。冷風(fēng)機(jī)水盤內(nèi)和庫內(nèi)不得有積水。

水融霜完畢，一定要關(guān)好相關(guān)閥門，低溫庫要放掉水融霜水管內(nèi)的積水。

采取人工方式除霜時，只能掃霜或用木片等刮霜，嚴(yán)禁采用錘擊、鎬刨和用銳器刮霜。

8 結(jié)論

在液氨制冷企業(yè)采用熱氨融霜作業(yè)方式，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，只要嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，是可控的，也是切實(shí)可行的。

［1］ 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/T 30134-2013冷庫管理規(guī)范［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

［2］ 國家商務(wù)部.SB/T 11091-2014冷庫節(jié)能運(yùn)行技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

［3］ 工業(yè)和信息化部.HG/T 4686-2014液氨泄漏的應(yīng)急處理方法［S］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.