火力發(fā)電廠中液氨區(qū)火災(zāi)特點及消防審核要點

李坤澤

【摘要】火力發(fā)電作為我國主要的發(fā)電方式，對煤的燃燒量非?？捎^，因而需要經(jīng)過脫銷工藝降低污染物的排放。目前普遍應(yīng)用的SCR脫銷方法在以液氨為原料的同時，存在的火災(zāi)風險也不容忽視。液氨罐區(qū)發(fā)生火災(zāi)后極易引起爆炸，并且具有腐蝕性和劇毒性，施救難度大，損失范圍廣。為確?；鹆Πl(fā)電廠的安全運作，消防部門應(yīng)加強對液氨罐區(qū)相關(guān)設(shè)施系統(tǒng)的審核，防止液氨泄露，并提高工作人員的消防安全意識。

【關(guān)鍵詞】火力發(fā)電；液氨區(qū)；火災(zāi)；消防；審核

前言

相對于新型的發(fā)電方式，火力發(fā)電可以充分利用我國的煤炭優(yōu)勢，開發(fā)技術(shù)成熟，成本費用相對更低。但火力發(fā)電的問題在于容易對環(huán)境造成污染，產(chǎn)生NOx，因此需要經(jīng)過煙氣脫銷工藝減少污染物的排放量。目前普遍應(yīng)用的SCR脫銷工藝以液氨為重要原料，而液氨具有劇毒性和腐蝕性，且與空氣結(jié)合后易引發(fā)火災(zāi)、爆炸事故，損失嚴重，所以液氨區(qū)的消防安全問題必須受到充分的重視。特別是近幾年各地危化品火災(zāi)、爆炸事故的發(fā)生著實給人敲響了警鐘，加強消防審核對確保火電廠安全生產(chǎn)、保護人民生命財產(chǎn)至關(guān)重要。

一、火力發(fā)電廠脫銷工藝概述

火力發(fā)電廠是電力發(fā)展的生力軍，在我國建設(shè)和諧社會、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的大背景下，發(fā)電的節(jié)能減排工作也受到前所未有的關(guān)注。2014年和2015年間，我國火力發(fā)電項目呈現(xiàn)持續(xù)增長態(tài)勢，且增速顯著。與此同時，電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整過程中已將節(jié)能減排作為重要方向，關(guān)閉低能效、高污染的火電機組，減少污染物的排放是企業(yè)今后的一項關(guān)鍵任務(wù)。

1、火力發(fā)電廠設(shè)立脫銷工藝的必要性

氮氧化物NOx是主要的大氣污染源之一，且多來自煤炭的直接燃燒?；鹆Πl(fā)電廠作為我國的燃煤大戶，必須高度重視NOx的排放問題。近年來我國節(jié)能減排力度顯著提升，例如與2009年相比，2011年頒布的《火電廠大氣污染物排放標準（二次征求意見稿）》對火力發(fā)電廠脫銷減排的要求更加嚴格。這就需要發(fā)電廠能夠深刻理解減少污染物排放的必要性和緊迫性，不僅要對新建的發(fā)電機組配套脫銷裝置，更不能忽視原有機組的脫銷改造。

2、火力發(fā)電廠脫硝的工藝方法

降低NOx排放主要有兩種方法，一是低NOx燃燒技術(shù)，即在燃燒過程中控制NOx。二是煙氣脫硝技術(shù)，即對已生成的NOx進行處理。但低NOx燃燒技術(shù)有其自身的局限性，因而煙氣脫硝處理尤為必要。在多種煙氣脫硝方法中，SCR的技術(shù)優(yōu)勢非常突出。SCR法所使用的脫銷裝置結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠性高，脫硝率可達80～90%，二次污染較小，技術(shù)成熟。相比之下，非催化還原法（SNCR）脫硝率明顯低于SCR法，且易造成二次污染。

目前SCR法已成為國內(nèi)火力發(fā)電廠首選的煙氣脫硝技術(shù)，液氨正是脫硝系統(tǒng)重要的還原劑，可以說還原劑是脫硝系統(tǒng)最主要的消耗品。使用液氨作為還原劑不僅工藝簡單，運輸成本也較低，但對脫硝系統(tǒng)的安全性能要求極高，因為液氨屬于GB12268-90規(guī)定的危險品，具有刺激性氣味，可與空氣結(jié)合變?yōu)榘睔獠⒀杆倥蛎?，存在火?zāi)、爆炸的風險。

二、火力發(fā)電廠液氨區(qū)火災(zāi)特點

按照我國《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，氨氣與空氣混合物的爆炸極限是15.7～27.4%，屬于乙類可燃氣體。而液氨屬于28℃≤閃點45℃的乙A類可燃液體[1]。另外，按照我國《重大危險源辨識標準》的要求，氨的臨界量為10t，火力發(fā)電廠的液氨儲罐容積已超過臨界量，明顯屬于重大危險源，必須嚴防火災(zāi)、爆炸事故。

1、火災(zāi)爆炸風險高

火力發(fā)電廠中，液氨儲罐的火災(zāi)爆炸性風險很高。易燃易爆液體儲罐區(qū)是火災(zāi)爆炸事故的多發(fā)區(qū)，這主要是由于易燃易爆液體本身固有的危險性以及儲存安全設(shè)施不健全和安全管理不利造成的。氨本身屬于劇毒物質(zhì)，液氨還具有強烈的揮發(fā)性，與空氣接觸后迅速形成霧狀氨氣。當空氣中的氨氣濃度達到15.7～27.4%時，遇明火將可能引發(fā)爆炸，如蒸氣云爆炸和沸騰液體擴展蒸氣爆炸，特別是后者，這種災(zāi)害形式是在儲罐受熱或系統(tǒng)突然失效，液體瞬時泄漏汽化并遇點火源而發(fā)生，具有突發(fā)性且后果嚴重。火力發(fā)電廠內(nèi)液氨罐區(qū)不僅儲量大，很多電廠歷史悠久，設(shè)備相對陳舊，液氨罐極有可能發(fā)生氨氣泄露，在近年來的重大事故中，其泄露危害僅次于氯氣。以往包括液氨在內(nèi)的?；坊馂?zāi)及爆炸事故也充分證明，危化品火災(zāi)引發(fā)的爆炸輻射面廣，瞬時發(fā)生，撲救困難。

2、伴有劇毒性和腐蝕性

火力發(fā)電廠液氨罐一旦發(fā)生火災(zāi)，并不僅僅是火災(zāi)以及爆炸本身帶來的燃燒損害，同時還伴有劇毒性和腐蝕性，因而使火災(zāi)的控制與處理更加困難。例如，2013年吉林寶源豐公司發(fā)生特大火災(zāi)，公司雖然從事禽業(yè)生產(chǎn)，但事故原因則是火勢蔓延和燃燒產(chǎn)生的高溫導(dǎo)致氨設(shè)備和氨管道發(fā)生物理爆炸，大量氨氣泄露，介入了燃燒。該事故死亡超過100余人，除直接燒傷以外，氨中毒就是最主要的致死原因。液氨本身屬于有毒物質(zhì)，對人體會造成嚴重的危害。液氨對人體的傷害主要是通過吸入、皮膚和眼睛接觸等途徑，急性氨中毒可導(dǎo)致呼吸道粘膜刺激、灼傷，嚴重時則會引起氣管堵塞與窒息。另外潮濕的皮膚或眼睛接觸高濃度的氨氣可引起化學(xué)燒傷。

3、對周圍造成的損害嚴重

火力發(fā)電廠液氨儲量規(guī)模大，發(fā)生火災(zāi)將對周圍環(huán)境造成嚴重的影響。一方面，火災(zāi)、爆炸本身會導(dǎo)致人員傷亡和財產(chǎn)損失。例如，2013年安徽省阜陽地區(qū)毫州市化肥廠裝運液氨21臺儲罐車返廠途中發(fā)生爆炸，就造成多人死亡和重傷，而且液氨和氨氣擴散后覆蓋約200棵樹和約7000平方米的農(nóng)田作物均被毀。盡管很多化工企業(yè)已搬遷至市區(qū)以外，但不排除發(fā)電廠周邊存有居住區(qū)的可能，2015年天津港重大爆炸事故發(fā)生時，距離較近的社區(qū)就因此受到直接沖擊。另一方面，除直接的沖擊外，液氨罐區(qū)發(fā)生火災(zāi)、爆炸后，還會對周圍環(huán)境造成間接的損害。氨揮發(fā)后產(chǎn)生毒性氣體，空氣的傳播使有毒氣體會不斷向周邊彌漫。另外發(fā)電廠一旦發(fā)生火災(zāi)，會迅速進入消防救援階段，如果液氨和消防用水流入市政系統(tǒng)，土地、水源以及空氣等都會因此受到污染，例如因蓄水池容量不足，救援處理不及時等原因，這樣就有可能造成周圍區(qū)域的污染。

三、火力發(fā)電廠液氨區(qū)消防審核要點

近年來我國液氨事故時有發(fā)生，消防部門也急需加強對火力發(fā)電廠液氨區(qū)的審核。從以往的調(diào)研來看，不少企業(yè)液氨儲罐區(qū)的消防設(shè)施不符合我國現(xiàn)行標準規(guī)范的要求，如消防設(shè)施不完善，消防泵房的供水能力、消防水池有效容積不能滿要求，罐區(qū)內(nèi)未設(shè)置滅火器等。今后消防部門應(yīng)將基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、舊設(shè)備維護改造、員工安全素質(zhì)等作為審核工作的重點，從而確保電廠的安全生產(chǎn)。

1、設(shè)施審核

目前國內(nèi)火電項目仍有升溫趨勢，發(fā)電機組建設(shè)過程中應(yīng)健全基礎(chǔ)設(shè)施，重視噴淋系統(tǒng)、消防泵、電氣設(shè)備、滅火器材的配備。第一，噴淋系統(tǒng)是液氨區(qū)火災(zāi)防范的重要屏障，當儲罐溫度偏高或發(fā)生氨泄漏時，噴淋系統(tǒng)必須順利投入運轉(zhuǎn)。在保證液氨罐之間足夠的安全間距基礎(chǔ)上，消防部門應(yīng)根據(jù)GB50160-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》，審核噴淋系統(tǒng)的供水強度、儲罐用水量、用水時間等指標。同時為防止消防救援時污水流入市政系統(tǒng)，有條件的新廠房應(yīng)布置容積較大的廢水池，老廠房因空間條件限制應(yīng)建設(shè)較大的排水泵，這些都是消防審核的重要環(huán)節(jié)。第二，消防泵應(yīng)采用自動巡檢系統(tǒng)，節(jié)省人力、無力，提高安全效能。第三，消防部門不僅要對液氨罐區(qū)基本設(shè)施進行審核，而且要檢查所使用的各項電氣設(shè)備是否為防爆型，相關(guān)的防雷防電設(shè)備處于安全合格狀態(tài)。第四，液氨罐區(qū)應(yīng)配備充足的滅火裝置，設(shè)備、線路密集區(qū)域應(yīng)配置多種滅火器，若電廠距離當?shù)叵勒军c較遠，還應(yīng)考慮消防車的配備。消防部門應(yīng)在審核過程中加強對廠區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)。

2、氨泄露風險控制審核

盡管核能發(fā)電、水力發(fā)電等新型發(fā)電方式已被越來越廣泛地應(yīng)用，但火力發(fā)電仍占領(lǐng)大部分電力市場。很多火力發(fā)電廠在不斷增加新的發(fā)電機組時，出于成本考慮及產(chǎn)量需要，并未淘汰舊有設(shè)備，但其中也潛藏著液氨泄露的風險。液氨裝置年久失修，由此導(dǎo)致的氨泄露將是液氨區(qū)發(fā)生火災(zāi)、爆炸的主要隱患，及時發(fā)現(xiàn)氨泄漏情況是預(yù)防火災(zāi)的必要保障?；鹆Πl(fā)電廠為監(jiān)督和防范氨泄漏，需要安裝在線監(jiān)測裝置，一旦出現(xiàn)隱患，系統(tǒng)可通過自動報警，使監(jiān)控室及時接受信息，采取相應(yīng)的防火措施。因此，消防部門應(yīng)加強對液氨區(qū)在線監(jiān)測裝置的審核，尤其是使用年久的舊機組，更要保證監(jiān)測裝置在數(shù)量和質(zhì)量上合乎標準。通常電廠煙氣脫硝工程中會安裝2～3個液氨罐，最多不超過4個。在監(jiān)測過程中，每個液氨罐都有可能成為著火罐或是著火的相鄰罐，管路系統(tǒng)較為復(fù)雜，而在線監(jiān)測報警裝置的靈敏性很難通過實測經(jīng)驗確定，所以每個液氨罐都應(yīng)配套相應(yīng)的報警系統(tǒng)，任何一個報警裝置發(fā)出報警信號，所有液氨罐的噴淋系統(tǒng)同時開啟，從而實現(xiàn)較為全面的風險監(jiān)測與應(yīng)急處理。特別對于舊有設(shè)備，消防部門應(yīng)注意審核企業(yè)的維護保養(yǎng)記錄，了解裝置運行情況，防止超期服役增加安全隱患。

3、員工消防安全素質(zhì)審核

在健全消防基礎(chǔ)設(shè)施、控制機組氨泄漏風險的前提下，工作人員的安全素質(zhì)也與液氨區(qū)的火災(zāi)防范息息相關(guān)?；鹆Πl(fā)電廠中煙氣脫硝工程主要涉及液氨卸車、儲罐、輸送三個工序，工作人員的專業(yè)知識儲備不足、不合規(guī)操作、疏忽等原因都有可能帶來無法挽回的損失。因而消防部門在加強火電廠消防基礎(chǔ)設(shè)施審核的基礎(chǔ)上，還應(yīng)充分重視人為因素的影響，不斷提升員工的消防安全意識。例如，液氨存儲容器作為壓力容器，必須定期檢驗；儲罐要遠離各種熱源，避免日光直射和與其他危險品的接觸；液氨存儲、運輸應(yīng)適量、輕放，不能超壓超量運輸?shù)??；鹆Πl(fā)電廠應(yīng)定期組織員工學(xué)習(xí)專業(yè)知識和消防安全知識，開展消防演練，使員工掌握逃生技能，最大限度地降低液氨區(qū)火災(zāi)風險。消防部門可通過現(xiàn)場評估、專項考評等方式嚴格對員工消防安全素質(zhì)的審核。

火力發(fā)電廠液氨區(qū)的火災(zāi)風險較高，項目建設(shè)和管理必須確保消防安全。而且目前的防火規(guī)范尚存在不一致的方面，很多發(fā)電廠投產(chǎn)時間久，設(shè)備陳舊，因而更要從嚴實施對發(fā)電廠液氨區(qū)的消防審核工作。充分的事前防范不僅是企業(yè)順利生產(chǎn)的保證，同時更是對人民生命財產(chǎn)負責的體現(xiàn)。

參考文獻

[1]張晶.火電廠煙氣脫硝工程液氨儲罐區(qū)消防設(shè)計[J].華電技術(shù)，2012（10）.