冷庫設計中氨制冷系統(tǒng)的安全與防護

文/陳立金 山東省魯商冰輪建筑設計有限公司 山東濟南 250101

1、前言

氨是一種天然的制冷劑，因其具有良好的熱物理性能且綠色環(huán)保，被廣泛的應用與冷庫、食品加工及石油化工等項目中。在冷庫設計中，氨制冷系統(tǒng)的安全十分的重要。近幾年，由于設計標準低、技術落后、布局不合理、施工不規(guī)范等多方面的原因，造成冷庫安全事故頻發(fā)，嚴重威脅人們的生命財產安全。因此，在冷庫設計中保證冷庫氨制冷系統(tǒng)的安全運行是十分必要的。

2、氨制冷劑的特點

氨是一種天然的中溫制冷劑，其優(yōu)點有：1）標準沸點較低（-33.3℃），臨界溫度較高（132.3℃），可用工作范圍廣，在常溫和普通低溫范圍內壓力適中；2）單位容積制冷量大，汽化潛熱大，節(jié)流損失小，傳熱性能好，制冷系統(tǒng)COP高；3）吸水性強，能防止管路“冰堵”；4）與潤滑油基本上不互溶，且比油輕，系統(tǒng)排油容易；5）價格便宜，制取容易；6）常溫及低溫下化學和熱穩(wěn)定性高；7）有刺激性氣味，一旦泄漏，極易檢測出，空氣中含有20ppm的氨時，人的嗅覺即可分辨，可以在達到危險濃度之前及時采取防護措施；8）不破壞臭氧層，無溫室效應。但氨也有明顯的缺點：1）有毒，易揮發(fā)一一對人體粘膜組織（如眼、鼻、咽和肺等部位）有強烈的刺激作用，當它在空氣中的體積含量達到1700ppm以上時，人在其中停留30min就會中毒甚至死亡，若有泄漏，還會污染食品或產品；2）可燃，易爆一一當氨在空氣中體積濃度達到11%-14%時即可點燃（燃點630℃，當體積濃度達到16%-25%時25%時遇明火可引起爆炸，因此，國家衛(wèi)生標準中職業(yè)接觸限值的短時間接觸容許濃度PC-STEL為30mg/m3。

3、冷庫設計中氨制冷系統(tǒng)的安全與維護

3.1 減少氨充注量

減少制冷劑的充注量是從根本上降低泄漏危險的途徑。以氨制冷系統(tǒng)為例，常規(guī)減少氨充注量的方法有：1）除了氣液分離器外，盡可能減少壓力容器的數(shù)量和尺寸；2）盡可能將氨設備局限在一個有限空間內，輸送到冷庫或工藝車間的冷媒盡量使用載冷劑，通過間接冷卻來實現(xiàn)，既可以采用乙二醇等無相變的載冷劑，也可以采用CO2等有相變的載冷劑；3）盡可能降低換熱溫差，提高換熱效率，盡量彌補間接冷卻帶來的制冷量損失；4）設計自動液位控制系統(tǒng)等。

3.2 設備、管道、管件的選用和維護

氨具有一定的腐蝕性，管道的選用還要考慮要系統(tǒng)的工作壓力和工作溫度，可選用10#.20#無縫鋼管，壓力管道的對接接頭必須采用全焊透的焊接工藝，壓力管道焊接接頭應進行無損檢測。對氨系統(tǒng)中容易產生老化、泄漏的部件，應定期檢查、及時更新，以保證其密封性能；對于老舊設備，應及時進行更新?lián)Q代，提高系統(tǒng)的安全可靠性。特種設備使用單位應當按照安全技術規(guī)范的定期檢驗要求，在安全檢驗合格有效期屆滿前1個月向特種設備檢驗檢測機構提出定期檢驗要求，未經(jīng)定期檢驗或者檢驗不合格的特種設備及其附件，不得繼續(xù)使用。在用特種設備的安全附件、安全保護裝置、測量調控裝置及有關附屬儀器儀表進行定期校驗、檢修，并做出記錄。

3.3 設置有毒氣體泄漏報警裝置

很多冷庫未設置有毒氣體泄漏報警裝置，有的冷庫雖然設置了可燃氣體泄漏報警裝置，但將報警設定值設置在爆炸下限的25%（氨的泄漏濃度為3.75%即37500ppm（體積比）時），未考慮氨是有毒氣體，應首要考慮其毒性，設置有毒氣體泄漏報警裝置，將檢測設定值設置在100ppm或150ppm（體積比）。報警裝置還應在現(xiàn)場和有人值守的控制室、操作室聲光報警，并與事故排風機連鎖。報警裝置應定期校驗，保證其有效性，指示報警端應與探頭布點圖一一對應，以便在報警時迅速找出報警場所。鋁排主要應用于低溫庫，高溫庫用鋁排弊端太多，一般采用冷風機+織物風道。

貯氨器設置水噴淋系統(tǒng)是按防液氨泄漏設計。在氨壓縮機房貯氨器上方設置水噴淋系統(tǒng)，并選用開式噴頭，是為了當貯氨器發(fā)生泄漏時，同時打開噴頭，稀釋事故漏氨，保護操作人員及時搶修并逃離現(xiàn)場。設置位置按貯氨器占地面積確定，即噴淋水能覆蓋整個貯氨器區(qū)域。開式噴頭為通水后即噴水，所有布置的噴頭同時動作（噴水）

3.4 冷庫的安全設施及人員安全疏散

為了保證人身和財產的安全，庫區(qū)內應設安全通道，并應有疏散平面圖及標識，在發(fā)生緊急情況時，人員能緊急撤離。在庫區(qū)各明顯地方宜設置場區(qū)風向標。冷庫庫房設計與建筑防火設計要求一樣，當發(fā)生火災和氨氣泄露等安全事故時要保證人員能及時安全的逃離現(xiàn)場。冷庫庫房的安全出口應分散布置，并不能少于2個；冷庫首層穿堂是冷庫進出貨的必經(jīng)之地，人員較多，而且有的冷庫穿堂還兼作整理包裝間，故設計中應充分重視疏散與逃生，首層穿堂不應少于2個出口，裙房應有獨立的出口。當冷庫穿堂為低溫穿堂時，穿堂內冷風機使用的制冷劑宜考慮轉換為對人更為安全的冷媒；冷庫門應設有標識和解鎖裝置；庫房的樓梯間應設在穿堂附近，通向穿堂的門應為乙級防火門。

3.5 加強安全管理

良好的安全管理是安全生產的重要保障，也是安全設施得以發(fā)揮作用的重要基石。建立完善的安全生產管理制度、崗位操作規(guī)程、應急救援系統(tǒng)可以使安全設施發(fā)揮最大的作用。許多事故的經(jīng)驗教訓表明，如果日常作業(yè)中員工能嚴格按要求佩戴勞保用品，可以自接降低許多事故的危害后果。許多單位未重視應急救援工作，預案與實際脫節(jié)，應急救援設施不齊備，未定期演練，一旦發(fā)生事故，將無法控制事故、進行人員疏散，造成傷亡擴大。涉氨企業(yè)應編制切實可行的應急救援預案（含現(xiàn)場處置方案），配備應急救援人員和必要的應急救援器材，特別是正壓式空氣呼吸器、重型防護服等防護器具，保證防護搶險器材的日常維護保養(yǎng)，定期組織演練，發(fā)生事故時能進行一定的搶險自救，員工能及時疏散逃生。

結語：

我們不能因噎廢食，氨制冷技術已經(jīng)較為成熟，在此基礎上進一步深化氨制冷系統(tǒng)的安全防范措施研究比將精力和資金投入到一個全新的領域，無論是從效率還是效益來說，都更為有利。合理的安全設計和維護、監(jiān)測預警系統(tǒng)以及全面的安全管理是我國氨系統(tǒng)冷庫發(fā)展重要手段，對提高我國經(jīng)濟實力和人民生活水平具有重要的現(xiàn)實意義。