淺析液氯倉(cāng)庫(kù)的安全設(shè)計(jì)

張星華

(河北生特瑞工程設(shè)計(jì)有限公司，河北 石家莊 050011)

1 液氯的危險(xiǎn)性質(zhì)

1.1 理化性質(zhì)

液氯為黃綠色油狀液體，相對(duì)密度(水=1)為1.47，在室溫和常壓下為黃綠色氣體。沸點(diǎn)-34.6℃，蒸汽相對(duì)密度2.49。有劇烈窒息性氣味，易溶于水和堿溶液?；瘜W(xué)性質(zhì)非常活潑，具有強(qiáng)氧化性，能與大多數(shù)金屬和非金屬發(fā)生化合反應(yīng)。

1.2 危險(xiǎn)特性[1-3]

氯氣在空氣中不燃。氯與氧的性質(zhì)類似，可燃物均可在氯氣中燃燒。氯氣可與易燃?xì)怏w或蒸汽形成爆炸性混合物。氯氣能與丙酮、乙醚、氨、天然氣、氫氣、烴類、金屬粉末等猛烈反應(yīng)，甚至發(fā)生爆炸。濕氯可腐蝕多數(shù)金屬、非金屬物質(zhì)。氯氣刺激性極強(qiáng)，尤其對(duì)眼睛和呼吸系統(tǒng)作用明顯，可造成人體各種組織發(fā)生嚴(yán)重的炎癥，在肺中可發(fā)生淤血和水腫。

《危險(xiǎn)化學(xué)品目錄》(2015版)將氯納入劇毒品；《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》規(guī)定空氣中的氯氣含量最高允許濃度(MAC)為1mg/m3；聯(lián)合國(guó)危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸編號(hào)顯示其主要危險(xiǎn)性為2.3類有毒氣體，次要危險(xiǎn)性為5.1類氧化性物質(zhì)和第8類腐蝕性物質(zhì)；《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》將其火災(zāi)危險(xiǎn)性分類歸入乙類第5項(xiàng)，助燃?xì)怏w。

2 液氯使用過程中主要危險(xiǎn)因素分析

2.1 中毒

液氯儲(chǔ)存設(shè)備、輸送管道以及使用設(shè)備處均可能發(fā)生泄漏。液氯如果出現(xiàn)泄漏，可迅速氣化轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)氯，1L液氯可氣化為463L的氯氣，體積迅速膨脹，泄漏的氣體沿著地面向周邊擴(kuò)散，在很短的時(shí)間內(nèi)可形成半徑很大的有毒氣體危險(xiǎn)區(qū)，引起較大范圍中毒事故。氯泄漏的原因有：管道、閥門、法蘭缺陷；管道材料選用不當(dāng)，濕氯加速設(shè)備或管道腐蝕；密封墊片選用不當(dāng)?shù)取?/p>

2.2 火災(zāi)、爆炸

氯氣有氧化性，與氧氣類似，能夠助燃，可燃物如果遇到氯氣可發(fā)生燃燒，有可能發(fā)生火災(zāi)事故。液氯儲(chǔ)存容器受日光照射、碰撞等易發(fā)生爆炸。

2.3 灼燙

氯氣對(duì)眼睛和呼吸系統(tǒng)的粘膜有極強(qiáng)的刺激性，使用液氯時(shí)如果出現(xiàn)泄漏，噴射到人體，可造成嚴(yán)重的灼傷。

3 安全對(duì)策措施

本項(xiàng)目的液氯貯存?zhèn)}庫(kù)擬存放3個(gè)1噸液氯鋼瓶，液氯氣化采用減壓氣化方法，三臺(tái)液氯鋼瓶分別置于磅秤上，通過管道連通鋼瓶和減壓裝置，液氯減壓到設(shè)定值后氣化，靠平衡壓力自動(dòng)輸送至用氯點(diǎn)。由于項(xiàng)目所在地為南方，年平均氣溫在20℃以上，故不考慮采用單獨(dú)的氣化器進(jìn)行加熱。

液氯倉(cāng)庫(kù)存放3個(gè)液氯鋼瓶，并留有一臺(tái)裝卸周轉(zhuǎn)空位，占地面積32m2左右。液氯倉(cāng)庫(kù)室外設(shè)置緊急氯氣吸收裝置，一旦發(fā)生泄漏事故，可將泄漏氣體送至氯氣吸收裝置進(jìn)行堿液吸收、中和處理。

3.1 建筑

液氯屬于劇毒品，一旦發(fā)生泄漏事故，若應(yīng)急處置不當(dāng)，將會(huì)迅速擴(kuò)散，引起周圍人員傷亡事故。設(shè)計(jì)時(shí)以盡可能減少氯氣泄漏到大氣為原則，因本項(xiàng)目占地面積較小，故考慮將液氯倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)為密閉形式。倉(cāng)庫(kù)為一層混凝土框架柱結(jié)構(gòu)，混凝土防氣體滲透墻，不設(shè)窗戶，最大限度防止氯氣泄漏至室外。倉(cāng)庫(kù)設(shè)1扇門用于液氯鋼瓶運(yùn)輸，另在不同方向設(shè)2扇門作為安全出口。

由于氯氣密度比空氣重，液氯鋼瓶更換過程中罐體瓶閥與氣化管道連接處為易泄漏點(diǎn)，故在瓶閥附近設(shè)置地溝，上設(shè)篦子板作為蓋板，可以有效收集漏氯。

3.2 給排水、消防

倉(cāng)庫(kù)內(nèi)設(shè)置干粉滅火器和氯氣捕消器，并依托室外消火栓進(jìn)行滅火。

室外的緊急氯氣吸收裝置設(shè)置防凍型安全噴淋洗眼器，保護(hù)半徑15米[4]。

吸收裝置設(shè)置圍堰，可收集吸收塔泄漏的堿液。圍堰考慮防腐防滲，內(nèi)設(shè)置集水坑和提升泵，將污水送至廠區(qū)污水處理站進(jìn)行集中處理。

3.3 暖通

倉(cāng)庫(kù)屋面上設(shè)置新風(fēng)處理機(jī)組。用于正常狀態(tài)下的補(bǔ)風(fēng)，設(shè)計(jì)正常換氣次數(shù)為4次；有人員進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)時(shí)，設(shè)計(jì)換氣次數(shù)為10次；氯氣泄漏時(shí)，設(shè)計(jì)換氣次數(shù)為20次。機(jī)組排風(fēng)至廠區(qū)煙囪或緊急氯氣吸收系統(tǒng)，兩者可以自動(dòng)切換。機(jī)組維持室內(nèi)微負(fù)壓狀態(tài)，使得液氯泄漏時(shí)不擴(kuò)散至室外，還可保持室內(nèi)溫度不低于26℃，從而保證液氯氣化速率。

倉(cāng)庫(kù)底部設(shè)置通風(fēng)管道，一側(cè)為補(bǔ)風(fēng)管道，另一側(cè)為排風(fēng)。事故狀態(tài)下，自動(dòng)切換引風(fēng)至緊急氯氣吸收系統(tǒng)。吸收系統(tǒng)設(shè)置緊急氯氣排風(fēng)機(jī)，將泄漏的氯氣引至緊急氯氣洗滌塔，通過塔頂循環(huán)堿液噴淋吸收、中和處理后，廢氣進(jìn)入廠區(qū)煙囪進(jìn)行高處排放。

倉(cāng)庫(kù)內(nèi)設(shè)置可移動(dòng)式吸風(fēng)管，在鋼瓶更換過程或檢修操作中設(shè)置局部強(qiáng)制通風(fēng)，降低人員吸入氯氣的濃度。

3.4 設(shè)備

液氯鋼瓶屬于特種設(shè)備，為國(guó)家技術(shù)監(jiān)督總局頒發(fā)特種設(shè)備制造許可證的企業(yè)所生產(chǎn)，應(yīng)遵守《氣瓶安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。

液氯鋼瓶運(yùn)輸嚴(yán)禁采用人工搬運(yùn)，設(shè)計(jì)采用鋼絲繩起重機(jī)進(jìn)行吊裝，起重量大于氣瓶重瓶時(shí)總重量的一倍以上[5]。起重機(jī)設(shè)置起升高度限位器、起重量限制器等安全裝置。

緊急氯氣洗滌塔的吸收能力按照1臺(tái)1噸液氯鋼瓶的最大泄漏速率進(jìn)行設(shè)計(jì)。塔體采用耐腐蝕的玻璃鋼材質(zhì)，具有抗酸、耐老化特點(diǎn)；洗滌塔循環(huán)泵采用鋼襯四氟的無(wú)泄漏磁力泵。

3.5 工藝自控

液氯儲(chǔ)存及氣化系統(tǒng)正常生產(chǎn)時(shí)的安全設(shè)施設(shè)計(jì)如下：

(1)液氯鋼瓶置于磅秤上，可以遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和記錄鋼瓶重量變化；鋼瓶出口管線上設(shè)置緊急切斷閥。當(dāng)液氯鋼瓶重量出現(xiàn)急劇變化時(shí)報(bào)警，提示操作人員有重大泄漏的可能；在重量達(dá)到設(shè)定下限時(shí)報(bào)警，并自動(dòng)關(guān)閉出口切斷閥，打開備用鋼瓶出口切斷閥，進(jìn)行切換，以保證鋼瓶?jī)?nèi)的氯氣不被用完，留有余壓。

(2)液氯鋼瓶出口設(shè)置遠(yuǎn)程壓力顯示。

(3)液氯通過自力式減壓閥降壓至所需壓力后，進(jìn)入用氯設(shè)備。減壓閥前后設(shè)遠(yuǎn)程壓力顯示。

(4)液氯輸送管線上設(shè)置流量計(jì)，在高流量時(shí)報(bào)警提醒操作人員可能自力式減壓閥失效等緊急狀況。

(5)液氯氣化系統(tǒng)設(shè)置氮?dú)獯祾咴O(shè)施，液氯鋼瓶與管道連接處為柔性連接，鋼瓶更換時(shí)需要斷開此連接，此時(shí)管道內(nèi)殘余的氯氣如果不進(jìn)行置換，直接放空至大氣，容易造成操作人員中毒。因此，在連接管道上設(shè)置固定的氮?dú)獯祾咧脫Q管線，對(duì)液氯管道進(jìn)行多次的氮?dú)庋h(huán)加壓、抽真空等操作將管道中的余氯置換徹底，保證斷開連接時(shí)無(wú)氯氣泄漏，并且保證輸送系統(tǒng)不被雜質(zhì)氣體污染。氮?dú)獯祾咧脫Q的廢氣進(jìn)入全廠的廢氣處理吸收裝置，避免直接放空對(duì)環(huán)境造成污染。

(6)液氯倉(cāng)庫(kù)室內(nèi)設(shè)置壓力變送器和溫度變送器，監(jiān)測(cè)室內(nèi)的壓力和溫度。溫度變送器靠近液氯鋼瓶設(shè)置。

(7)氮?dú)獯祾哌B接管上設(shè)置了止回閥，防止液氯串入氮?dú)庀到y(tǒng)。

由于氯氣的劇毒性，設(shè)計(jì)還充分考慮了泄漏后的應(yīng)急安全措施：

(1)在靠近液氯鋼瓶瓶閥處及地溝內(nèi)設(shè)置有毒氣體檢測(cè)探頭，高濃度時(shí)可在現(xiàn)場(chǎng)和控制室發(fā)出聲光報(bào)警。有毒氣體檢測(cè)系統(tǒng)按安全儀表系統(tǒng)進(jìn)行管理，采用獨(dú)立設(shè)置[6]。

(2)氯氣緊急吸收系統(tǒng)與有毒氣體檢測(cè)系統(tǒng)聯(lián)鎖，當(dāng)檢測(cè)到氯氣濃度超高時(shí)，聯(lián)鎖關(guān)閉液氯鋼瓶出口緊急切斷閥，啟動(dòng)緊急氯氣排風(fēng)機(jī)、緊急氯氣吸收塔循環(huán)泵，啟動(dòng)氯氣吸收裝置。

(3)在倉(cāng)庫(kù)外就近設(shè)置緊急停車系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)操作按鈕，可在氯氣泄漏的緊急狀況下迅速實(shí)現(xiàn)氯氣輸送系統(tǒng)的切斷、氯氣吸收系統(tǒng)的啟動(dòng)。

3.6 其他安全措施

在處理泄漏事故時(shí)，應(yīng)急處理人員佩戴正壓自給式呼吸器，穿好全封閉防化服；采用便攜式氯氣濃度檢測(cè)儀檢測(cè)到會(huì)產(chǎn)生重傷或致死半徑的濃度區(qū)域內(nèi)，要拉警戒線，無(wú)關(guān)人員不得入內(nèi)；在倉(cāng)庫(kù)外設(shè)置應(yīng)急救援器材儲(chǔ)存柜。

4 結(jié)語(yǔ)

液氯是一種高度危害的有毒介質(zhì)，具有腐蝕性，且為壓力儲(chǔ)存，一旦泄漏，往往引發(fā)重大的安全事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，應(yīng)在充分了解其理化性質(zhì)和危險(xiǎn)特性的基礎(chǔ)上，吸取以往事故中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，充分考慮各個(gè)方面的安全措施，從源頭上預(yù)防和減少有害因素，有效控制事故的發(fā)生，為企業(yè)生產(chǎn)提供安全保障。

[1] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.GBZ 2.1-2007,工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值 第1部分:化學(xué)有害因素[S].北京：人民衛(wèi)生出版社，2007.

[2] 全國(guó)危險(xiǎn)化學(xué)品管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC 251) .GB 12268-2012,危險(xiǎn)貨物品名表[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[3] 中華人民共和國(guó)公安部.GB 50016-2014,建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2015.

[4] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.GBZ 1-2010,工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民衛(wèi)生出版社，2010.

[5] 全國(guó)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)化學(xué)品安全分技術(shù)委員會(huì)(TC 288/SC 3).AQ 3014-2008, 液氯使用安全技術(shù)要求[S].北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.

[6] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50493-2009石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.