氨制冷系統(tǒng)中液氨儲罐的儀表閥門控制與安全措施研究

王維俊

摘要：液氨是劇毒品，一旦發(fā)生泄漏事故，后果不堪設(shè)想，輕者造成人身的傷害，同時也對工廠的設(shè)備造成化學(xué)腐蝕。重者造成人員傷亡及生產(chǎn)停車事故。因此，做好液氨儲罐的安全管理工作，直接關(guān)系到凈煤氣的安全、連續(xù)、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、高效。在化工生產(chǎn)中，某些工藝要求在低溫的條件下進行，這就要求化工企業(yè)配備相應(yīng)的制冷系統(tǒng)以滿足工藝要求。本文以某項目為背景，著重分析氨制冷系統(tǒng)中液氨儲罐的安全措施，包括儀表與閥門的設(shè)置、溫度報警系統(tǒng)、壓力報警系統(tǒng)、液位報警系統(tǒng)及可燃和有毒氣體報警系統(tǒng)等。

關(guān)鍵詞：氨制冷;DCS控制系統(tǒng);SIS安全儀表系統(tǒng);安全管理

1.引? 言

近年來，很多企業(yè)為滿足生產(chǎn)要求配備了相應(yīng)的制冷系統(tǒng)，而制冷系統(tǒng)通常采用氨作為制冷劑，氨是一種理想的自然制冷工質(zhì)，具有良好的熱力學(xué)性質(zhì)。氨屬有毒類介質(zhì)，毒性2級，對人的危害主要表現(xiàn)在對上呼吸道的刺激和腐蝕作用，直接接觸高濃度氨時，接觸部位可引起堿性化學(xué)灼傷，氨還可以引起呼吸道深部及肺部的損傷。因此化工生產(chǎn)安全性引起了人們的高度重視，人們對安全措施也提出更高的要求。

2.液氨儲罐的安全管理

液氨儲罐屬于Ⅲ類壓力容器。氣化廠對液氨儲罐的管理采用了系列化的三級管理方法：總廠級主管部門（機動處）—分廠級管理—車間級管理。實行分級負責(zé)，層層落實包保責(zé)任制。有專業(yè)部門對全廠氨吸收制冷系統(tǒng)的液氨儲罐實行定期的檢驗，并將大容量的液氨儲罐列為了重大危險源的安全管理，做為工廠安全監(jiān)察的重點工作。液氨儲罐的液氨貯存量一般留有10%-20%的空間，這樣可有效保證液氨儲罐安全使用。十多年來，氣化廠始終將液氨儲罐的安全列為生產(chǎn)中的頭等大事，尤其在夏季高溫時，采用有效的降溫，在儲罐上設(shè)置了水幕噴淋的辦法，從而確保了液氨儲罐的安全使用。每年專業(yè)部門都對系統(tǒng)內(nèi)的液氨儲罐實行安全技術(shù)檢驗及安全評價，使液氨儲罐的使用始終處于受控狀態(tài)。

3.液氨儲罐的壓力表

壓力表是液氨儲罐的主要安全附件之一。由于液氨化學(xué)性質(zhì)的特殊性，壓力表的選擇至關(guān)重要，根據(jù)實際情況選擇耐腐蝕及相應(yīng)級別的雙金屬壓力表。壓力表需要每3個月進行校驗，確保壓力表使用靈敏可靠。為了確保更換壓力表的安全，須在壓力表下面裝設(shè)截止閥，在生產(chǎn)中對液氨儲罐的壓力表顯示數(shù)據(jù)進行每1小時作跟蹤記錄，以便更好地掌握液氨儲罐的壓力變化情況。

4.液氨儲罐的作用

以某項目的氨制冷系統(tǒng)為例，經(jīng)制冷壓縮機至蒸發(fā)式冷凝器冷凝下來的低溫液氨流入液氨儲罐，由液氨儲罐向生產(chǎn)裝置提供低溫冷源，以滿足化學(xué)反應(yīng)所要求的環(huán)境溫度，因此在氨制冷系統(tǒng)中液氨儲罐起著中間緩存的作用，是一個中間緩沖罐。

5.液氨儲罐上儀表及控制閥門的設(shè)置

5.1溫度儀表的設(shè)置

如圖1液氨儲罐的工藝儀表流程圖所示，在液氨儲罐上設(shè)置現(xiàn)場溫度儀表TG0031，以就地顯示液氨儲罐上部的溫度值，供現(xiàn)場巡視人員進行溫度的記錄以及和控制系統(tǒng)溫度值的比較;設(shè)置溫度傳感器TE0001，以進行液氨儲罐的超高溫度監(jiān)測，具有超高溫報警及連鎖控制功能，用于SIS安全儀表系統(tǒng);設(shè)置溫度傳感器TE0005，以進行液氨儲罐的下部溫度監(jiān)測;設(shè)置溫度傳感器TE0006，以進行液氨儲罐的高溫監(jiān)測，具有溫度指示、高溫報警及連鎖控制功能，用于DCS控制系統(tǒng)。

5.2壓力儀表的設(shè)置

如圖1液氨儲罐的工藝儀表流程圖所示，在液氨儲罐上設(shè)置現(xiàn)場壓力儀表PG0035，以就地顯示液氨儲罐的壓力值，供現(xiàn)場巡視人員進行壓力的記錄以及和控制系統(tǒng)壓力值的比較;設(shè)置壓力傳感器PT0001，以進行液氨儲罐的高壓監(jiān)測，具有壓力指示、高壓報警及連鎖控制功能，用于DCS系統(tǒng);設(shè)置壓力傳感器PT0002和PT0003（一用一備），以進行液氨儲罐的超高壓力監(jiān)測具有超高壓報警及連鎖控制功能，用于SIS安全儀表系統(tǒng)。

5.3液位儀表的設(shè)置

如圖1液氨儲罐的工藝儀表流程圖所示，在液氨儲罐上設(shè)置液位傳感器LT0001，以進行液氨儲罐的高、低液位的監(jiān)測，具有液位指示及報警功能，用于DCS系統(tǒng);設(shè)置液位傳感器LT0002，以進行液氨儲罐的超高液位的監(jiān)測，具有超高液位報警及連鎖控制功能，用于SIS安全儀表系統(tǒng);設(shè)置現(xiàn)場液位計LG，以就地顯示液氨儲罐的液位高低，供現(xiàn)場巡視人員進行液位的記錄以及和系統(tǒng)的比較。

5.4控制閥門的設(shè)置

如圖1液氨儲罐的工藝儀表流程圖所示，在所有進出液氨儲罐的氣氨或者液氨管道上均設(shè)置兩級閥門，一級手動控制閥門和一級氣動控制閥門，為提高其安全性，同時還應(yīng)配套設(shè)置緊急泄氨器。眾所周知，液氨儲罐屬于壓力容器，為保護液氨儲罐一級為提高其安全性還應(yīng)設(shè)置安全閥，安全閥的設(shè)計及選型請讀者參考其相關(guān)規(guī)范及要求。

6.DCS控制系統(tǒng)和SlS安全儀表系統(tǒng)

6.1溫度報警系統(tǒng)

按相關(guān)要求溫度報警系統(tǒng)至少分為兩級，第一級報警閾值為正常工作溫度的上限，本項目液氨儲罐系統(tǒng)的正常工作溫度 在30℃至35℃之間，按規(guī)范要求第一級報警閾值取 =35℃，對應(yīng)絕對壓力 =1.38MPa。第二級為第一級報警閾值的1.25倍至2倍，則第二級報警閾值 =（1.25～2） ，本項目取 =1.25 ，即 =43.75℃，對應(yīng)絕對壓力 =1.7MPa，且滿足規(guī)范要求的低于介質(zhì)的閃點或燃點，同時也低于容器的設(shè)計壓力。當(dāng)液氨儲罐系統(tǒng)溫度達到第一級報警閾值t1=35℃時，通過罐體上的溫度傳感器TE0006將檢測到的溫度信號轉(zhuǎn)化為電信號傳送至DCS控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)發(fā)出報警信號同時連鎖打開降溫噴淋系統(tǒng)上的氣動電磁控制閥XV0004，進行噴淋降溫;當(dāng)液氨儲罐系統(tǒng)溫度達到第二級報警閾值 =43.75℃時，通過罐體上的溫度傳感器TE0001將檢測到的溫度信號轉(zhuǎn)化為電信號傳送至SIS安全儀表系統(tǒng)，SIS安全儀表系統(tǒng)發(fā)出報警信號同時連鎖液氨儲罐上的氣動電磁控制閥XV0001、XV0002及XV0003關(guān)閉，即關(guān)閉所有進出液氨儲罐管道上的氣動電磁控制閥并連鎖關(guān)閉上下游工藝裝置。

6.2壓力報警系統(tǒng)

按相關(guān)要求壓力報警系統(tǒng)至少設(shè)置兩級，第一級報警閾值為正常工作壓力的上限，本項目液氨儲罐系統(tǒng)的正常工作壓力 在1.19MPa至1.38MPa之間，按規(guī)范要求第一級報警閾值為 =1.38Mpa。第二級為容器設(shè)計壓力的80%，本項目液氨儲罐容器的設(shè)計壓力 =2.10MPa，則 =80%， =1.68MPa，此報警閾值低于安全閥的設(shè)定值滿足規(guī)范要求。當(dāng)液氨儲罐系統(tǒng)壓力達到第一級報警閾值 =1.38MPa時，通過罐體上的壓力傳感器PT0001將檢測到的壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號傳送至DCS控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)發(fā)出報警信號同時連鎖打開降溫噴淋系統(tǒng)上的氣動電磁控制閥XV0004進行噴淋降溫;當(dāng)液氨儲罐系統(tǒng)壓力達到第二級報警閾值 =1.68MPa時，通過罐體上的壓力傳感器PT0002或PT0003（一用一備）將檢測到的壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號傳送至SIS安全儀表系統(tǒng)，SIS安全儀表系統(tǒng)發(fā)出報警信號同時連鎖液氨儲罐上的氣動電磁控制閥XV0001、XV0002及XV0003關(guān)閉，即關(guān)閉所有進出液氨儲罐管道上的氣動電磁控制閥并連鎖關(guān)閉上下游工藝裝置。

6.3液位報警系統(tǒng)

按相關(guān)要求液位報警系統(tǒng)高、低位至少個設(shè)置一級，報警閾值分別為高位限和低位限。本項目液氨儲罐罐體直徑 =2600mm，規(guī)范規(guī)定儲罐最高液位時所對應(yīng)的容積不超過罐體容積的80%，由此計算超高液位報警閾值為 =1900mm。高液位報警閾值為 =1500mm，低液位報警閾值為 =500mm。當(dāng)液氨儲罐系統(tǒng)液位達到高液位報警閾值 或低液位報警閾值 時，液位傳感器LT0001將檢測到的液位信號轉(zhuǎn)化為電信號傳送至DCS控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)發(fā)出報警信號;當(dāng)液氨儲罐系統(tǒng)液位達到超高液位報警閾值 時，液位傳感器LT0002將檢測到的液位信號轉(zhuǎn)化為電信號傳送至SIS安全儀表系統(tǒng)，SIS安全儀表系統(tǒng)發(fā)出報警信號同時連鎖液氨儲罐上的氣動電磁控制閥XV0001、XV0002及XV0003關(guān)閉，即關(guān)閉所有進出液氨儲罐管道上的氣動電磁控制閥并連鎖關(guān)閉上下游工藝裝置。

6.4可燃氣體報警系統(tǒng)

按相關(guān)要求可燃氣體報警至少應(yīng)分為兩級，第一級報警閾值不高于25%LEL，第二級報警閾值不高于50%LEL。

6.5有毒氣體報警系統(tǒng)

按相關(guān)要求有毒氣體報警系統(tǒng)至少應(yīng)分為兩級，第一級報警閾值為最高允許濃度的5%，但當(dāng)最高允許濃度較低，現(xiàn)有檢測報警儀器靈敏度達不到要求的情況，第一級報警閾值可適當(dāng)提高，其前提是既能有檢測報警，又能避免職業(yè)中毒，故此本項目氨的有毒氣體報警的第一級報警閾值為22.5mg/m3，符合要求;第二級報警閾值為最高允許濃度的2～3倍，故氨的有毒氣體報警的第二級報警閾值為50mg/m3，也滿足要求。

7.結(jié)束語

基于液氨儲罐的特殊危險性，在生產(chǎn)中應(yīng)有緊急事故預(yù)防及處理預(yù)案，并且每年應(yīng)最少進行1次防止突

發(fā)事故處理演習(xí)，以便增強緊急事故處理隊伍的應(yīng)急能力，時時備全事故處理所用的工具，裝設(shè)在專用的事故柜里，并有專人負責(zé)保管，要經(jīng)常維護、保養(yǎng)及檢查，使之保持良好的使用狀態(tài)。液氨儲罐的安全管理涉及到很多方面，各相關(guān)部門都應(yīng)高度重視它的危險性，只有全面系統(tǒng)地對液氨儲罐進行安全管理，不放過任何與其相關(guān)聯(lián)的工藝、設(shè)備、儀表等諸多環(huán)節(jié)，把液氨儲罐作為重大危險源管理，使之處于受控狀態(tài)，才能有效地防止事故的發(fā)生。

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