火力發電廠液氨管理安全技術設計

摘 要：介紹了液氨在SCR煙氣脫硝技術中的作用，闡述了液氨在儲存與裝卸、消防、特種設備安全管理、電氣安全管理、防雷防靜電安全管理方面的設計，指出了液氨急性中毒的現場自救與互救的方法。

關鍵詞：SCR煙氣脫硝；液氨；安全設計

0 前言

2013年6月3日，吉林寶源豐禽業有限公司發生火災爆炸，造成液氨泄漏，導致121人死亡的特別重大安全事故。2013年8月31日，上海翁牌冷藏實業有限公司發生液氨泄漏事故，造成15人死亡的重大安全事故。液氨泄漏事故頻發，液氨的安全管理工作顯得尤為重要。

為保護環境，火力發電廠煙氣排放必須符合國家達標排放標準，火力發電廠紛紛采用先進的除硫脫氮除塵技術。其中以液氨作為還原劑，采用選擇性催化還原法（SCR）技術，在催化劑作用下進行選擇性催化還原，在NH3/NO=1的情況下，可以達到80～90%的脫硝效率，從而有效的保護了環境。

1 SCR煙氣脫氮技術原理

氨氣作為脫硝劑被噴入高溫煙氣脫硝裝置中，火力發電廠通常在以二氧化鈦為載體的五氧化二釩催化劑的作用下將煙氣中NOx 分解成為N2和H2O，其反應方程式如下：

2 SCR煙氣脫氮工藝流程圖

液氨從液氨槽罐車由卸料壓縮機送入液氨儲槽，再經過蒸發槽蒸發為氨氣后通過氨緩沖槽和輸送管道進人鍋爐區，通過與空氣均勻混合后由分布導閥進入SCR反應器內部反應。

3 液氨管理安全技術

3.1 液氨儲存與裝卸設計管理

3.1.1 場所選址設計

液氨儲存和裝卸場所的衛生防護距離應符合《石油化工企業衛生防護距離》（SH3093-1999）的要求，液氨儲存和裝卸場所應集中布置在廠區邊緣地帶，應在工廠全年最小頻率風向的上方位，液氨儲存和裝卸場所不應設置在地下或半地下。

3.1.2 液氨儲罐區的安全設計

罐區內液氨儲罐與架空電力線的最近水平距離不應小于電桿（塔）高度的1.5倍，液氨儲罐的基礎、防火堤及有關的碼頭、管架、管墩等，均應采用非燃燒材料，其耐火極限不應低于3h，液氨儲罐的承重支柱耐火極限不應低于1.5h，液氨儲罐的防火間距應符合安全要求；液氨儲罐的儲存系數不應大于0.9，儲罐個數不宜少于2個；確定液氨儲罐容量時，日儲量計算應為生產裝置年開工天數的平均日進料量；液氨儲罐應設置防曬、冷卻水噴淋降溫設施或有良好的絕熱保溫措施；在儲罐20m以內，嚴禁堆放易燃、可燃物品；液氨罐區鄰近江河、海岸布置時，必須采取防止泄漏和含氨廢水流入水域的措施；液氨儲存場所應設氨氣體檢測報警儀或可燃氣體監測報警儀；液氨儲存場所構成重大危險源的，應按重大危險源的要求設置相應的安全標志。

液氨儲罐和裝卸站臺、周邊建筑設施、道路等之間的防火間距應符合《建筑設計防火規范》（GB50016-2006）的有關規定。

3.1.3 防火堤設計

液氨儲罐組或儲罐區四周應設置高度不小于1.0m的不燃燒實體防火堤。

防火堤的設置應符合下列規定：

1.防火堤的有效容量不應小于其中最大儲罐的容量。低溫液氨儲罐防火堤內有效容積應為一個最大儲罐容積60%。

2.防火堤的設計高度應為1.0～2.2m，防火堤設計高度應比計算高度高出0.2m，隔堤高度應比防火堤低0.2～0.3m。

3.防火堤內地面，應有不小于3‰的坡度。

4.罐組所設防火堤，必須是閉合的。隔堤與防火堤也必須是閉合的。

5.防火堤及隔堤選型宜采用磚砌防火堤、鋼筋混凝土防火堤或漿砌毛石防火堤。防火堤及隔堤應能承受所容納稀釋氨水的靜壓及溫度變化的影響，且不滲漏。防火堤內應采用現澆混凝土地面，并宜坡向四周。

3.1.4 液氨裝卸設施設計

1.液氨裝卸站的進、出口，應分開設置；當進、出口合用時，站內應設回車場；

2.采用液氨泵充裝時，其液氨裝卸車鶴位與充裝泵的距離，不應小于8m；

3.在距裝卸車鶴位10m以外的裝卸液氨管道上，除設置便于操作的緊急切斷閥外，應設置遠程切斷裝置；

4.液氨裝卸車，應采用液下裝卸方式；

5.液氨嚴禁就地排放；

6.液氨汽車裝卸車鶴位之間的距離，不應小于4m；

7.液氨的汽車裝卸車場，應采用現澆混凝土地面。

3.2 消防設計

儲罐區、裝卸區，宜設置環形消防車道；環形消防車道至少應有兩處與其它車道連通。消防道路的路面寬度不應小于4m，路面內緣轉彎半徑不宜小于12m，路面上凈空高度不應低于4m。供消防車停留的空地，其坡度不宜大于3%。

儲罐的中心至不同方向的兩條消防車道的距離，均不應大于120m。當僅一側有消防車道時，車道至任何儲罐的中心，不應大于80m

液氨儲存、裝卸場所應建立健全崗位防火責任制，配備經過培訓的兼職或專職的消防人員。

液氨儲存、裝卸場所應設置完善的消防水系統，配置相應的消防設備、設施和滅火器材；崗位應配置通訊和報警裝置。

液氨儲罐區，應設明顯的防火警示標志，通道、出入口和通向消防設施的道路應保持暢通。

3.3 特種設備安全管理設計

液氨儲罐、壓力管道、液氨槽罐車的生產（含設計、制造、安裝、改造、維修）、使用、檢驗檢測及其監督檢查等必須符合《特種設備安全監察條例》、《壓力容器安全技術監察規程》等相關規定要求。

特種設備使用單位應當向直轄市或者設區的市的特種設備安全監督管理部門登記，并設專（兼）職人員管理。登記標志應當置于或者附著于該特種設備的顯著位置

液氨儲罐使用前或檢修后應做氣密性能試驗。

液氨儲罐、液氨槽罐車的液面計、壓力計、溫度計、安全閥等安全附件應完整、靈敏可靠。

貯量1t以上的儲罐基礎，每年應測定基礎下沉狀況。

液氨儲槽應設置放水管和氣體放空接合管。氣體放空管管徑不應小于儲罐所選的安全閥入口管的管徑。

氣體放空接合管應設置在罐體頂部。當罐體頂部設有人孔時，氣體放空接合管可設置在人孔蓋上。

液氨儲槽應設置全啟式安全閥。安全閥應設置在罐體的氣體放空接合管上，并應高于罐頂。安全閥的規格應按現行的《壓力容器安全技術監察規程》的有關規定計算出的泄放量和泄放面積確定；安全閥的開啟壓力（定壓）不得大于球罐和臥罐的設計壓力。

安全閥應鉛直安裝。安全閥入口處應安裝氨用切斷閥，正常運行時，該閥必須保持全開并加鉛封，切斷閥的直徑不應小于安全閥的入口直徑。

安全閥宜設旁通線，旁通線的管徑不宜小于安全閥的入口直徑。

氣體放空管宜設蒸汽或氮氣滅火接管。

當液氨儲罐的設計壓力相同時，儲罐之間宜設氣相平衡管。平衡管直徑不宜大于儲罐氣體放空管直徑，亦不宜小于40mm

3.4 電氣安全管理設計

電力電纜不應和液氨管道、熱力管道敷設在同一管溝內；

液氨儲存、裝卸區域的照明燈具和控制開關應采用防爆型、密閉型的；

設施的電器開關宜設置在遠離防火（護）堤處，不準將電器開關設在防火（護）堤內；

電氣線路在液氨儲存、裝卸區域內一般不應有中間接頭，在特殊情況下，線路需設中間接頭時，必須在相應的防爆接線盒（分線盒）內連接和分路；

應急照明燈具和燈光疏散指示標志的備用電源的連續供電時間不應少于30min。

3.5 防雷防靜電安全管理設計

3.5.1 液氨儲存和裝卸場所防直擊雷應采取以下措施：

1.應裝設獨立避雷針或架空避雷線（網），爆炸危險1區應在避雷針的保護范圍以內。避雷針的尖端應設在爆炸危險2區之外，使被保護的建筑物及風帽、放散管等突出屋面的物體均處于接閃器的保護范圍內。架空避雷網的網格尺寸不應大于5m×5m或6m×4m。

2.排放管的管口上方半徑5m的半球體空間應處于接閃器的保護范圍內。接閃器與雷閃的接觸點應設在上述空間之外。

3.獨立避雷針的桿塔、架空避雷線的端部和架空避雷網的各支柱處應至少設一根引下線。對用金屬制成或有焊接、綁扎連接鋼筋網的桿塔、支柱，宜利用其作為引下線。

4.架空避雷線、避雷網至屋面和各種突出屋面的風帽、放散管等物體之間的距離，按照《建筑物防雷設計規范》（GB50057-2010）要求設定，不應小于3m。

3.5.2 液氨儲存、裝卸場所的所有金屬裝置、設備、管道、儲罐等都必須進行靜電連接并接地。

液氨管道在下列部位，應有防靜電接地：

1.進出裝置或設施處；

2.爆炸危險場所的邊界；

3.管道泵及其過濾器、緩沖器等。

金屬設備與設備之間，管道與管道之間，當金屬法蘭采用金屬螺栓或卡子緊固時，一般可不必另裝靜電連接線，但應保證至少有兩個螺栓或卡子間具有良好的導電接觸面。

儲罐內各金屬構件（攪拌器、升降器、儀表管道、金屬浮體等），必須與罐體等電位連接并接地。

為消除人體靜電，在扶梯進口處，應設置接地金屬棒，或在已接地的金屬欄桿上留出一米長的裸露金屬面。

風管及保溫層的保護罩當采用薄金屬板制作時，應咬口并利用機械固定的螺栓等電位連接。

液氨裝卸崗位（場所）人員，必須進行專業教育、培訓，經考核合格，取得特殊工種作業證和安全作業證后，方可從事裝卸作業。

3.6 急性中毒的現場自救與互救

1.吸入是接觸的主要途徑。氨的刺激性是可靠的有害濃度報警信號，吸入中毒者，應迅速脫離現場，至空氣新鮮處。松開患者的衣領與褲帶。

2.化學毒物沾染皮膚時，應迅速脫去污染的衣物，用大量流動清水沖洗15～30分鐘。

3.口服中毒者，視情況采取催吐方法。對中毒引起的呼吸、心跳停止者，應進行心肺復蘇術。

4 結語

SCR煙氣脫硝技術正逐步在火電廠推廣使用，液氨的安全管理工作在做好本質安全的同時，要加強人員的培訓教育工作，制定科學的安全操作規程，既做到污染物達標排放，又做到安全生產，具有十分現實的意義。

參考文獻

[1]梁鵬.環境影響評價技術方法 .北京 中國環境科學出版社.2013

[2]上海昊浦環保科技有限公司煙氣脫硝技術介紹

[3]《建筑設計防火規范》（GB50016-2006）

作者簡介

陳兵（1966-），男，，工程師，1988年7月鹽城職業大學化學工程專業畢業，現從事安全管理工作。