氨制冷的主要安全問(wèn)題及防治措施

谷曉峰

摘 要：由于氨具有較強(qiáng)腐蝕性，所以氨制冷系統(tǒng)的安全十分重要，采用積極有效的安全和防護(hù)措施，保證制冷氨系統(tǒng)安全和無(wú)故障運(yùn)行，保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)安全，保護(hù)環(huán)境，充分體現(xiàn)以人為本的安全理念。

關(guān)鍵詞：泄漏；中毒；噴淋水；疏散通道

1.氨的危險(xiǎn)性分析

1.1 氨的物理性質(zhì)：氨是無(wú)色氣體，有特異的刺激臭味。易于液化，在20 ℃、891kPa下即可液化，并放出大量的熱。液氨在溫度變化時(shí)，體積變化的系數(shù)很大。相對(duì)密度0.82。熔點(diǎn)-77.7℃。沸點(diǎn)-33.35℃。臨界溫度132.44℃。蒸氣相對(duì)密度0.6。爆炸上限%（V/V）：27.4，爆炸下限%（V/V）：15.7。易溶于水，形成氫氧化銨。溶于乙醚等有機(jī)溶劑。與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、受熱后瓶?jī)?nèi)壓力增大，有爆炸危險(xiǎn)。

1.2 氨的毒性：氨主要對(duì)動(dòng)物的上呼吸道有刺激和腐蝕作用，高濃度時(shí)可危及中樞神經(jīng)系統(tǒng)，還可通三叉神經(jīng)末梢的反射作用而引起心臟停博和呼吸停止。當(dāng)氨的濃度在0.5～1mg/m3時(shí)，人的嗅覺(jué)感覺(jué)有異味；濃度在50 mg/m3以上鼻咽部有刺激感和眼部灼痛感；500 mg/m3以上短時(shí)間內(nèi)即出現(xiàn)強(qiáng)烈刺激癥狀；1500 mg/m3以上可危及生命；3500 mg/m3以上可即時(shí)死亡。缺氧時(shí)氨的毒作用將加強(qiáng)。國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為30 mg/m3。

2.事故等級(jí)劃分及處置原則

2.1事故等級(jí)的劃分

氨制冷企業(yè)與其他企業(yè)發(fā)生事故的區(qū)別在于中毒窒息、氨泄漏引起的火災(zāi)爆炸事故。

根據(jù)國(guó)家《生產(chǎn)安全事故報(bào)告和調(diào)查處理?xiàng)l例》的規(guī)定，事故劃分為特別重大事故、重大事故、較大事故和一般事故4個(gè)等級(jí)。企業(yè)應(yīng)將氨中毒窒息、氨泄漏引起的火災(zāi)爆炸事故作為應(yīng)急預(yù)案的最高等級(jí)。

2.2處置原則

根本原則：杜絕較大以上事故發(fā)生，防范一般事故。

關(guān)鍵環(huán)節(jié)：首先，氨制冷企業(yè)人員較密集，多數(shù)人員都在車(chē)間作業(yè)，因此在液氨泄漏時(shí)，及時(shí)有效的疏散周?chē)巳海前踩A(yù)防措施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其次，當(dāng)泄漏量較少時(shí)，如冷間低壓系統(tǒng)的泄漏，可通過(guò)停止氨泵，切斷閥門(mén)，堵漏、啟動(dòng)氨氣壓縮機(jī)來(lái)達(dá)到控制氨氣的泄漏；第三，當(dāng)泄漏量較大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)，應(yīng)開(kāi)啟緊急泄氨器，通過(guò)泄氨器將多余的氨釋放到事故池里。第四，當(dāng)泄漏量更大、速度更快時(shí)，如氨壓機(jī)房和高壓系統(tǒng)泄漏，其控制的措施有：迅速開(kāi)啟軸流風(fēng)機(jī)，緊急停車(chē)，打開(kāi)噴淋設(shè)施和室外消火栓開(kāi)花水槍?zhuān)⒘⒓炊侣Ｈ绻侣┎怀晒Γ瑒t開(kāi)啟泄氨器，用大量水進(jìn)行稀釋。

3.制冷系統(tǒng)的主要安全問(wèn)題

3.1 火災(zāi)爆炸

（1）液氨儲(chǔ)罐及管路若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開(kāi)裂和爆炸的危險(xiǎn)。

（2）如果制冷系統(tǒng)的儲(chǔ)氨設(shè)備及管路發(fā)生泄漏，氨氣與空氣混合能形成爆炸性混合物。爆炸性混合氣體濃度達(dá)到爆炸極限時(shí)遇明火或高溫，可發(fā)生火災(zāi)爆炸。

（3）中毒

液氨泄漏后，可能造成一定面積的毒害區(qū)域，會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞，致人中毒、死亡。根據(jù)不同的事故類(lèi)型、氨氣泄漏擴(kuò)散模型，危險(xiǎn)區(qū)域會(huì)有所不同。

4.危險(xiǎn)區(qū)域的定量分析

以?xún)?chǔ)罐泄漏作為事故模型進(jìn)行危險(xiǎn)區(qū)域分析。

4.1 毒害區(qū)域的計(jì)算方法

設(shè)液氨儲(chǔ)罐的泄漏量為W（kg），泄漏前罐內(nèi)的液氨溫度為t（℃），液氨比熱為C（kJ/kg·℃），當(dāng)儲(chǔ)罐破裂時(shí)，罐內(nèi)壓力降至大氣壓，處于過(guò)熱狀態(tài)的液氨溫度迅速降至標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)t0（℃），此時(shí)全部液氨所放出的熱量為：

（1）

設(shè)這些熱量全部用于加熱罐內(nèi)液氨的蒸發(fā)，如果液氨的汽化熱為q（kJ/kg），則其蒸發(fā)量：

（2）

4.2 毒害區(qū)域的計(jì)算

假設(shè)可能發(fā)生液氨泄漏的最大量W（kg）=1000kg，環(huán)境溫度t =25℃，計(jì)算有毒氣體的擴(kuò)散半徑：

液氨蒸發(fā)熱： =1000×4.6〔25-（-33）〕=266800（kJ）

蒸發(fā)量：W=Q/q =266800/1.37×103 =194.75（kg）

氨氣在致死的濃度c時(shí)的體積V和有毒氣體的擴(kuò)散半徑R：

V= Vg×100/c=225.59×100/0.5=45118（m3）

R = （V/2.0944）1/3= （45118/2.0944）1/3=27.82m

根據(jù)以上的模擬計(jì)算：當(dāng)有一噸液氨泄露后，氨氣的蒸發(fā)量為194.75（kg），以泄漏點(diǎn)為中心，可在半徑27.8 米范圍內(nèi)，氨氣的濃度可致人死亡傷害。實(shí)際情況還要考慮當(dāng)日的風(fēng)向。

5.泄漏部位及其原因

（1）設(shè)備、管道、閥門(mén)等安全配件不按期檢測(cè)，配件因腐蝕局部裂縫，安全閥失靈，不能自動(dòng)起跳泄壓和報(bào)警，造成液氨泄漏。

（2）制冷系統(tǒng)壓力控制不嚴(yán)，儲(chǔ)罐經(jīng)常處于超壓狀態(tài)，產(chǎn)生局部泄漏。

（3）儲(chǔ)罐超量?jī)?chǔ)存，環(huán)境溫度較高，未及時(shí)采取降溫和遮陽(yáng)，儲(chǔ)罐內(nèi)壓上升，產(chǎn)生局部泄漏。

（4）在液氨充裝過(guò)程中，車(chē)輛不慎撞壞液氨管道、閥門(mén)、液面計(jì)，引起的泄漏。

（5）冷凍系統(tǒng)控制泄放氣壓力過(guò)高，致使儲(chǔ)罐壓力升高。

（6）冷凍系統(tǒng)控制氨壓機(jī)出口壓力過(guò)高，致使儲(chǔ)罐壓力升高。

（7）儲(chǔ)罐的進(jìn)出口閥門(mén)、管道因腐蝕和超壓，發(fā)生破裂。

（8）儲(chǔ)罐使用玻璃管液面計(jì)、平板玻璃液面計(jì)，因耐壓等級(jí)不高，長(zhǎng)期使用發(fā)生破裂。

6.結(jié)論

依據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和《冷庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》，液氨儲(chǔ)存系統(tǒng)為乙類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)，其廠(chǎng)房為二級(jí)耐火等級(jí)，與周邊居民建筑物的安全距離為25m，現(xiàn)有的氨制冷企業(yè)基本能夠滿(mǎn)足此項(xiàng)要求。但是，根據(jù)以上事故模型分析，氨的主要危險(xiǎn)性為氨氣中毒事故，25m的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到安全要求。依據(jù)《冷庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》 要求，下風(fēng)側(cè)為300m，其他側(cè)為150m，在此范圍外為較安全距離。因此，控制氨的泄漏量，降低氨氣蒸發(fā)，為廠(chǎng)區(qū)人員及周?chē)巳禾由A得寶貴時(shí)間，杜絕較大事故，才是根本所在。