冷庫設計中氨制冷系統的安全與防護

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、施工不規范等多方面的原因，造成冷庫安全事故頻發，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，節流損失小，傳熱性能好，制冷系統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，國家衛生標準中職業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。以氨制冷系統為例，常規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，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，應及時進行更新換代，提高系統的安全可靠性。特種設備使用單位應當按照安全技術規范的定期檢驗要求，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，未經定期檢驗或者檢驗不合格的特種設備及其附件，不得繼續使用。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，并選用開式噴頭，是為了當貯氨器發生泄漏時，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，庫區內應設安全通道，并應有疏散平面圖及標識，在發生緊急情況時，人員能緊急撤離。在庫區各明顯地方宜設置場區風向標。冷庫庫房設計與建筑防火設計要求一樣，當發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、崗位操作規程、應急救援系統可以使安全設施發揮最大的作用。許多事故的經驗教訓表明，如果日常作業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，應急救援設施不齊備，未定期演練，一旦發生事故，將無法控制事故、進行人員疏散，造成傷亡擴大。涉氨企業應編制切實可行的應急救援預案（含現場處置方案），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，定期組織演練，發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，氨制冷技術已經較為成熟，在此基礎上進一步深化氨制冷系統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、監測預警系統以及全面的安全管理是我國氨系統冷庫發展重要手段，對提高我國經濟實力和人民生活水平具有重要的現實意義。