淺談氨制冷系統(tǒng)中液氨儲罐的安全措施

馬燕惠 李世鵬

摘 ?要：在現(xiàn)代化工生產(chǎn)過程中，部分工藝需要在低溫環(huán)境下開展，所以對于化工企業(yè)來講就需要有較高水平的制冷工藝。氨制冷系統(tǒng)具有較強(qiáng)的制冷效果，非常適合應(yīng)用于化工行業(yè)中，但是同時氨制冷系統(tǒng)也存在著一些安全隱患?；诖?，該文以某項目為例，對氨制冷系統(tǒng)中液氨儲罐的安全措施展開了分析和探討，旨在為同行業(yè)工作人員提供一些參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：液氨儲罐 ?儀表與閥門 ?DCS控制系統(tǒng) ?SIS安全儀表系統(tǒng) ?安全

中圖分類號：TQ05 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）06（b）-0226-02

近年來，很多化工企業(yè)都制造了對應(yīng)的冷凍系統(tǒng)，以便于滿足了生產(chǎn)要求。制冷系統(tǒng)通常使用氨作為制冷劑。氨是一種具有良好的熱力學(xué)性質(zhì)的理想的自然冷媒。氨的毒性等級為2級，對人類的危害主要表現(xiàn)在對呼吸道的刺激以及腐蝕上。當(dāng)工作人員被高濃度的氨直接接觸時，接觸部位會引起堿性化學(xué)性灼熱傷害，氨也可能引起深呼吸道及肺損傷。因此，在化工升級生產(chǎn)過程中必須要重視生產(chǎn)安全，氨制冷系統(tǒng)也是如此。

1 ?液氨儲罐的作用

該文以某項目氨制冷系統(tǒng)為例，通過運用壓縮機(jī)至蒸發(fā)式冷凝器冷凝下來的低溫液氨流入液氨儲罐，冷源由液氨儲罐來進(jìn)行提供，以便于能夠達(dá)到生產(chǎn)所需要的低溫環(huán)境，由此可知在氨制冷系統(tǒng)中液氨儲罐起著非常重要的作用。

2 ?液氨儲罐上儀表及控制閥門的設(shè)置

2.1 溫度儀表的設(shè)置

實際生產(chǎn)中，液氨儲罐的溫度儀表為TU0031，能夠?qū)σ喊眱奚系臏囟冗M(jìn)行實時監(jiān)測和顯示，以便于可以使得相關(guān)工作人員能夠及時地對儀表溫度進(jìn)行記錄并對比;溫度傳感器TE0001用來對液氨儲罐上部的超高溫度進(jìn)行檢測，同時還具備著報警功能;溫度傳感器TE0005，用來對液氨儲罐下部的溫度進(jìn)行實時監(jiān)控;溫度傳感器TE0006，用來對液氨儲罐整體溫度進(jìn)行檢測，改儀表具備溫度指示、高溫警告和連鎖控制功能，用在DCS控制系統(tǒng)中。

2.2 壓力儀表的設(shè)置

壓力計PU 0035被安裝與液氨儲罐上，該儀表可以明確地使工作人員看到液氨儲罐的壓力狀況，從而使得相關(guān)工作人員能夠及時地對儀表壓力進(jìn)行記錄并對比;溫度傳感器PT0001用來對液氨儲罐上部的高壓進(jìn)行檢測，同時還具備著報警功能;溫度傳感器PT0002，用來對液氨儲罐高壓進(jìn)行實時監(jiān)控;溫度傳感器PT0003，用來對液氨儲罐整體壓力進(jìn)行檢測，改儀表具備壓力指示、高溫警告和連鎖控制功能，用在SIS控制系統(tǒng)中。

2.3 液位儀表的設(shè)置

液位傳感器LT0001被安裝與液氨儲罐上，該儀表可以明確地使工作人員查看液氨儲罐的液位狀況，從而使得相關(guān)工作人員能夠及時地對儀表液位進(jìn)行記錄并對比;液位傳感器LT0001用來對液氨儲罐液位進(jìn)行檢測，同時還具備著高液位報警功能;現(xiàn)場液位計LG，用來對液氨儲罐液位高低狀況進(jìn)行實時監(jiān)控，可以便于相關(guān)工作人員進(jìn)行比較。

2.4 控制閥門的設(shè)置

在液氨儲罐中設(shè)置有兩級閥門，分別為手動和氣動，為了進(jìn)一步提升其安全性，還應(yīng)該為其配備緊急泄氨器。我們都知道，液氨儲罐是一種壓力設(shè)備，為了保障儲罐的安全還應(yīng)該設(shè)置有安全閥，安全閥的設(shè)置要符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 ?DCS控制系統(tǒng)和SIS安全儀表系統(tǒng)

3.1 溫度報警系統(tǒng)

根據(jù)相關(guān)必要條件，溫度警報系統(tǒng)可分割成至少兩個級。第一級的警報閾值是通常的工作溫度的上限。液氨儲罐系統(tǒng)的通常工作溫度為30℃～35℃。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，第一級的閾值與絕對壓力Pt對應(yīng)，為T=35℃。Pt=1.38MPa。第二級別是第一級別警告閾值的1.25～2倍，第二級別警告閾值T2=（1.25-2）T1。該項目是T2=1.25T1，即T2=43.75C，滿足規(guī)定要求，同時可以滿足規(guī)范要求低于介質(zhì)的閃點或燃點。

當(dāng)液氨儲罐系統(tǒng)的溫度達(dá)到第一警報閾值T1=35℃時，檢測到的溫度信號經(jīng)由槽主體的溫度傳感器TE0006被發(fā)送到DCS控制系統(tǒng)。DCS控制系統(tǒng)發(fā)出警報信號，并按順序在冷卻噴霧系統(tǒng)上打開空氣壓電磁控制閥XV0004，以噴霧冷卻。當(dāng)液體氨儲罐系統(tǒng)的溫度到達(dá)第二層時，噴霧溫度下降。在警報閾值T2=43.75C時，檢測到的溫度信號經(jīng)由槽主體上的溫度傳感器TE 0001變換為電信號，傳送到SIS安全裝置系統(tǒng)。SIS安全裝置在液體氨儲罐上的空氣壓電磁控制閥XV0001-XV0002和XV0003被關(guān)閉時，即液體氨儲罐的管道上的所有空氣式電磁控制閥被關(guān)閉并被互鎖時，發(fā)送警報信號，關(guān)閉連接上下游的通道。

3.2 壓力報警系統(tǒng)

壓力警報系統(tǒng)必須根據(jù)相關(guān)要求設(shè)置至少兩個級別。第一級警報閾值是正常工作壓力的上限。該項目中液體氨儲罐系統(tǒng)的正常工作壓力Pc在1.19MPa～1.38MPa之間，第一級警報閾值為P1=1.38MPa。第二級是容器的設(shè)計壓力8000。該項目中液體氨氣罐的設(shè)計壓力為Ps=21.10MPa，P2=80%，Ps=11.68MPa。警告閾值低于安全閥的設(shè)置值，以滿足相關(guān)規(guī)范要求。

當(dāng)液氨儲罐系統(tǒng)的壓力達(dá)到第一警報閾值P1=1.38 MPa時，經(jīng)由儲罐主體的壓力傳感器PT0001向DCS控制系統(tǒng)傳輸所檢測的壓力信號。DCS控制系統(tǒng)在冷卻噴霧系統(tǒng)上打開空氣壓電磁控制閥XV0004，以便發(fā)出警報信號并噴霧冷卻，并且液氨儲罐系統(tǒng)的壓力達(dá)到第二級報告。當(dāng)警告閾值P2=1.68MPa時，通過儲罐主體上的PT0002或PT0003壓力傳感器將檢測到的壓力信號傳送到SIS安全裝置系統(tǒng)。SIS安全儀器系統(tǒng)發(fā)出警報信號，并在聯(lián)動的液體氨氣罐上同時關(guān)閉氣壓電磁控制閥XV0001、XV0002和XV0003。上游和下游流處理裝置的閥門連鎖關(guān)閉。

3.3 液位報警系統(tǒng)

根據(jù)相關(guān)要求，液面警報裝置應(yīng)高、低位至少各設(shè)置一級，并將警報閾值分別設(shè)定高位限以及低位限。本項目中液氨儲罐的直徑為d=2600mm，規(guī)定最大液面水平時，對應(yīng)的儲罐容積在8000以下。因此，計算超高液面級別的警告閾值為H0=1900mm。高液面水平的警告閾值為H1=1500mm，低液面水平為H2=500mm。當(dāng)液氨儲罐系統(tǒng)的液面級別達(dá)到高級別警報閾值H或低級別警報閾值H2時，液面?zhèn)鞲衅鱈T0001將檢測出的液面信號轉(zhuǎn)換為電信號，發(fā)送到DCS控制系統(tǒng)。當(dāng)液面?zhèn)鞲衅鱈T0002將檢測到的液面級別信號轉(zhuǎn)換為電信號并將警報信號發(fā)送到SIS安全裝置系統(tǒng)時，液氨儲罐系統(tǒng)的液面級別達(dá)到超高級別的警報閾值H0，同時，SIS安全儀器系統(tǒng)關(guān)閉了液體氨氣儲存罐上的氣壓電磁控制閥XV0001、XV0002和XV0003，關(guān)閉上下游工藝裝置。

3.4 有毒氣體報警系統(tǒng)

依據(jù)我國相關(guān)規(guī)范和要求，有毒氣體報警系統(tǒng)最少需要設(shè)定兩個級別，第一級報警閾值的最高允許濃度為75%，但是如果設(shè)置的報警儀表靈敏度較低，無法達(dá)到檢測要求，那么第一級報警的閾值可以根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整，但是調(diào)整的前提是既要能夠避免中毒事故的發(fā)生，同時也要能夠發(fā)出報警指令，所以該項目中氨的報警閾值設(shè)置成22.5mg/m?，能夠達(dá)到相關(guān)要求;第二級報警閾值通常都設(shè)置為最高允許濃度的2～3倍，所以該項目中第二級報警閾值設(shè)置成50mg/m?，也可以滿足相關(guān)需求。

4 ?結(jié)語

綜上所述，液氨制冷系統(tǒng)中必須要注重液氨儲罐的安全，只有保證了液氨儲罐的安全，才能夠保障生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 潘保安.試論液氨儲罐泄漏事故模擬分析及安全對策措施[J].廣東化工，2018，45（10）：154-155，160.

[2] 徐鑫.大型低溫液氨罐區(qū)的安全設(shè)計[J].化工設(shè)計通訊，2018，44（8）：180-181.

[3] 趙昆玉，孫琦，謝青延.背壓對液氨制冷系統(tǒng)用安全閥技術(shù)性能指標(biāo)影響的討論[J].中國特種設(shè)備安全，2017，33（5）：67-71.