火電機組重大危險源的辨識和安全管理

神華福能發電有限責任公司 陳 義

神華福能發電有限責任公司鴻山電廠2×1050MW火電機組（簡稱鴻山公司）規劃裝機總容量4×1050MW，一期建設的2×1050MW發電機組是福建省率先建成的“首臺百萬千瓦級超超臨界火電機組”，同步建設脫硫、脫硝、電除塵等先進環保設施，致力于數字化綠色電站建設，現場總線應用超過60%，處于國內領先水平；采取汽動引風機、四大管道彎管、臨爐加熱、四機一控等先進技術，有效降低能耗；干灰、干渣、脫硫副產品綜合利用率達到100%，廢水零排放。生產現場危險源存在于下述裝置中：供氫站設置的2臺氫氣儲罐，氨區設置的2臺液氨儲罐，鍋爐補給水系統的2臺酸儲存罐和2臺堿儲存罐，精處理系統的1臺酸儲存罐和1臺堿儲存罐。

1 火力發電廠危化品辨識的原則

《危險化學品重大危險源辨識》(GB-18218-2009)標準適用于生產、儲存、使用和經營危險化學品的生產經營單位對重大危險源進行辨識，該標準由中國安全生產科學研究院、中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院起草，是國家強制性標準。該標準對化學品危險源和重大危險源的評估規定如下。

危險化學品：具有易燃、易爆、有毒、有害等特性，會對人員、設施、環境造成傷害或損害的化學品。是指具有毒害、腐蝕、爆炸、燃燒、助燃等性質，對人體、設施、環境具有危害的劇毒化學品和其他化學品；臨界量：指對于某種或某類危險物質規定的數量，若單元中的物質數量等于或超過該數量，則這個單元的范圍即可確定為重大危險源；危險化學品重大危險源：長期地或者臨時地生產、搬運、使用或者儲存危險物品，且危險物品的數量等于或者超過臨界量的單元（包括場所和設施）。

重大危險源的辨識指標：重大危險源辨識標準（The standard of major hazard source identification）是一種規定了辨識重大危險源的依據和方法，以及計算重大危險源辨識臨界量和最大量的方法。單元內存在的危險化學品的數量根據處理危險化學品種類的多少區分為兩種情況：單元內存在的危險化學品為單一品種時，則該危險化學品的數量即為單元內危險化學品的總量，若等于或超過相應的臨界量則定為重大危險源；單元內存在的危險化學品為多品種時，則按式q1/Q1+q2/Q2+…+qn/Qn≥1計算，若滿足則定為重大危險源。式中q1，q2…qn為每種危險化學品實際存在量；t，Q1，Q2…Qn為與各危險化學品相對應的臨界量、t。

火力發電廠重大危險源辨識：在燃煤發電機組中存在的危險化學品主要包括機組啟動和停運階段所需的助燃劑柴油、發電機冷卻用的氫氣、鍋爐水質處理所需的鹽酸、氫氧化鈉和環境保護需要噴入爐膛尾部煙道的液氨，按照GB 18218-2009的規定，臨界數量（噸）為：柴油（閃點大于等于23℃小于61℃的易燃液體）5000，氫氣（易燃易爆氣體）5，氨（無色有刺激性惡臭的毒性氣體）1，HCl（有強烈的刺激性氣味和腐蝕性的毒性氣體）40。

2 危險化學品使用狀況分析

2.1 裝機容量與危化品關系

電廠裝機容量越大、其相應所使用的危險化學品的量就越大。鴻山公司裝機規模2×1050MW是福建省率先建成的首兩臺百萬千瓦級超超臨界火電機組，生產過程中使用的主要危險化學品有：機組起停階段所需的柴油、H2、液態NH3、液態HCL、液態NaOH，具體使用情況如下：機組采用微油點火，助燃用油為0號輕柴油，在一期廠區內租用容量為500m3的柴油罐一座；發電機的冷卻方式為水一氫一氫，在廠區的海邊東南角建設有一座供氫站。供氫站內設有2個氫氣儲存罐和1個雜用氣體吹掃儲存罐，其中2個氫氣儲罐的容積均為25m3、額定儲存壓力為5MPa；鍋爐尾部煙道噴入的氨氣由設在氨站的兩臺氨儲罐內的液態氨蒸發而來，氨站的氨儲罐容積均為88m3，氨站內液氨最大儲存量為105.6t（取液氨密度0.6m3/t）。

2.2 相關重大危險源的辨識

柴油。一期廠房內租用一座容量為500m3的柴油儲存罐，柴油儲量為500立方米，0號輕柴油密度為0.85t/m3，柴油儲量經計算為0.85×500t=425t，遠未達到臨界量規定的5000t標準。因此柴油儲罐不構成重大危險源。公司計劃在2021～2022年間將微油點火方式改造成等離子體無油點火，屆時廠區內不再儲存柴油。因此無論是從目前的儲存量還是未來幾年的改造計劃看，柴油儲存設施不構成重大危險源。但在點火方式改造之前仍需根據危險源辨識程序對其進行辨識評估。絕大部分燃煤電廠的柴油儲存設施經評估不屬于重大危險源，但由于其儲存的數量較可觀，一旦發生著火爆炸的后果較為嚴重，必須按照危險化學品的標準進行嚴格管理。如2015年10月10日，內蒙古京隆發電廠在進行柴油儲存設施檢修施工時發生起火爆炸事故，正在進行檢修維護的柴油儲存設施內存有柴油約300余噸，檢修作業現場一共有5名人員正在施工，事故導致3人死亡、1人失蹤。

供氫站。設計有2個氫氣儲罐，氫儲罐容積為25m3，壓力為5MPa，儲氫量為25000×（5/0.101325）×0.0899=111kg。氫氣總儲量111kg×2=222kg=0.222t，小于臨界量5t，不構成重大危險源。但由于其一旦發生爆炸事故后果嚴重，因此仍應加強管理。2007年1月8日美國俄亥俄州東南部的馬斯金格姆電廠發生氫氣罐爆炸事故，導致1人死亡，9人受傷。

液氨。鴻山公司煙氣脫硝系統采用SCR技術，將液氨加熱蒸發后形成氨氣作為脫硝劑。氨區內設有2座容量為88立方米的液氨儲存罐，2臺液氨儲存罐全部存滿后的最大儲存量為105.6t（取液氨密度0.6m3/t），超過《危險化學品重大危險源辨識》(GB-18218-2009)》標準規定的臨界量50t，構成了重大危險源。

鹽酸。鍋爐補給水酸堿區存有30%純度的HCl，其最大存放量為10m3；精處理酸堿區存有30%純度的HCl，其最大存放量為30m3；電解海水制氯區域存有30%純度的HCl，其最大存放量為2.5m3。HCl屬毒性氣體，其臨界儲量為20t，而30%HCl溶液為液體，經對照標準評估辨識后確定鹽酸不屬于重大危險源。

氫氧化鈉。鍋爐補給水酸堿區存有31%純度的氫氧化鈉，其最大存放量為10m3；精處理酸堿區存有31%純度的氫氧化鈉，其最大存放量為30m3；31%濃度的NaOH溶液為液體，經對照標準評估辨識后確定鹽酸不屬于重大危險源。

2.3 其余儲存量較小的危險源

鴻山公司廠區內其余儲存量較小的危險源均未達到儲存臨界量，不構成重大危險源。其名稱、CAS號、使用量或產生量、儲存量、儲存地點和使用地點、侵入途徑、主要危險特性和有害影響如下：

次氯酸鈉：7681-52-9，145kg/h，145kg/h，循環水處理，吸入、與眼睛和皮膚接觸；次氯酸鈉與有機物或還原劑相混易爆炸。水溶液堿性并緩慢分解為NaCl、NaClO3、O2，受熱受光快速分解。強氧化性。身體長期接觸者會導致大量出汗，體毛脫落、指甲變薄，次氯酸鈉釋放出的游離氯有中毒的可能性。

氨水：1336-21-6，2t，2t，化學水處理，吸入、與皮膚接觸；氨水與空氣混合達到一定比例可形成爆炸性混合物，遇到明火和加熱到一定溫度會導致爆炸。加熱到較高溫度時，儲存罐體內壓力上升，會導致開裂和爆炸。氨水濃度達到一定程度時可造成人和動物組織溶解性壞死。

二氧化碳：124-38-9，60瓶，65瓶，氫氣置換系統，吸入；達到一定濃度時會對人體產生麻痹作用。環境中的濃度達到一定程度時，接觸者會瞬間昏迷倒地、瞳孔變形、大小便失禁，嚴重時會出現呼吸停止直至死亡。干冰和液態CO2汽化后能造成零下43度以下的低溫，引起接觸者劇烈的凍傷。

聯氨：302-01-2，2t，4t，化學水處理，吸入、食入、經皮吸收；在明火和加熱到一定溫度時會導致燃燒。和氧化劑接觸時有可能燃燒、爆炸。呼吸道進入聯氨氣體會受到強烈刺激，同時出現眩暈、嘔吐和神志不清的癥狀。眼睛接觸液態或者氣態聯氨會導致致眼睛永久性損傷。

六氟化硫：2551-62-4，需要時外購，六氟化硫高壓開關，吸入；SF6氣體密度為空氣密度的5倍，在空氣中下沉且不易擴散，SF6氣體在受到電弧放電情況下會裂解成有毒、腐蝕性氣體。在密閉容器內聚集會導致人員窒息。受到SF6中毒會出現流淚、打噴嚏、頭暈、惡心、胸悶等癥狀。

由以上辨識可知，依據GB18218-2009對燃煤機組電廠危險化學品進行評估，鴻山公司危險化學品重大危險源僅為氨站的液氨儲罐。

3 液氨重大危險源的管理

3.1 液氨的危險有害性分析

健康危害。無論是液氨還是氨氣均是有毒介質，均可對人體造成傷害。空氣中氨的濃度達到0.5～0.6%的體積比時，半小時內會導致人體中毒，濃度再高時會致死。人體皮膚接觸到液氨時會造成凍傷；火災、爆炸危險特性。依據《建筑設計防火規范》（GB50016-2014）和《石油化工企業設計防火規范》（GB50160-1992）標準，液氨屬于乙類火災危險性物質。常溫下氨雖然可以燃燒但不容易點燃。濃度達到11～14%的體積比時較為容易點燃，在爆炸極限16%～25%范圍內遇明火會引起爆炸。濃度為22.5%時遇到明火爆炸，會產生最大爆炸壓力。

3.2 泄漏應急處理

發現氨儲罐及氨管道有泄漏情況時，相關人員應立即停止作業，立即穿上防酸堿化學防護服，在有人監護情況下關閉漏點隔離閥門，隔離泄漏點。立即啟動液氨泄漏應急預案，按照流程逐級匯報。漏點迅速擴大、無法控制時應迅速撤離現場，等待救援人員到達后再組織撲救。將受到液氨污染的所有人員撤離到氨區上風處，將氨站100米周圍的道路封鎖，嚴格限制人員與車輛出入，杜絕一切可能引起火花的情形發生。救援應急處理人員應穿全面罩防護服、佩戴正壓式呼吸器。迅速切斷泄漏點，利用消防噴霧車和高壓水炮形成的水幕吸收泄漏的氨氣。泄漏的氨罐經過惰性氣體置換測量氨氣濃度合格后方可焊接動火檢修，檢修完畢后須經過放射性探傷合格方可恢復使用。

呼吸道吸入氨氣時，立即移送至或自行撤離到上風向空氣流通處，大口呼吸交換新鮮空氣。如果呼吸不暢則應立即吸入大量醫用氧氣。呼吸困難時須馬上進行人工呼吸并及時送到醫院治療；泄漏至氨儲罐圍堰內及氨站地面的液氨，被消防車及消防水炮稀釋后自行流入到氨站廢水槽，應及時排至廢水處理池并用噴淋鹽酸等方法進行綜合處理。

3.3 氨站重大危險源的安全管理

鴻山公司氨站圍墻內設置了8個液氨泄漏報警裝置并連接到電廠24小時值班集中控制室；氨站圍墻內設置了3處噴淋洗眼裝置和硼酸溶液等急救藥品，沖洗水源每三天試驗一次保證噴水量和水質可靠；氨區圍墻內及距離氨儲罐30米范圍內動火，必須許可一級動火工作票并簽至生產副總經理處，消防車及消防員、監護人員到位后方可開始動火。

進入氨站大門需得到授權，授權管理采取門禁系統管控，門禁系統需使用門禁卡刷卡才能開啟，氨區的2個大門和三個小門均上鎖管制，借用鑰匙必須執行登記手續；進入氨站的所有人員，操作前要穿好全面罩化學防護服和防護眼鏡、戴好橡膠手套、穿上防靜電工作服和防靜電鞋，正壓式呼吸器檢查處于良好備用狀態；液氨泄漏事故應急預案經過總工程師核準簽發后，一年至少實戰演練2～4次，根據演練結果不斷提升改進。

4 結語

鴻山公司因生產工藝和環境保護需要，使用SCR技術采用液氨加熱蒸發后形成的蒸汽噴入爐膛尾部煙道進行脫硝。廠區內設置的氨站內液氨儲罐儲存量超過了規范規定的臨界量，構成危險化學品重大危險源；經過調研鴻山公司和國內其他燃煤機組電廠，隨著科學技術的進步點火技術趨向于等離子無油點火，未進行無油點火技術改造的也大部分實行微油點火，因此對于向機組啟停階段短暫供應助燃油的儲存設備及區域，按照一般危險化學品評估辨識并采取嚴格措施管控即可。

經調查鴻山公司和國內多個火力發電廠，不管是采取廠外采購廠內儲存還是燃煤電廠內部自行電解生產氫氣，作為向氫冷發電機供應氫氣的中間緩存設備、儲量均遠小于規范規定的臨界量，不構成重大危險源；評估為重大危險源的液氨儲罐區，應向當地安監部門和環保部門備案并制定專項制度和出入管理規定，對于雖不屬于重大危險源的柴油儲罐區和氫站區域，應制定專項應急預案并經常性的進行演練，確保上述危險區域的安全管理。