1 000 MW機組脫硝氨站的安全管理

徐宏武，張寶明

(中國國電集團公司諫壁發電廠，江蘇 鎮江 212006)

火電廠在生產過程中，會產生大量的NOx化合物導致酸雨和臭氧層破壞，其中NO2還會造成溫室效應。根據國家環保部最新頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》規定，自2014-07-01起，現有火電廠燃煤鍋爐煙塵中NOx的排放量不得超過100 mg/m3。為了實現這個目標，火電廠的減排力度需要進一步加大，對于目前沒有脫硝的燃煤火電廠則必須進行脫硝。

目前，火電廠一般采用尿素法或液氨法(SCR)脫硝，其中SCR法效率最高，NOx的脫除率可達90 %，且成本較低，已在火電廠廣泛使用。但在運行過程中，由于氨本身的化學特性，采用SCR法脫硝危險性較大，必須做好安全防范工作。

1 SCR法脫硝原理

鍋爐煙氣進入SCR反應器后，在含O2氛圍下，NH3作為還原劑注入含NOx的煙氣中，在催化劑的作用下，NOx被還原成N2和H2O，NOx主要由NO和NO2組成，相對于NO來講，NO2所占比例很小，主要反應如下：

在沒有催化劑的情況下，這些反應只能在很窄的溫度范圍內進行。因此，實際生產過程中，通過選擇合適的催化劑，可以降低反應溫度，擴大反應進行的溫度范圍，從而保持較高的脫硝效率。

2 液氨系統工藝流程

液氨系統工藝流程如圖1所示。液氨由液氨槽車運送至氨站后，首先利用液氨卸料壓縮機將液氨由槽車輸入儲氨罐內，再用液氨泵將儲罐中的液氨輸送到液氨蒸發器內蒸發為氨氣，然后經緩沖罐將氨氣控制為一定的壓力和流量，并與稀釋空氣混合均勻，最終送到SCR反應區。液氨系統中緊急排放的氨氣則排入氨氣稀釋罐中，經水吸收后排入廢水池，再由廢水泵送至廢水處理裝置。

圖1 液氨系統工藝流程

3 氨的危險特性

3.1 刺激性和毒性

液氨揮發出的氨蒸氣對呼吸道粘膜、眼角膜和眼結膜都有強烈的刺激作用，輕者可引起流淚、咽痛、聲音嘶啞、咳嗽、咳痰等癥狀，嚴重時可導致中毒性肺水腫。此外，氨蒸氣還可能引起呼吸窘迫綜合癥，使患者劇烈咳嗽、咳出大量粉紅色泡沫痰、出現呼吸窘迫、昏迷、休克等，也可發生喉頭水腫或支氣管粘膜壞死、脫落甚至窒息。當空氣中的氨蒸氣濃度超過300 ppm時，會引發人體疼痛或過敏，濃度更高時甚至會引起窒息性死亡。氨溶液呈堿性，反復接觸低濃度氨溶液時，可引起支氣管炎、皮炎；接觸高濃度氨溶液時，可引起反射性呼吸停止，造成組織溶解壞死。

3.2 爆炸性

氨在空氣中會形成易爆炸混合物，爆炸極限為16 %～25 %(最易引燃濃度為17 %)。若氨氣中混有油或其他可燃性物質，則會增加火災發生的可能性。當氨氣與氟、氯等氣體接觸時，會發生劇烈的化學反應。容器中的氨氣若遇高熱，會造成容器內壓增大，有開裂和爆炸的危險，可能釀成重大火災事故，造成人員傷害和設備受損。

3.3 腐蝕性

氨溶液呈堿性，能灼傷皮膚和腐蝕衣物，還可能侵蝕某些塑料制品、橡膠和涂層。一旦氨溶液產生大量泄漏，會對環境構成嚴重危害，對水體、土壤和大氣造成污染，引發環境污染事故。

4 氨站的安全管理

4.1 實施重大危險源管理

脫硝氨站的氨貯量一般都超過10 t，根據我國《重大危險源辨識》(GB18218—2009)管理標準，應將其列為重大危險源，并制定嚴格的安全監控管理制度和措施，包括檢測、監控、人員培訓、安全責任制的落實等。液氨系統應配有溫度、壓力、液位、流量、組分等信息的不間斷采集和監測系統，還需配置氨氣泄漏檢測報警系統和緊急停運裝置，并具備信息遠傳、連續記錄、事故預警、信息存儲等功能。

4.2 及時進行安全性評價

氨站的安全設施建設必須遵照“三同時”，即在建設前、施工中、投運前、投運后同時進行安全評價和環境評價。氨站正常投用后，每3年必須進行一次安全性評估。安全性評估可以由本單位注冊安全工程師、技術人員或者聘請有關專家進行，也可以委托有相應資質的安全評價機構進行。此外，還應每年對儲存和使用的裝置、設施或者場所內的重大危險源進行辨識，并記錄辨識過程與結果。

4.3 建立完善的安全管理制度和運行規程

安全管理制度和運行規程包括崗位安全生產責任制、運行操作規程、進出入管理制度、檢查制度、檢修制度、動火規定、消防管理、異常情況應急措施、考核獎懲制度等，并加強全過程監督，采取有效措施，保證這些制度和規程得到切實執行，保證實施力度及效率。

4.4 定期檢測和維護安全設施和安全監控系統

定期對安全設施和安全監測監控系統進行檢測、檢驗，并經常進行維護、保養，以保證其能夠有效、可靠地運行。對安全生產狀況進行定期檢查，及時采取措施消除事故隱患。若事故隱患難以排除時，應制定治理方案，并落實整改措施；若構成重大事故隱患時，應責令其限期整改，經評定合格后，方可投入使用。

4.5 建立完善的事故應急預案和氨泄漏處置方案

將氨站可能發生的事故后果和應急措施等信息，以適當方式告知可能受影響的單位、區域及人員。制定事故應急預案和氨泄漏處置方案，應匯報當地安全監管部門和上級主管部門備案，并制定相應的演練方案和演練計劃。其中，事故應急預案每年至少演練1次，氨泄漏現場處置方案每半年至少演練1次。演練結束后，應對演練效果進行評估，撰寫演練評估報告，分析存在的問題，對事故應急預案和氨泄漏處置方案提出修訂意見，并及時完善更新。

4.6 加強防火防爆工作

(1) 氨站與其他設備、廠房等要有一定的安全防火防爆距離，并在適當位置設置室外防火栓。氨站周圍嚴禁明火，火災時緊急噴淋裝置要能自動啟動進行滅火，因此要定期對噴淋裝置進行試驗，確保在事故工況下能夠運行完好。

(2) 采用防爆、防腐型戶外電氣裝置。系統安裝的所有設備材料嚴禁使用紅銅、黃銅、鋅、鍍鋅的鋼、包含合金的銅和鑄鐵零件。

(3) 設置防靜電接地裝置。在入口處設置防靜電銅板觸摸裝置，系統、管道法蘭用跨接銅板連接。

(4) 設置防雷接地裝置，以防止雷擊。

(5) 氨站內禁止使用無線電通訊。

(6) 在液氨卸料之前通過惰性氣體吹掃管線，進行系統嚴密性檢查，防止氨氣泄漏和系統中混入殘余的空氣造成危險。

4.7 完善防人身傷害設施和個人防護用品

(1) 在現場設置風向標，以便當有氨氣泄漏時人員可向泄漏點的上風側撤離。

(2) 設立安全淋浴和洗眼設備。

(3) 配備急救藥品和足夠的2 %稀硼酸溶液，并定期對其進行檢查、更換，確保藥效。

(4) 配備個人防護用品，包括：防化服、防靜電工作服、正壓式呼吸器、防毒面具、防酸堿橡膠手套、防酸堿橡膠雨靴、防酸堿口罩、防護眼鏡、防爆電筒等。

4.8 加強人員培訓，確保操作人員持證上崗

液氨操作屬特種作業，操作人員應年滿18周歲，且不超過國家法定退休年齡，具有初中及以上文化程度，經社區或者縣級以上醫療機構體檢健康合格，并無器質性心臟病、癲癇病、美尼爾氏癥、眩暈癥、癔病、震顫麻痹癥、精神病、癡呆癥以及其他疾病和生理缺陷，身體健康。

操作人員必須經過專門的安全技術培訓，接受危險化學品和壓力容器的安全技術理論培訓和實際操作培訓，了解液氨的危險特性。首次取證安全培訓時間不少于24個學時，并考核合格。操作證每3年復審1次，復審時安全培訓時間不少于8個學時。離開崗位達3個月時，要重新進行實際操作考核，經確認合格后方可上崗作業。

4.9 加強檢修工作安全管理

(1) 對需檢修或維護的氨設備及系統進行隔離。

(2) 當進入設備內部進行維修時，應用惰性氣體對相關設備和管道進行吹掃，并保證設備內氧濃度達到18 %～21 %。

(3) 如需動火作業，必須辦理動火手續。

(4) 進入容器內工作，必須使用防爆照明，電壓不超過12 V。

4.10 加強日常監督管理

(1) 應加強對人的行為的監督，控制人為失誤，減少不正確行為對危險源的觸發作用。

(2) 加大檢查力度，確定各級人員的安全責任。運行人員必須每班檢查，各級領導和相關部門要定期參加檢查。

(3) 嚴格執行氨站各項管理規章制度，嚴格執行運行規程、“兩票三制”等。

(4) 嚴格執行隱患排查制度，對檢查發現的事故隱患，應根據其性質和嚴重程度，及時進行信息反饋和整改，并做好記錄，對重大隱患應立即向上級部門匯報。

4.11 加強卸液氨管理和存儲管理

(1) 卸液氨前，應對作業區域大氣中氨濃度進行測試，當氨濃度小于30 mg/Nm3時，方可卸氨。

(2) 卸氨時，氨氣流速不能過快，防止因靜電磨擦起火。

(3) 卸氨時，罐車應采取有效的制動措施并熄火，同時接好接地線，駕駛員離開駕駛室。

(4) 卸料過程中，禁止發動罐車。

(5) 雷雨天氣時，應禁止卸料。

(6) 附近有明火、動火作業以及有易燃、有毒介質泄漏或其他不安全因素時，應禁止卸料操作。

(7) 液氨儲罐最高液位絕對不允許超過罐容積的75 %所對應的液位高度。

(8) 控制液氨儲罐內的壓力在1.6 MPa以內，溫度在42.5 ℃以下。如果儲罐內壓力高于1.5 MPa或者溫度高于39 ℃時，噴水裝置應自動打開進行噴水冷卻、降壓。

(9) 氨站應陰涼、通風，遠離火種、熱源，環境溫度不宜超過30 ℃。當高于39 ℃時，噴水裝置應自動打開進行噴水冷卻。

5 氨站的應急處置

5.1 人身傷害應急處置

(1) 若皮膚接觸氨時，應立即脫去污染的衣著，用2 %稀硼酸溶液或大量清水徹底沖洗。

(2) 若眼睛接觸氨時，應立即提起眼瞼，用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15 min。

(3) 若呼吸道接觸氨時，應迅速離開現場至空氣新鮮處，保持呼吸道通暢；若呼吸困難，應立即輸氧；若呼吸停止，應采用人工呼吸急救法。

(4) 若體內接觸氨時，應立即喝大量的水，不要使患者嘗試嘔吐。

進行以上應急處置后，應盡可能將受傷人員快速送醫院進行治療。

5.2 泄漏應急處置

(1) 空氣中氨濃度超標時，應佩戴過濾式防毒面具、戴橡膠手套，立即關閉泄漏點的閥門，組織人員隔離所有泄漏設備及系統。

(2) 對緊急事態進行搶救時，應迅速撤離泄漏污染區人員至上風處，并及時通知相關部門和領導，撤離受影響區域的所有無關人員，嚴格限制人員出入并切斷火源。

(3) 應急處理人員要戴正壓式呼吸器、橡膠手套，盡可能切斷泄漏源。

(4) 在高濃度氨泄漏區，應急處理人員應穿防化服，戴正壓式呼吸器、橡膠手套，開噴霧水稀釋、溶解氨氣。

(5) 在保證人員安全的情況下，應及時清理所有可能燃燒的物品及障礙物，保持泄漏區域內通風暢通，盡量消除漏氨危險。

(6) 液氨儲罐安全門動作后，要打開水噴淋裝置，對儲罐進行噴水冷卻降溫、降壓。

(7) 立即啟動現場的水噴淋系統來稀釋泄漏的氨氣。同時，為防止吸收氨氣后的水造成二次污染，應啟動廢水泵，將稀釋后的氨水排至廢水處理裝置。

5.3 火災和爆炸的處置

發生火災和爆炸時，現場人員應立即執行現場處置方案，在采取自救措施的同時，立即撥打急救電話，由專職消防人員采用泡沫滅火器或二氧化碳滅火器和緊急噴淋裝置霧狀水進行滅火。消防人員必須穿全身防火防毒服，在上風向滅火。若不能切斷氣源，則不允許熄滅泄漏處的火焰。

6 結束語

脫硝氨站將是火電廠的一項重大危險源，火電廠必須將氨站的安全管理納入日常的安全管理之中，建立實時監控預警系統，嚴密監視可能使危險源對象的安全狀態向事故臨界狀態轉化的各種參數變化趨勢，及時給出預警信息或應急控制指令，消除事故隱患。