火力發(fā)電廠液氨管理安全技術(shù)設(shè)計(jì)

摘 要：介紹了液氨在SCR煙氣脫硝技術(shù)中的作用，闡述了液氨在儲(chǔ)存與裝卸、消防、特種設(shè)備安全管理、電氣安全管理、防雷防靜電安全管理方面的設(shè)計(jì)，指出了液氨急性中毒的現(xiàn)場(chǎng)自救與互救的方法。

關(guān)鍵詞：SCR煙氣脫硝；液氨；安全設(shè)計(jì)

0 前言

2013年6月3日，吉林寶源豐禽業(yè)有限公司發(fā)生火災(zāi)爆炸，造成液氨泄漏，導(dǎo)致121人死亡的特別重大安全事故。2013年8月31日，上海翁牌冷藏實(shí)業(yè)有限公司發(fā)生液氨泄漏事故，造成15人死亡的重大安全事故。液氨泄漏事故頻發(fā)，液氨的安全管理工作顯得尤為重要。

為保護(hù)環(huán)境，火力發(fā)電廠煙氣排放必須符合國(guó)家達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)，火力發(fā)電廠紛紛采用先進(jìn)的除硫脫氮除塵技術(shù)。其中以液氨作為還原劑，采用選擇性催化還原法（SCR）技術(shù)，在催化劑作用下進(jìn)行選擇性催化還原，在NH3/NO=1的情況下，可以達(dá)到80～90%的脫硝效率，從而有效的保護(hù)了環(huán)境。

1 SCR煙氣脫氮技術(shù)原理

氨氣作為脫硝劑被噴入高溫?zé)煔饷撓跹b置中，火力發(fā)電廠通常在以二氧化鈦為載體的五氧化二釩催化劑的作用下將煙氣中NOx 分解成為N2和H2O，其反應(yīng)方程式如下：

2 SCR煙氣脫氮工藝流程圖

液氨從液氨槽罐車(chē)由卸料壓縮機(jī)送入液氨儲(chǔ)槽，再經(jīng)過(guò)蒸發(fā)槽蒸發(fā)為氨氣后通過(guò)氨緩沖槽和輸送管道進(jìn)人鍋爐區(qū)，通過(guò)與空氣均勻混合后由分布導(dǎo)閥進(jìn)入SCR反應(yīng)器內(nèi)部反應(yīng)。

3 液氨管理安全技術(shù)

3.1 液氨儲(chǔ)存與裝卸設(shè)計(jì)管理

3.1.1 場(chǎng)所選址設(shè)計(jì)

液氨儲(chǔ)存和裝卸場(chǎng)所的衛(wèi)生防護(hù)距離應(yīng)符合《石油化工企業(yè)衛(wèi)生防護(hù)距離》（SH3093-1999）的要求，液氨儲(chǔ)存和裝卸場(chǎng)所應(yīng)集中布置在廠區(qū)邊緣地帶，應(yīng)在工廠全年最小頻率風(fēng)向的上方位，液氨儲(chǔ)存和裝卸場(chǎng)所不應(yīng)設(shè)置在地下或半地下。

3.1.2 液氨儲(chǔ)罐區(qū)的安全設(shè)計(jì)

罐區(qū)內(nèi)液氨儲(chǔ)罐與架空電力線的最近水平距離不應(yīng)小于電桿（塔）高度的1.5倍，液氨儲(chǔ)罐的基礎(chǔ)、防火堤及有關(guān)的碼頭、管架、管墩等，均應(yīng)采用非燃燒材料，其耐火極限不應(yīng)低于3h，液氨儲(chǔ)罐的承重支柱耐火極限不應(yīng)低于1.5h，液氨儲(chǔ)罐的防火間距應(yīng)符合安全要求；液氨儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存系數(shù)不應(yīng)大于0.9，儲(chǔ)罐個(gè)數(shù)不宜少于2個(gè)；確定液氨儲(chǔ)罐容量時(shí)，日儲(chǔ)量計(jì)算應(yīng)為生產(chǎn)裝置年開(kāi)工天數(shù)的平均日進(jìn)料量；液氨儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置防曬、冷卻水噴淋降溫設(shè)施或有良好的絕熱保溫措施；在儲(chǔ)罐20m以?xún)?nèi)，嚴(yán)禁堆放易燃、可燃物品；液氨罐區(qū)鄰近江河、海岸布置時(shí)，必須采取防止泄漏和含氨廢水流入水域的措施；液氨儲(chǔ)存場(chǎng)所應(yīng)設(shè)氨氣體檢測(cè)報(bào)警儀或可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)報(bào)警儀；液氨儲(chǔ)存場(chǎng)所構(gòu)成重大危險(xiǎn)源的，應(yīng)按重大危險(xiǎn)源的要求設(shè)置相應(yīng)的安全標(biāo)志。

液氨儲(chǔ)罐和裝卸站臺(tái)、周邊建筑設(shè)施、道路等之間的防火間距應(yīng)符合《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2006）的有關(guān)規(guī)定。

3.1.3 防火堤設(shè)計(jì)

液氨儲(chǔ)罐組或儲(chǔ)罐區(qū)四周應(yīng)設(shè)置高度不小于1.0m的不燃燒實(shí)體防火堤。

防火堤的設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定：

1.防火堤的有效容量不應(yīng)小于其中最大儲(chǔ)罐的容量。低溫液氨儲(chǔ)罐防火堤內(nèi)有效容積應(yīng)為一個(gè)最大儲(chǔ)罐容積60%。

2.防火堤的設(shè)計(jì)高度應(yīng)為1.0～2.2m，防火堤設(shè)計(jì)高度應(yīng)比計(jì)算高度高出0.2m，隔堤高度應(yīng)比防火堤低0.2～0.3m。

3.防火堤內(nèi)地面，應(yīng)有不小于3‰的坡度。

4.罐組所設(shè)防火堤，必須是閉合的。隔堤與防火堤也必須是閉合的。

5.防火堤及隔堤選型宜采用磚砌防火堤、鋼筋混凝土防火堤或漿砌毛石防火堤。防火堤及隔堤應(yīng)能承受所容納稀釋氨水的靜壓及溫度變化的影響，且不滲漏。防火堤內(nèi)應(yīng)采用現(xiàn)澆混凝土地面，并宜坡向四周。

3.1.4 液氨裝卸設(shè)施設(shè)計(jì)

1.液氨裝卸站的進(jìn)、出口，應(yīng)分開(kāi)設(shè)置；當(dāng)進(jìn)、出口合用時(shí)，站內(nèi)應(yīng)設(shè)回車(chē)場(chǎng)；

2.采用液氨泵充裝時(shí)，其液氨裝卸車(chē)鶴位與充裝泵的距離，不應(yīng)小于8m；

3.在距裝卸車(chē)鶴位10m以外的裝卸液氨管道上，除設(shè)置便于操作的緊急切斷閥外，應(yīng)設(shè)置遠(yuǎn)程切斷裝置；

4.液氨裝卸車(chē)，應(yīng)采用液下裝卸方式；

5.液氨嚴(yán)禁就地排放；

6.液氨汽車(chē)裝卸車(chē)鶴位之間的距離，不應(yīng)小于4m；

7.液氨的汽車(chē)裝卸車(chē)場(chǎng)，應(yīng)采用現(xiàn)澆混凝土地面。

3.2 消防設(shè)計(jì)

儲(chǔ)罐區(qū)、裝卸區(qū)，宜設(shè)置環(huán)形消防車(chē)道；環(huán)形消防車(chē)道至少應(yīng)有兩處與其它車(chē)道連通。消防道路的路面寬度不應(yīng)小于4m，路面內(nèi)緣轉(zhuǎn)彎半徑不宜小于12m，路面上凈空高度不應(yīng)低于4m。供消防車(chē)停留的空地，其坡度不宜大于3%。

儲(chǔ)罐的中心至不同方向的兩條消防車(chē)道的距離，均不應(yīng)大于120m。當(dāng)僅一側(cè)有消防車(chē)道時(shí)，車(chē)道至任何儲(chǔ)罐的中心，不應(yīng)大于80m

液氨儲(chǔ)存、裝卸場(chǎng)所應(yīng)建立健全崗位防火責(zé)任制，配備經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的兼職或?qū)Ｂ毜南廊藛T。

液氨儲(chǔ)存、裝卸場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置完善的消防水系統(tǒng)，配置相應(yīng)的消防設(shè)備、設(shè)施和滅火器材；崗位應(yīng)配置通訊和報(bào)警裝置。

液氨儲(chǔ)罐區(qū)，應(yīng)設(shè)明顯的防火警示標(biāo)志，通道、出入口和通向消防設(shè)施的道路應(yīng)保持暢通。

3.3 特種設(shè)備安全管理設(shè)計(jì)

液氨儲(chǔ)罐、壓力管道、液氨槽罐車(chē)的生產(chǎn)（含設(shè)計(jì)、制造、安裝、改造、維修）、使用、檢驗(yàn)檢測(cè)及其監(jiān)督檢查等必須符合《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》、《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》等相關(guān)規(guī)定要求。

特種設(shè)備使用單位應(yīng)當(dāng)向直轄市或者設(shè)區(qū)的市的特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門(mén)登記，并設(shè)專(zhuān)（兼）職人員管理。登記標(biāo)志應(yīng)當(dāng)置于或者附著于該特種設(shè)備的顯著位置

液氨儲(chǔ)罐使用前或檢修后應(yīng)做氣密性能試驗(yàn)。

液氨儲(chǔ)罐、液氨槽罐車(chē)的液面計(jì)、壓力計(jì)、溫度計(jì)、安全閥等安全附件應(yīng)完整、靈敏可靠。

貯量1t以上的儲(chǔ)罐基礎(chǔ)，每年應(yīng)測(cè)定基礎(chǔ)下沉狀況。

液氨儲(chǔ)槽應(yīng)設(shè)置放水管和氣體放空接合管。氣體放空管管徑不應(yīng)小于儲(chǔ)罐所選的安全閥入口管的管徑。

氣體放空接合管應(yīng)設(shè)置在罐體頂部。當(dāng)罐體頂部設(shè)有人孔時(shí)，氣體放空接合管可設(shè)置在人孔蓋上。

液氨儲(chǔ)槽應(yīng)設(shè)置全啟式安全閥。安全閥應(yīng)設(shè)置在罐體的氣體放空接合管上，并應(yīng)高于罐頂。安全閥的規(guī)格應(yīng)按現(xiàn)行的《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定計(jì)算出的泄放量和泄放面積確定；安全閥的開(kāi)啟壓力（定壓）不得大于球罐和臥罐的設(shè)計(jì)壓力。

安全閥應(yīng)鉛直安裝。安全閥入口處應(yīng)安裝氨用切斷閥，正常運(yùn)行時(shí)，該閥必須保持全開(kāi)并加鉛封，切斷閥的直徑不應(yīng)小于安全閥的入口直徑。

安全閥宜設(shè)旁通線，旁通線的管徑不宜小于安全閥的入口直徑。

氣體放空管宜設(shè)蒸汽或氮?dú)鉁缁鸾庸堋?/p>

當(dāng)液氨儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力相同時(shí)，儲(chǔ)罐之間宜設(shè)氣相平衡管。平衡管直徑不宜大于儲(chǔ)罐氣體放空管直徑，亦不宜小于40mm

3.4 電氣安全管理設(shè)計(jì)

電力電纜不應(yīng)和液氨管道、熱力管道敷設(shè)在同一管溝內(nèi)；

液氨儲(chǔ)存、裝卸區(qū)域的照明燈具和控制開(kāi)關(guān)應(yīng)采用防爆型、密閉型的；

設(shè)施的電器開(kāi)關(guān)宜設(shè)置在遠(yuǎn)離防火（護(hù)）堤處，不準(zhǔn)將電器開(kāi)關(guān)設(shè)在防火（護(hù)）堤內(nèi)；

電氣線路在液氨儲(chǔ)存、裝卸區(qū)域內(nèi)一般不應(yīng)有中間接頭，在特殊情況下，線路需設(shè)中間接頭時(shí)，必須在相應(yīng)的防爆接線盒（分線盒）內(nèi)連接和分路；

應(yīng)急照明燈具和燈光疏散指示標(biāo)志的備用電源的連續(xù)供電時(shí)間不應(yīng)少于30min。

3.5 防雷防靜電安全管理設(shè)計(jì)

3.5.1 液氨儲(chǔ)存和裝卸場(chǎng)所防直擊雷應(yīng)采取以下措施：

1.應(yīng)裝設(shè)獨(dú)立避雷針或架空避雷線（網(wǎng)），爆炸危險(xiǎn)1區(qū)應(yīng)在避雷針的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。避雷針的尖端應(yīng)設(shè)在爆炸危險(xiǎn)2區(qū)之外，使被保護(hù)的建筑物及風(fēng)帽、放散管等突出屋面的物體均處于接閃器的保護(hù)范圍內(nèi)。架空避雷網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸不應(yīng)大于5m×5m或6m×4m。

2.排放管的管口上方半徑5m的半球體空間應(yīng)處于接閃器的保護(hù)范圍內(nèi)。接閃器與雷閃的接觸點(diǎn)應(yīng)設(shè)在上述空間之外。

3.獨(dú)立避雷針的桿塔、架空避雷線的端部和架空避雷網(wǎng)的各支柱處應(yīng)至少設(shè)一根引下線。對(duì)用金屬制成或有焊接、綁扎連接鋼筋網(wǎng)的桿塔、支柱，宜利用其作為引下線。

4.架空避雷線、避雷網(wǎng)至屋面和各種突出屋面的風(fēng)帽、放散管等物體之間的距離，按照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）要求設(shè)定，不應(yīng)小于3m。

3.5.2 液氨儲(chǔ)存、裝卸場(chǎng)所的所有金屬裝置、設(shè)備、管道、儲(chǔ)罐等都必須進(jìn)行靜電連接并接地。

液氨管道在下列部位，應(yīng)有防靜電接地：

1.進(jìn)出裝置或設(shè)施處；

2.爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的邊界；

3.管道泵及其過(guò)濾器、緩沖器等。

金屬設(shè)備與設(shè)備之間，管道與管道之間，當(dāng)金屬法蘭采用金屬螺栓或卡子緊固時(shí)，一般可不必另裝靜電連接線，但應(yīng)保證至少有兩個(gè)螺栓或卡子間具有良好的導(dǎo)電接觸面。

儲(chǔ)罐內(nèi)各金屬構(gòu)件（攪拌器、升降器、儀表管道、金屬浮體等），必須與罐體等電位連接并接地。

為消除人體靜電，在扶梯進(jìn)口處，應(yīng)設(shè)置接地金屬棒，或在已接地的金屬欄桿上留出一米長(zhǎng)的裸露金屬面。

風(fēng)管及保溫層的保護(hù)罩當(dāng)采用薄金屬板制作時(shí)，應(yīng)咬口并利用機(jī)械固定的螺栓等電位連接。

液氨裝卸崗位（場(chǎng)所）人員，必須進(jìn)行專(zhuān)業(yè)教育、培訓(xùn)，經(jīng)考核合格，取得特殊工種作業(yè)證和安全作業(yè)證后，方可從事裝卸作業(yè)。

3.6 急性中毒的現(xiàn)場(chǎng)自救與互救

1.吸入是接觸的主要途徑。氨的刺激性是可靠的有害濃度報(bào)警信號(hào)，吸入中毒者，應(yīng)迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)，至空氣新鮮處。松開(kāi)患者的衣領(lǐng)與褲帶。

2.化學(xué)毒物沾染皮膚時(shí)，應(yīng)迅速脫去污染的衣物，用大量流動(dòng)清水沖洗15～30分鐘。

3.口服中毒者，視情況采取催吐方法。對(duì)中毒引起的呼吸、心跳停止者，應(yīng)進(jìn)行心肺復(fù)蘇術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

SCR煙氣脫硝技術(shù)正逐步在火電廠推廣使用，液氨的安全管理工作在做好本質(zhì)安全的同時(shí)，要加強(qiáng)人員的培訓(xùn)教育工作，制定科學(xué)的安全操作規(guī)程，既做到污染物達(dá)標(biāo)排放，又做到安全生產(chǎn)，具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]梁鵬.環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)方法 .北京 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社.2013

[2]上海昊浦環(huán)保科技有限公司煙氣脫硝技術(shù)介紹

[3]《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2006）

作者簡(jiǎn)介

陳兵（1966-），男，，工程師，1988年7月鹽城職業(yè)大學(xué)化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)，現(xiàn)從事安全管理工作。