液氨制冷企業熱融霜作業安全探討

張秀華

（山東正信安全評價有限責任公司，山東 聊城 252000）

1 制冷的基本原理［1-2］

制冷就是使某一空間或某物體達到低于周圍環境介質的溫度，并維持這個低溫過程。同種物質在不同的條件下，由于分子間相互作用及分子運動的結果也會以不同的物理狀態存在。當物質在吸熱或放熱時，除了發生溫度的升高或降低變化外，還有可能發生狀態的變化。液氨制冷，是利用液體汽化時的吸熱變成氣體、氣體再冷凝時放熱轉化成液態效應來實現制冷循環的。

液體汽化時要吸收熱量，熱量值的大小是由物質本身的屬性來決定的。汽化過程，需要持續不斷地從容器中抽走蒸汽，并使其凝結成液體后再回到容器中去。

液氨在低溫、低壓下蒸發，產生冷效應，并在常溫、高壓下冷凝，向周圍環境或冷卻介質放出熱量。氨蒸汽在常溫、高壓下冷凝后變為高壓液體，通過膨脹后其壓力降低，直到蒸發壓力后才能進入容器［1］。液體汽化制冷循環包括液氨汽化、氨蒸汽升壓、蒸汽冷凝、轉化為液體降壓這4個過程。

2 制冷系統簡介

在制冷循環中，蒸發器、壓縮機、冷凝器、節流閥是必不可少的4大部件：

1）蒸發器：氨低溫蒸發，實現制冷。是向外輸送冷量的設備。

2）壓縮機：輸送蒸汽。是輸入功的設備。

3）冷凝器：冷凝成溫度較高的（冷凝溫度）液體。是放出熱量的設備。

4）節流閥：液體節流降壓后進入蒸發器，同時控制和調節氨流量。

直接蒸發制冷系統簡圖見圖1。

圖1 直接蒸發制冷系統簡圖

在實際的制冷系統中，為了提高運行的經濟性、可靠性和安全性，還設有一些輔助設備，如氣液分離器、油分離器、油冷卻器、空氣分離器、貯液器、集油器、過濾器以及安全附件、閥門等。

氨制冷是由制冷壓縮機、冷凝器、節流閥和蒸發器等設備、閥件通過管道連接，形成一個密閉的制冷循環系統。

3 液氨特性

1）液氨的理化性質

氣氨相對密度（空氣＝1）：0.590 0；液氨相對密度（水＝1）：0.706 7；

標準狀態下沸點-33.4℃，熔點-77.7℃；爆炸極限15.7%～27.4%；極易溶于水，1體積的水可以溶解600體積的氨氣。

2）危險特性［3］

液氨為液化狀態的氨氣，又稱為無水氨，是一種無色液體，具有毒性、腐蝕性，且容易揮發。

液氨遇高熱，容器內壓力增大，有開裂和爆炸的危險。一旦泄漏到空氣中，馬上形成氣態氨氣。氨氣與空氣或氧氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。

氨氣能傷害濕皮膚、黏膜和眼睛，不慎吸入，可引起嚴重咳嗽、支氣管痙攣、急性肺水腫，甚至會造成失明或窒息死亡。氨氣對人體的危害見表1。

表1 氨氣對人體的危害

4 事故多發部位和環節

1）制冷系統的設計和安裝施工環節，特別是改造和拆除施工環節；

2）充注氨、融霜、檢維修和外來施工等作業環節；

3）制冷壓縮機、壓力容器（貯氨罐等）、壓力管道、閥門、儀表等部位。

5 融霜作業簡介

液氨制冷企業為了使設備安全運行，延長設備的使用壽命，增加冷庫運行的經濟性，要定期對蒸發器除霜，且規范操作。

1）定義：將壓縮機排出的高溫制冷劑氣體引入蒸發器內，利用過熱蒸汽冷凝所放出熱量來融化蒸發器外表面的霜層，同時蒸發器內原有的積油在壓差的作用下排走。這種方法融霜時間短，勞動強度低，除霜效果好。但操作比較復雜，能量損失大，對庫溫有較大影響。

2）作業要求：熱氨融霜作業時，應嚴格按照技術操作規程要求排凈蒸發器內的液氨。

6 典型案例分析

1）事故經過：上海翁牌冷藏實業有限公司于2013年8月31日發生氨泄漏事故，共造成15人死亡、7人重傷、18人輕傷。

2）事故發生的直接原因：熱氨融霜作業過程中未嚴格遵守安全操作規程，融霜作業前蒸發器內的液體未徹底排放干凈，引入高溫制冷劑后蒸發器內液氨急劇膨脹，造成氨泄漏。

3）間接原因：上海翁牌冷藏實業有限公司違規設計、施工和生產，主體建筑竣工驗收后擅自改變功能布局，存在安全設施不齊全、操作規程不健全、人員安全培訓不到位、特種作業人員未取證上崗等管理缺陷。

7 融霜作業安全要求

1）融霜前準備工作

融霜頻次應根據氣侯條件以及產品出入量而定，融霜在未結成冰之前進行，保證庫房蒸發器發揮最大制冷效率，降低制冷能耗。該項作業在庫房貨物出庫或轉庫后進行。尤其是使用頂排管式蒸發器的庫房，如果庫內有貨物，應在貨物上加蓋帆布，地面上鋪席子等防水材料，以防將貨物弄臟及地面結冰。冷風機的熱氨融霜一般都伴有水融霜過程，融霜用水溫度一般控制在18℃～20℃。

2）融霜前檢查

檢查排液桶的液位（不高于40%）和壓力。必要時，先進行排液和減壓，使排液桶處于準備工作狀態。

檢查融霜水箱的水量。

3）融霜操作步驟

熱氨融霜時，提前15min關閉調節站供液閥，然后關閉蒸發器對應的回氣閥，斷開冷風機電源。

打開排液桶的降壓閥和進液閥、分調節站的排液閥，接通氨液回路。注意排液桶的降壓閥開啟度不易太大。

緩慢打開熱氨融霜閥，向蒸發器內供熱氨。注意調節站排液集管的壓力表，其壓力達到0.58MPa（不能超過0.60MPa）后再打開分調節站的排液閥和排液桶的進液閥。排液桶內貯氨量不得超過80%。

當蒸發器管壁上霜層開始融化脫落時，打開蒸發器對應的融霜水路閥門，開啟融霜水泵，調節和檢查融霜水量，避免接水盤內融霜水外溢。水融霜一般不超過30min。融霜30min后，關閉融霜水路閥門。延遲5min后，關閉熱氨融霜閥、調節站上的排液閥和排液桶進液閥，熱氨融霜工作完成。

在恢復冷庫工作時，應緩慢開啟分調節站的回氣閥，使排管、蒸發器內的壓力降低。當降至接近系統蒸發壓力時，開啟分調節站的供液閥，開啟冷風機，恢復正常制冷狀態，并做好融霜記錄。

4）注意事項

在進行熱氨融霜時，不得隨意調整熱氨總管上的恒壓閥，更不得采取人為升高冷凝壓力或關閉調節站排液閥（所謂的閉路融霜）的方式來加快融霜速度。

無論采用何種融霜操作，嚴禁一邊融霜一邊打冷。否則，蒸發器集管或回氣管道易發生“液爆”現象。

水融霜過程中，要保證水的壓力，避免局部水量不足而結冰，造成冰堵。

注意檢查融霜排水情況，防止下水道堵塞，沖霜水溢出水盤而淋壞貨物。冷風機水盤內和庫內不得有積水。

水融霜完畢，一定要關好相關閥門，低溫庫要放掉水融霜水管內的積水。

采取人工方式除霜時，只能掃霜或用木片等刮霜，嚴禁采用錘擊、鎬刨和用銳器刮霜。

8 結論

在液氨制冷企業采用熱氨融霜作業方式，經濟實用，只要嚴格執行操作規程，是可控的，也是切實可行的。

［1］ 國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/T 30134-2013冷庫管理規范［S］.北京：中國標準出版社，2014.

［2］ 國家商務部.SB/T 11091-2014冷庫節能運行技術規范［S］.北京：中國標準出版社，2013.

［3］ 工業和信息化部.HG/T 4686-2014液氨泄漏的應急處理方法［S］.北京：化學工業出版社，2014.