氨制冷系統工程應用安全分析

吳 磊

中機西南能源科技有限公司

氨制冷系統工程應用安全分析

吳 磊

中機西南能源科技有限公司

氨，是一種無色氣體，有強烈的刺激氣味，極易液化，在常壓下冷卻至-33.5℃或在常溫下加壓至700KPa到800KPa，即液化成無色液體，同時放出大量的熱。液態氨汽化時吸收大量的熱，使周圍物質的溫度急劇下降。氨的蒸發潛熱大，單位質量制冷量、單位容積制冷量均大，消耗臭氧潛能值ODP和使全球變暖潛能值GWP則均為零，是一種非常理想的制冷劑。然而氨具有極大的危險性，基于此，本文將著重分析探討氨制冷系統安全應用控制，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

氨制冷系統；安全；應用

1、氨制冷系統設計控制

對于制冷系統的設計，一定要由具有相應資質的部門進行設計，再經由相關校審部門進行“審核校對，合格后才能投入使用，建設施工過程中如沒有特殊情況一定要根據圖紙按照標準進行建設安裝。并且對原有的制冷系統進行調整和補充，提高原來系統的制冷效率和自動控制水平，盡可能的減少人為操作，避免產生不必要的事故。這樣改善了原有系統的自動化水平的同時也會使原系統的靈敏度和精確度有所提高。在此過程中，需要對原有系統增加一些自動控制元件。

2、氨制冷管道布置控制

在安裝過程中，特別需要注意氨制冷系統管道的布置，既要避免形成“氣袋”、“液囊”，也要分析管道柔性，合理設置補償。氨制冷系統管道的布置，對其供液管應避免形成“氣袋”，回氣管應避免形成“液囊”。在安裝過程中，應嚴格按照要求，液體管道不得有局部向上的凸出部分，以免形成“氣袋”；氣體管道在走向上不得有局部下凹，以免形成“液囊”。水平布置的制冷系統的回氣管外徑大于108mm時，其變徑元件應選用偏心異徑管接頭，并應保證管道底部平齊。同理，從液體干管引出支管，應從干管底部或側面引出，從氣體干管上引出支管，應從干管頂部或側面接出。低壓側制冷管道的直線段超過100m，高壓側制冷管道直線段超過50m時，應設置補償器，并應在管道的適當位置，設置導向支架和滑動支、吊架。這一要求很容易被忽視。做一個簡單的分析，就可以了解安裝管道補償器的必要性。低壓側管道的最低工作溫度取-48℃，高壓側管道的排氣溫度取140℃，管道安裝環境溫度取20℃，低壓側管道按100m20無縫鋼管計算得到的收縮量為70mm，高壓側管道按50m20無縫鋼管計算得到的伸長量為70mm，應用胡克定律可以計算低壓側管道由熱位移引起的軸向拉力為136MPa，高壓側管道由熱位移引起的軸向壓應力為266MPa，已經超出20無縫鋼管的許用應力130MPa。這時如果沒有合理設置導向支架，管道存在拉應力或壓縮應力過大而導致破壞的可能。因此，在管道安裝過程中，對于較長的氨制冷直線管道，應安裝補償裝置。

3、氨制冷系統日常安全防護

1)噴淋裝置氨制冷系統車間頂部安裝噴淋裝置，地面設置專用排水通道，連接氨液泄露處理池。每天定時開啟噴淋裝置，利用氨氣易溶于水的特性，將氨制冷系統車間空氣中的少量氨氣溶于水并通過專用排水通道排到氨液泄露處理池進行專門處理，避免氨制冷系統車間內氨氣日積月累造成事故危險。噴淋裝置與車間內氨氣監測濃度設備相連，當氨氣濃度超過設定值，噴淋設備自動開啟，降低車間內氨氣濃度。2)報警裝置氨制冷系統車間所有進出通道安裝紅外監控系統，對進出人員進行嚴格管控。有人員進出氨制冷系統，監控系統立即發出報警信號，由值班人員確認后才會取消報警，避免不具備或者不了解氨制冷系統危險的人員進入場內造成事故危險。3)視頻監控裝置氨制冷系統車間重要設備、重要閥門、進出通道等部位安裝視頻監控裝置，安排專職和兼職人員全天候監控，保證氨制冷系統出現異常能第一時間處理，避免事故發生及危害擴大。

4、氨制冷系統應急處理

(1)氨系統泄漏危險來源：由于設計本身的不合理、或選材不當，如低壓管道、低壓設備用做高壓設備，使管道、設備等不能承受高壓而變形、破裂發生泄露；由于設備、管道等閥門、法蘭等密封不好，造成工質泄露；壓力管道、壓力容器等。若制造不良，不能承受工作壓力，導致破損而發生泄露；安全裝置(安全閥、壓力表、液位計等)失效；由于儲罐充裝過量而造成泄露；其它原因造成的氨制冷系統事故。

(2)突發情況處理措施：1)發現氨閥門漏氨后，應迅速關閉事故閥門兩邊最近的控制閥，并用堵閥門泄漏專用器具進行堵漏。2)容器上的閥門漏氨，應關閉泄漏閥前最近的閥門，關閉容器的進液、進氣等閥門。在條件、環境允許時，應迅速開啟有關閥門，向低壓系統進行減壓排液。3)管道漏氨后，應迅速關閉事故管道兩邊最近的控制閥門，切斷氨液的來源。并采取臨時打管卡的辦法，封堵漏口和裂紋，然后對事故部位抽空。4)氨壓縮機發生漏氨事故后，先切斷壓縮機電源，馬上關閉排氣閥，吸氣閥(雙級氨壓縮機應同時關閉二級排氣閥及二級吸氣閥)如正在加油，應及時關閉加油閥。5)應將機房運行的機器全部停止，操作人員發現壓縮機漏氨時立即停機并根據自己所處位置，在關閉事故機時順便將就近運行的機器斷電。6)疏散場所內所有未防護人員，并向上風向轉移。

總而言之，氨具有極大的危險性，在空氣中爆炸極限為15%-28%，最高容許質量濃度為30mg/m3，當氨蒸汽在空氣中體積分數達到0.5%-0.6%時，人在其中停留0.5h即可中毒。我們在以后的氨系統實際工程應用中，在利用氨工質的優勢的同時，必須強化控制系統的安全性，建立完善的氨泄漏急救措施。

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