氨水替換液氨改造在電廠安全生產(chǎn)中的必要性

李 鵬

（中核核電運行管理有限公司，浙江嘉興 314300）

0 引言

瓶裝液氨廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，氨氣是一種無色透明具有刺激性氣味的氣體，極易溶于水，水溶液呈堿性，相對密度0.6（空氣=1）。液氨是由氣氨加壓到0.7～0.8 MPa，液氨蒸發(fā)時要吸收大量熱，因此液氨也會引起嚴(yán)重凍傷。氨與空氣混合到一定比例時，遇明火能引起爆炸，爆炸極限為15.7%～27.4%，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸，與氟、氯等接觸會發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)。若高熱容器內(nèi)壓增加，也有開裂和爆炸的危險。

目前生產(chǎn)水系統(tǒng)設(shè)計中使用氨作為pH調(diào)節(jié)劑，通過瓶裝液氨氣化添加的方式配制氨水溶液。液氨具有易燃易爆、腐蝕性強等危險特性，液氨鋼瓶在運輸、吊裝裝卸、儲存及使用過程中存在工業(yè)安全風(fēng)險。為此，考慮采用20%左右的濃氨水代替液氨，作為加氨裝置前端原料，即采用一套濃氨水添加裝置替換現(xiàn)有液氨鋼瓶。濃氨水添加裝置通過外部槽車補充原料，同時通過裝置的計量泵將濃氨水添加到后端加氨裝置中進(jìn)行溶液配制。濃氨水添加裝置替換液氨鋼瓶改造后，能滿足原有生產(chǎn)水系統(tǒng)的加氨需求，同時最大程度降低配制氨水溶液過程中的工業(yè)風(fēng)險。

1 經(jīng)驗反饋

1.1 相關(guān)事件

2013年8月31日，上海翁牌冷藏實業(yè)有限公司發(fā)生液氨泄漏事故，造成15人死亡，25人受傷。據(jù)調(diào)查，有關(guān)部門初步認(rèn)定“8.31”重大事故直接原因是生產(chǎn)廠房內(nèi)液氨管路系統(tǒng)管帽脫落，引起液氨泄漏，導(dǎo)致操作人員傷亡。

2019年4月25日凌晨4點30分，芝加哥一輛載有2個2 t重的液態(tài)氨容器的油罐車在綠灣路和第29街附近發(fā)生氨氣泄漏事故，導(dǎo)致附近空氣彌漫強烈的刺鼻氣味，37人被送往醫(yī)院治療，其中7人情況危急。

1.2 市場調(diào)研

為更好了解相關(guān)改造情況，與相關(guān)水處理廠家進(jìn)行交流和調(diào)研。針對公司現(xiàn)場實際情況以及其他廠的改造情況，在安全前提下，最大程度不影響機組穩(wěn)定運行和生產(chǎn)增效，最大程度利用原有系統(tǒng)管網(wǎng)。將原有液氨鋼瓶替換為20%左右的濃氨水作為原材料。此方案是最具安全性、經(jīng)濟性和便捷性的有效方案。

1.3 同行業(yè)走訪

了解市場前景和大多數(shù)廠家的解決方案后，針對調(diào)研情況，對其他電廠機組、大亞灣核電和田灣核電進(jìn)行橫向比較和調(diào)研，采用20%左右的濃氨水代替液氨作為加氨裝置前端原料，即采用一套濃氨水添加裝置替換現(xiàn)有液氨鋼瓶。濃氨水添加裝置通過外部槽車補充原料，同時通過裝置的計量泵將濃氨水添加到后端加氨裝置中進(jìn)行溶液配制。

2 解決方案

2.1 工藝流程

取消原有液氨鋼瓶以及相關(guān)管閥和儀表，保留后端2個氨水溶液箱的進(jìn)口隔離閥及進(jìn)口總管。在氨儲存間內(nèi)新增濃氨水添加裝置，添加裝置主要包括2臺濃氨水儲存箱（帶液位計）、2臺計量泵、閥門、管道以及配套附件。增加濃氨水添加裝置后的流程如圖1所示。濃度約20%的濃氨水由外部槽車送入儲存箱（851BA/861BA）中，儲存箱中的濃氨水再通過計量泵（851PO/861PO）送往后端的氨水溶液箱中。2臺濃氨水儲存箱和計量泵一用一備，可滿足運行維護(hù)要求。新增的濃氨水添加裝置可與現(xiàn)有上位機進(jìn)行信息交換，濃氨水儲存箱設(shè)有磁翻板液位計，箱罐的液位信息及高低液位報警可在上位機畫面遠(yuǎn)程顯示。添加裝置中的計量泵可以通過“就地”和“遠(yuǎn)程”兩種模式進(jìn)行控制。

2.2 設(shè)備及管道布置

濃氨水添加裝置安裝在氨貯存間，裝置設(shè)有設(shè)備基礎(chǔ)。氨貯存間地面整體設(shè)置防腐涂層，房間兩道門新增門檻，用以收集濃氨水添加裝置潛在泄漏的濃氨水。氨貯存間與加氨機房新增連通的地面排水溝，氨貯存間的房間疏水可排往加氨機房的疏水收集區(qū)域內(nèi)。

根據(jù)流程圖的分界，取消部分原有的液氨氣化加藥管線，剩余部分與本次改造新增的濃氨水加藥管線相連。除鹽水管線從加氨機房的除鹽水支管中引出接至濃氨水添加裝置。濃氨水槽車添加管線引至廠房外，末端設(shè)置的充裝接頭應(yīng)與槽車軟管接頭匹配，外墻考慮設(shè)置防護(hù)設(shè)施以保護(hù)充裝接頭。濃氨水添加裝置排氣管線接引廠房外，管道末端設(shè)置180°彎管。布置圖中與濃氨水添加裝置相連的管線均引至裝置，待設(shè)備供貨后根據(jù)裝置接口的實際情況進(jìn)行設(shè)備布置。

圖1 增加濃氨水添加裝置后的流程

濃氨水添加裝置的現(xiàn)場安裝應(yīng)滿足GB 50231—2009《機械設(shè)備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范》的要求。現(xiàn)場管道的安裝和驗收應(yīng)滿足GB 50235—2010《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》和GB 50184—2011《工業(yè)金屬管道工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》的要求。

2.3 設(shè)計基準(zhǔn)和基本要求

2.3.1 設(shè)計要求

用于替換瓶裝液氨的濃氨水添加裝置由2臺濃氨水儲存箱和2臺計量泵組成，用于存放和輸送濃度約20%的濃氨水溶液。濃氨水添加裝置設(shè)有信號傳輸接口，可實現(xiàn)與上位機間的信號交換。上位機可見藥箱液位及泵的啟停狀態(tài)。裝置中的計量泵可選擇“就地”和“遠(yuǎn)程”兩種控制模式。設(shè)備設(shè)計壽命30年。

2.3.2 相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范

（1）GB/T 19001—2016《質(zhì)量管理體系》。

（2）GB 150.1～150.4—2011《壓力容器》。

（3）GB/T 7782—2008《計量泵》。

（4）GB/T 14976—2012《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》。

（5）GB 50316—2000《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》（2008年版）。

（6）GB 50235—2010《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》。

（7）GB 50184—2011《工業(yè)金屬管道工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》。

（8）GB 50231—2009《機械設(shè)備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范》。

（9）GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》。

（10）GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》。

（11）GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（2015年版）。

（12）GB 50007—2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》。

（13）GB/T5 0476—2008《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范》。

（14）GB 50204—2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》。

（15）GB 50093—2013《自動化儀表工程施工及質(zhì)量驗收規(guī)范》。

（16）ISA–RP67.04.02—2010《Methodologies for the Determination of Setpoints for Nuclear Safety-Related Instrumentation》。

（17）GB/T 17626.1—2006《電磁兼容試驗和測量技術(shù)抗擾度試驗總論》。

（18）GB 50054—2011《低壓配電設(shè)計規(guī)范》（附條文說明）。

3 結(jié)束語

隨著時代進(jìn)步，安全更是企業(yè)生產(chǎn)中的重中之重，企業(yè)成于安全，敗于事故。任何一起事故對企業(yè)都是一種不可挽回的損失。人人都來重視安全，時刻關(guān)注安全的同時，企業(yè)作為生產(chǎn)主體也責(zé)無旁貸，定期組織相關(guān)人員巡查，及時發(fā)現(xiàn)和處理現(xiàn)場存在的工業(yè)安全隱患。本文所述的氨水替換液氨不僅保障安全生產(chǎn)，對操作人員也是一種保護(hù)。