氨水替換液氨改造在電廠安全生產中的必要性

李 鵬

（中核核電運行管理有限公司，浙江嘉興 314300）

0 引言

瓶裝液氨廣泛應用于工業生產，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，液氨蒸發時要吸收大量熱，因此液氨也會引起嚴重凍傷。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、氯等接觸會發生劇烈的化學反應。若高熱容器內壓增加，也有開裂和爆炸的危險。

目前生產水系統設計中使用氨作為pH調節劑，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安全風險。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，能滿足原有生產水系統的加氨需求，同時最大程度降低配制氨水溶液過程中的工業風險。

1 經驗反饋

1.1 相關事件

2013年8月31日，上海翁牌冷藏實業有限公司發生液氨泄漏事故，造成15人死亡，25人受傷。據調查，有關部門初步認定“8.31”重大事故直接原因是生產廠房內液氨管路系統管帽脫落，引起液氨泄漏，導致操作人員傷亡。

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

1.2 市場調研

為更好了解相關改造情況，與相關水處理廠家進行交流和調研。針對公司現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定運行和生產增效，最大程度利用原有系統管網。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、經濟性和便捷性的有效方案。

1.3 同行業走訪

了解市場前景和大多數廠家的解決方案后，針對調研情況，對其他電廠機組、大亞灣核電和田灣核電進行橫向比較和調研，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管閥和儀表，保留后端2個氨水溶液箱的進口隔離閥及進口總管。在氨儲存間內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，可滿足運行維護要求。新增的濃氨水添加裝置可與現有上位機進行信息交換，濃氨水儲存箱設有磁翻板液位計，箱罐的液位信息及高低液位報警可在上位機畫面遠程顯示。添加裝置中的計量泵可以通過“就地”和“遠程”兩種模式進行控制。

2.2 設備及管道布置

濃氨水添加裝置安裝在氨貯存間，裝置設有設備基礎。氨貯存間地面整體設置防腐涂層，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域內。

根據流程圖的分界，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，末端設置的充裝接頭應與槽車軟管接頭匹配，外墻考慮設置防護設施以保護充裝接頭。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，待設備供貨后根據裝置接口的實際情況進行設備布置。

圖1 增加濃氨水添加裝置后的流程

濃氨水添加裝置的現場安裝應滿足GB 50231—2009《機械設備安裝工程施工及驗收通用規范》的要求。現場管道的安裝和驗收應滿足GB 50235—2010《工業金屬管道工程施工規范》和GB 50184—2011《工業金屬管道工程施工質量驗收規范》的要求。

2.3 設計基準和基本要求

2.3.1 設計要求

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。濃氨水添加裝置設有信號傳輸接口，可實現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。裝置中的計量泵可選擇“就地”和“遠程”兩種控制模式。設備設計壽命30年。

2.3.2 相關設計標準/規范

（1）GB/T 19001—2016《質量管理體系》。

（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《工業金屬管道設計規范》（2008年版）。

（6）GB 50235—2010《工業金屬管道工程施工規范》。

（7）GB 50184—2011《工業金屬管道工程施工質量驗收規范》。

（8）GB 50231—2009《機械設備安裝工程施工及驗收通用規范》。

（9）GB 50016—2014《建筑設計防火規范》。

（10）GB 50009—2012《建筑結構荷載規范》。

（11）GB 50010—2010《混凝土結構設計規范》（2015年版）。

（12）GB 50007—2011《建筑地基基礎設計規范》。

（13）GB/T5 0476—2008《混凝土結構耐久性設計規范》。

（14）GB 50204—2015《混凝土結構工程施工質量驗收規范》。

（15）GB 50093—2013《自動化儀表工程施工及質量驗收規范》。

（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抗擾度試驗總論》。

（18）GB 50054—2011《低壓配電設計規范》（附條文說明）。

3 結束語

隨著時代進步，安全更是企業生產中的重中之重，企業成于安全，敗于事故。任何一起事故對企業都是一種不可挽回的損失。人人都來重視安全，時刻關注安全的同時，企業作為生產主體也責無旁貸，定期組織相關人員巡查，及時發現和處理現場存在的工業安全隱患。本文所述的氨水替換液氨不僅保障安全生產，對操作人員也是一種保護。