熔鹽儲換熱系統危化品重大危險源辨識

董孟軍，張宇楠，雷 雨 ，李文廣

(1.中國能源建設集團投資有限公司，北京 100022；2.中國能源研究會電力安全與應急技術中心，北京 100089；3.北京思宏安信息科技有限公司，北京 100085)

0 引言

新疆哈密50 MW熔鹽塔式光熱發電項目是國家首批太陽能熱發電示范項目之一。光熱發電作為新能源行業的“新兵”，其熔鹽儲換熱系統屬于典型的“新材料、新工藝、新設備、新技術”，需重點開展危險源的辨識評估工作。

1 塔式光熱發電系統概況

塔式光熱發電熔鹽儲換熱系統由1座熱熔鹽儲罐和1座冷熔鹽儲罐組成，冷、熱熔鹽量可滿足13 h滿負荷發電的要求。系統主要設備包括預熱器、蒸汽發生器、汽包、過熱器、再熱器及其他換熱設備，換熱系統將熔鹽吸收的熱量傳遞給高壓水回路，從而產生過熱蒸汽，以驅動汽輪發電機組運轉生成電能。

熔鹽儲罐內設有熔鹽加熱及保溫裝置，確保在各種情況下高、低溫熔鹽存儲的持續性要求。冷、熱熔鹽儲罐分別設置冷鹽泵4臺、熱鹽泵3臺。熔鹽從冷熔鹽儲罐中通過吸熱器熔鹽循環泵輸送至高塔上的吸熱器，吸熱器將聚集的太陽輻射能轉變為熔鹽的熱能，然后回流至熱熔鹽儲罐，并儲存在熱熔鹽儲罐內；發電工況下，通過熱鹽泵將熱熔鹽從熱熔鹽罐中抽出，依次送到換熱系統的過熱器(再熱器)、蒸發器及預熱器，釋放熱能后，再輸送回冷熔鹽罐中，整個過程根據工況重復進行以實現連續換熱。冷鹽罐內儲熱工質設計溫度為290 ℃、熱鹽罐內儲熱工質設計溫度為565 ℃，儲熱系統平均熱效率約98 %。冷熔鹽罐裝設電加熱器6×100 kW，熱熔鹽罐裝設電加熱器10×100 kW。熔鹽儲罐內使用熔鹽循環泵，可保持罐內溫度均勻，并確保溫度高于280 ℃，從而防止熔鹽凝固引發安全生產事故。

哈密50 MW熔鹽塔式光熱發電項目采用的熔鹽為二元混合硝酸鹽，其成分為40 %硝酸鉀(KNO3)和60 %硝酸鈉(NaNO3)，熔鹽密度為1 880 kg/m3、比熱為 1 495 J/(kg·K)，總量約17 000 t。

2 危化品重大危險源辨識

2.1 確定評價單元

根據GB 18218—2018《危險化學品重大危險源辨識》的規定，在生產單元、儲存單元內存在危險化學品(簡稱危化品)的數量等于或超過臨界量，即被定為危化品重大危險源。對于熔鹽儲換熱系統而言，無論是儲熱模式還是換熱模式，熔鹽在儲換熱系統內動態流動形成閉環系統，熔鹽總量幾乎不變，因此將儲換熱系統劃分為一個生產單元進行危化品重大危險源的辨識。

2.2 確定計算危化品辨識的基準

硝酸鉀為GB 18218—2018規定的危化品，臨界量為1 000 t。哈密50 MW熔鹽塔式光熱發電項目使用的熔鹽為硝酸鉀和硝酸鈉的混合物，且硝酸鈉和硝酸鉀同屬一個類別(氧化性固體)，因此，熔鹽屬于危化品重大危險源辨識的范圍；同時，根據GB 18218—2018中4.2.3條的規定，該二元混合熔鹽可按照硝酸鉀純物質進行計算。

2.3 危化品重大危險源辨識

光熱發電裝置生產單元內涉及重大危險源的危化品及臨界量見表1。因實際存在量遠大于臨界量，熔鹽系統構成危化品重大危險源。

表1 儲換熱系統危化品清單及臨界量 單位：t

3 重大危險源分級

根據GB 18218—2018及《危險化學品重大危險源監督管理暫行規定》(安監總局令第79號)對熔鹽進行危化品重大危險源分級。

(1) 分級指標。熔鹽系統的實際存在量與其臨界量的比值，經校正系數校正后的R值作為分級指標進行判斷。

(2)R值計算。

式中：R為重大危險源分級指標；α為該光熱發電項目廠區外暴露人員的校正系數；β為與熔鹽相對應的校正系數；q為熔鹽(以純硝酸鉀計)實際存在(在線)量，t；Q為硝酸鉀的臨界量，t。

(3) 校正系數β取值。參考GB 18218—2018，校正系數β取1。

(4) 校正系數α取值。廠區邊界向外擴展500 m范圍內，僅廠區西側的某光伏發電公司有常駐工作人員8人，根據GB 18218—2018，校正系數α取1。

(5) 分級標準。根據計算出來的R值，按表2確定危化品重大危險源分級。

表2 危化品重大危險源級別和R值對應關系

(6) 危化品重大危險源分級結果見表3。

表3 項目危化品重大危險源分級

4 危化品重大危險源管理措施

(1) 熔鹽系統應至少每3年進行1次危化品重大危險源評估。

(2) 發生以下情況時，應及時進行危化品重大危險源評估。

① 危化品重大危險源裝置、物料發生新建、改建、擴建的。

② 危化品種類、數量、使用工藝或者儲存方式等發生變化，可能影響重大危險源級別或者風險度的。

③ 其他因素發生變化，可能影響重大危險源級別和風險度的。

④ 發生危化品事故造成人員死亡，或者10人以上受傷，或者影響到公共安全的。

⑤ 有關重大危險源辨識和安全評估的國家標準、行業標準發生變化的。

(3) 熔鹽系統應具備溫度、液位、流量等信息的不間斷采集和監測功能，能夠進行異常預警；采集的電子數據應至少保存30天。

(4) 在熔鹽系統所在場所設置明顯的安全警示標志，標明應急處置措施和步驟；定期檢查熔鹽系統的安全生產狀況和風險控制措施，及時發現并治理事故隱患。

(5) 編制熔鹽系統安全生產事故專項應急預案和現場處置方案，對熔鹽系統的管理和操作崗位人員進行培訓，確保其了解重大危險源的特性，熟練掌握本崗位的應急措施；結合熔鹽系統可能發生的安全生產事故，配置必要的應急物資，并加強維保，確保可隨時投入應急使用。

(6) 專項應急預案每年至少進行1次演練，現場處置方案每半年至少進行1次演練，并在演練后參照AQ/T 9009—2015《生產安全事故應急演練評估指南》的有關要求進行評估以及整改。