氨区重大危险源安全管理及监测技术探讨

氨区重大危险源安全管理及监测技术探讨神华国能集团神头二电厂冯志强2016年03月20日氨区重大危险源安全管理及监测技术探讨液氨特性：氨是一种无色气体，有强烈的刺激性气味，分子量17.03，标准状况下密度0.7081kg/m3，沸点为-33.35℃，自燃点651.11℃，与空气混合物爆炸极限15.7～27.4%(最易引燃浓度17%)，按火灾危险性分类规定，属乙A类可燃气体。氨具有挥发性、毒性和强碱性（pH在10左右），对眼、呼吸道粘膜有强烈刺激和腐蚀作用，可导致人体呼吸困难、昏迷、休克甚至死亡，其短时间接触容许浓度30mg/m3，半致死浓度1390mg/m3，即刻致死浓度3500mg/m3。氨极易溶于水，常温常压下1体积水可溶解700倍体积氨（氨水饱和浓度34%）。为运输及储存便利，通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液氨。液氨又称无水氨，为无色、有刺激性气味的液体，20℃时密度为610.26kg/m3。加压液氨气化时体积会膨胀850倍，并大量吸热，使周围物质的温度急剧下降。由于氨极易溶于水，液氨大量泄漏后与空气混合形成密度比空气大的蒸汽云，在地表滞留，遇明火、高热会引起火灾、爆炸、中毒等重大事故。从国内大部分液氨泄露事故案例看，氨中毒是导致人员伤亡的主要原因，其次是火灾和爆从国内大部分液氨泄露事故案例看，氨中毒是导致人员伤亡的主要原因，其次是火灾和爆炸。从事故发生的频次看，卸车软管破裂占大多数，其次是法兰、阀门泄漏。根据相关资料及理论计算可知：加压后的液氨泄漏强度很大且会迅速气化并向四周扩散。按DN80管道5mm法兰间隙圆周泄漏计算，20℃时泄漏速度约为1.8t/min；无风条件下，20吨液氨泄漏形成的氨蒸汽致死浓度半径范围约80m，气化扩散后的致死浓度半径可达近1000m。氨区重大危险源安全管理及监测技术探讨为保证氨区系统稳定运行，需在氨区建设、设计；系统配置；防静电、防雷措施、水系统设计、安全防护、接卸管理硬件管理上进行规范，同时加强氨区出入制度管理、氨区封闭式管理、氨区设备定期切换与试验管理、氨区动火安全管理、卸氨管理、巡回检查管理等实行标准化管理，杜绝不安全事件的发生。引用标准：《石油化工企业设计防火规范》GB50160《石油化工企业设计防火规范》GB50160《建筑设计防火规范》GB50016《大中型火力发电厂设计规范》GB50660《石油化工企业职业安全卫生设计规范》SH3047《固定式压力容器安全技术监察规程》TSGR0004《钢制化工容器设计基础规定》HG/T20580《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB50493《化工工艺系统工程设计技术规定：人身防护应急系统的设置》（HG/T20570.14-95）《化工企业静电接地安装通用图》（CD90B）《石油化工静电接地设计规范》（HG3097）《交流电气装置接地》（DL/T621）《化工企业静电接地设计规程》（HG/T20675）《化工企业静电接地设计规程》（HG/T20675）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058《建筑设计防火规范》GB50016《水喷雾灭火系统设计规范》《安全色》GB2893，以及《工业管道的基本识别色、识别符号和安全标识》GB7231《火电厂烟气脱硝(SCR)系统运行技术规范》DLT335《防止静电事故通用导则》GB12158《防止氨泄漏事故的重点要求》氨区重大危险源安全管理及监测技术探讨氨区重大危险源安全管理及技术检测探讨1总平面布置1.1氨区建（构）筑物的总平面布置应符合现行国家标准规定，不同规范中的具体要求不一致时，应按照其中较为严格者执行。不一致时，应按照其中较为严格者执行。1.2氨区按功能划分为液氨储罐区、蒸发区、卸料区。1.3氨区应集中布置在厂区全年最小频率风向的上风侧，一个火力发电厂内液氨储罐应集中布置，并应尽量控制液氨储罐的数量，当液氨储罐数大于3个时，应分组布置，储罐组之间相邻两个储罐的外壁间距应不小于26m,否则应增设高至遮阳棚顶的防火隔墙。1.4氨区应设置不低于2.20m的非燃烧实体围墙，并设置两个或以上对角或对向布置的安全逃生门。氨区大门及逃生门均应采用阻燃实体门，向外开，内侧悬挂“安全通道”、“从此通行”标识牌。逃生门不能上锁，且应能自动关闭，门栓处设置“从此打开”提示牌。1.5氨区风向标数量不少于两个，应在液氨区最高处呈对角布置，且处于避雷设施的保1.5氨区风向标数量不少于两个，应在液氨区最高处呈对角布置，且处于避雷设施的保护范围内。1.6液氨卸料区应尽可能设置在氨区围墙内，如受场地限制，液氨卸料区只能设于液氨区围墙外的，应在万向充装管道系统周围设置围栏。1.7万向充装管道系统周围应设置防撞桩。1.8氨区控制室和配电间出入口门不得朝向装置区。氨区重大危险源安全管理及监测技术探讨2系统配置2.1卸料压缩机应采用氨气专用压缩机，压缩机入口前必须设置气液分离器。2.2万向充装系统应使用具有防泄漏功能的干式快速接头，否则应在万向充装系统靠近卸车操作阀的位置增设止回阀。液氨储罐液相进口根部阀前应装设止回阀。2.3应尽量控制液氨储罐本体开孔数量和孔径，液相孔径不得大于DN80。2.3应尽量控制液氨储罐本体开孔数量和孔径，液相孔径不得大于DN80。2.4与液氨储罐直接连接的法兰、阀门、液位计、仪表等应在储罐顶部及一侧集中布置，且均应处于防火堤内。2.5液氨储罐本体的外接管道（含排污管）均应设双阀。罐体侧的为手动隔离阀，应尽量靠近储罐本体；另一个为自动阀，可由保护动作自动关闭止漏。2.6液氨系统的管道设计压力不低于2.16MPa，设计温度不低于50℃。与液氨储罐本体连接的第一道阀门、法兰及附件按公称压力4.0MPa选用，其他阀门、法兰及附件的公称压力应不小于2.5MPa。2.7液氨系统管道、阀门、法兰及附件的选材应符合下表要求:序号名称最低设计温度-20℃≤-20℃1管道20号钢不锈钢2阀门不锈钢不锈钢3法兰20号钢带颈对焊突面法兰不锈钢带颈对焊突面法兰4垫片不锈钢缠绕石墨垫片不锈钢缠绕石墨垫片5连接件35CrMo全螺纹螺柱30CrMoⅡ型六角螺母35CrMo全螺纹螺柱30CrMoⅡ型六角螺母氨区重大危险源安全管理及监测技术探讨2.8液氨储罐应单独设置高高液位开关（储罐充装系数不大于0.9），自动连锁切断进料装置。2.9液氨储罐应超温、超压保护装置，超温设定值不高于40℃，超压设定值不大于2.9液氨储罐应超温、超压保护装置，超温设定值不高于40℃，超压设定值不大于1.6MPa，保护动作时能够自动联锁启动降温喷淋、切断进料。2.10液氨储罐区、蒸发区及卸料区应分别设置氨泄漏检测仪，并定期检验。氨泄漏检测仪报警值为15mg/m3（20ppm），保护动作值为30mg/m3（39ppm）。2.11液氨储罐组四周应设置高度为1m的防火堤，并设置不少于2个通往堤外的台阶。液氨储罐至防火堤内侧基脚线的水平距离应不小于3m。2.12液氨蒸发区应设置高度为600mm的围堰。蒸发器应采用水浴加热，并设置水温超温、筒内液氨液位超高及压力超高报警。2.13应在液氨储罐区、蒸发区、卸料区分别设置安全喷淋洗眼器，洗眼器的防护半径不宜大于15m，水源应采用生活水。不宜大于15m，水源应采用生活水。2.14液氨区废水应输送至电厂废水处理中心，严禁排入雨水系统。宜配置2台废水泵，单台出力应不小于50m3/h。废水泵电源应来自不同电源段。2.15液氨储罐基础应设沉降观测点，每年至少观测一次。2.16氨系统管道焊缝应100%进行无损检验。氨区重大危险源安全管理及监测技术探讨3防静电、防雷措施3.1氨区入口处人体静电导除装置宜采用不锈钢管配空心球型式。地面以上部分高度为1.0m，底座应与氨区接地网干线可靠连接。3.2氨区及氨输送管道所有法兰、阀门的连接处均应设金属跨接线，跨接线宜采用3.2氨区及氨输送管道所有法兰、阀门的连接处均应设金属跨接线，跨接线宜采用4×25mm镀锌扁钢，或φ8的镀锌圆钢。3.3液氨罐体扶梯入口处应设置人体静电导除装置。3.4卸料区须设置用于槽车接地的端子箱，端子箱应布置在装卸作业区的上风向，并配置专用接地线。3.5万向充装系统两端均应可靠接地。3.6液氨区所有电气设备、远传仪表、执行机构、热控盘柜等均应选用相应等级的防爆设备，防爆结构选用隔爆型（Ex-d），防爆等级不低于IIAT1。3.7附近高大建筑物防雷设施的保护范围不能覆盖氨区时，应对氨区单独设置防雷系统。氨区重大危险源安全管理及监测技术探讨4水系统设计4.1氨区水系统的设计必须由工艺、给排水、消防专业共同设计，确保与罐体直接相连的法兰、阀门、液位计及仪表等可能发生泄漏的部位均在消防喷淋覆盖范围内。4.2液氨区水系统的功能包括：罐体冷却降温、消防灭火、泄漏液氨的稀释吸收。4.3每个液氨储罐的冷却喷淋系统应单独设置，水源为工业水，喷淋强度不小于4.3每个液氨储罐的冷却喷淋系统应单独设置，水源为工业水，喷淋强度不小于4.5L/m2·min。4.4消防喷淋水应取自高压消防水系统，室外消火栓用水应取自低压消防水系统。当电厂消防水系统为共用一套管路时，消防喷淋系统与室外消火栓用水应分别从全厂消防水母管接入，且其分支母管均应设置为带有隔离阀门分段的环型管路。4.5氨区消防喷淋系统应采用喷嘴喷淋方式，且为环型布置。设计给水强度不小于9L/m2·min。液氨储罐区的消防喷淋水流量按罐体表面积计算，卸料区的消防喷淋水流量按槽车罐体表面积与万向充装系统覆盖面积之和计算。4.6在满足消防喷淋强度的基础上，综合考虑氨泄漏后的吸收用水，各液氨储罐组的消防喷淋系统总流量应不小于下表规定：液氨储罐公称容积（V）V≤50m350＜V＜120m3V≥120m3储罐组消防喷淋水流量2m3/min3m3/min4m3/min按消防喷淋给水强度及面积计算的消防喷淋水流量小于表中数值时，可针对液氨储罐顶部、法兰及阀门等泄漏点较为集中的区域增设一套可远控或就地操作盘手动操作的应急水喷淋系统。氨区重大危险源安全管理及监测技术探讨4.7液氨储罐组围墙外应布置不少于三只室外消火栓，消火栓的间距应根据保护范围计算确定，不宜超过30m。4.8每只室外消火栓应有2个DN65内扣式接口，并配置消防水带箱，每箱内配24.8每只室外消火栓应有2个DN65内扣式接口，并配置消防水带箱，每箱内配2支直流/喷雾两用水枪和4条DN65长度25m的水带。或直接布置消防水炮。4.9液氨储罐轴向未布置蒸发区的一侧，宜在储罐之间的轴向延长线方向的围墙上设置固定式万向水枪；布置蒸发区的一侧，宜在储罐与蒸发区分界线延长方向的围墙上设置固定式万向水枪。4.9.1固定式万向水枪的数量不少于“储罐数+1”。4.9.2固定式万向水枪应为直流/喷雾两用，且能上下、左右调节，以覆盖氨区所有可能的泄漏点。4.9.3每只固定式万向水枪的给水强度应不小于5L/s。4.9.4围墙外应设置高1.4m的固定式万向水枪操作平台。4.9.4围墙外应设置高1.4m的固定式万向水枪操作平台。4.10寒冷地区的氨区消防系统管道、阀门及消火栓应采取可靠的防冻措施，以保证消防水随时可用。4.11氨区消防喷淋系统应每月试喷一次（冬季可根据情况执行）。试喷时采用氨气触发就地氨气泄漏检测器联动、DCS画面发指令触发两种方式分别进行。氨区重大危险源安全管理及监测技术探讨5安全防护5.1液氨区应设计视频监视系统，监视摄像头应不少于3个。5.2液氨区应在就地设置事故语音警报系统，一旦发生紧急情况，运行人员经现场确认后能立即启动事故语音警报系统，并通知应急处置人员，同时通知氨区周边相确认后能立即启动事故语音警报系统，并通知应急处置人员，同时通知氨区周边相关人员及时撤离。5.3液氨储罐罐体表面色为银（B04），万向充装系统、氨管道表面色为中黄（Y07），色环为大红（R03）。5.4氨区应设置明显的职业危害告知牌、安全警示标志，注明液氨物理、化学特性、危害防护、处置措施、报警电话、禁止火种、禁止开启手机等内容。5.5液氨储罐区、蒸发区、卸料区的喷淋洗眼器处应设明显的标识，每周放水冲