1、第42卷第7期 2014年4月 广州化工 Guangzhou Chemical Industry V0I_42 No7 Apr2014 在役小型液氨装备安全设计诊断 李舜 (广西安全生产应急救援指挥中心，广西 南宁530022) 摘 要：对于未有在设计源头上进行专项审查、却已经投入生产使用的危险化学品老旧在役装备，一些省、市安全监管部 门已在近年来提出了对其进行安全设计诊断的审查要求。针对小微企业普遍使用储罐作为液氨储存装备的现状，结合氨的理化性 质，从选址布局、工艺装备、自动控制、消防等四个方面人手，诊断了在役小容量地上常温全压(卧)式液氨储罐装备存在的典型 安全隐患；并依据国标、地方规范及
2、诊断导则的要求，提出安全设计的对策整改措施及要点。 关键词：全压(卧)式；液氨；安全设计诊断 中图分类号：X931 文献标志码：A 文章编号：10019677(2014)07023503 Safety Design Diagnosis of InService Small Liquid Ammonia Equipment LShun (Guangxi Production Safety Emergency Rescue Command Center，Guangxi Nanning 530022，China) Abstract：In recent years，some safety regula
3、tors already made request for reviewing the safety design diagnosis of the old inservice hazardous chemical equipments which were not special reviewedCommonly，the smaller companies would choose the stock tank for storing the liquid ammoniaAccording to that situation and combining with the physical a
4、nd chemicM properties of ammonia，the typical potential safety hazard of the small capacity of the inservice ground (1ie)type liquid ammonia tank full pressure equipment was diagnosed on four aspects of locating and planning， technological equipment，automatic control and fire fightingThe rectificatio
5、n measures and key point of safety design according to the specification request of national codes，diagnostic guidelines and local code were proposed Key words：full pressure ground(1ie)type equipment；liquid ammonia；safety design diagnosis 近年来，一些涉及政府安监部门重点监管的危险化工工 艺、重点监管的危险化学品和重大危险源的老旧在役化工装备 造成的重大生产安
6、全事故有抬头的迹象。其中，对于冷库制 冷、湿法冶炼、烟气脱硝等行业中需要使用液氨的问题，由于 之前国内监管上并没有被划分人危险化学品项目缺少了专 业的监管，因此其监管上存在的薄弱、不专业等自然导致长期 积累隐患的爆发。笔者结合走访中发现的在役小型地上常温全 压(卧)式液氨装备存在的常见安全隐患，分析其理化性质，根 据规范要求，从选址布局、工艺装备、自动控制、消防等四个 方面人手，为此类安全设计诊断提供参考。 1 氨的理化性质 常温常压下为无色气体，有强烈的刺激性气味。20、 891 kPa下即可液化，并放出大量的热。液氨在温度变化时， 体积变化的系数很大。溶于水、乙醇和乙醚。分子量为l703，
7、 熔点一777，沸点一335 ，气体密度077 SL，相对蒸气 密度(空气=1)059，相对密度(水=1)060(25 oC)，临界压 力1140 MPa，临界温度1325 cC，饱和蒸气压1 013 kPa (26)，爆炸极限15一302(体积比)，自燃温度630 oC， 最大爆炸压力058 MPa。，短时间接触容许浓度30 msin ， 直接致害浓度360 msm 。氨属于政府安全监管部门重点监 管的危险化学品 。 2选址布局 从选址要求来看，未经正规设计(或承担设计的单位不具 备相应化工设计资质)的化工企业不仅没有进入规划的化工园 区或化工集中区及地形、风向因素的考虑，而且与周边企业、
8、设施的防火间距也不达标。液氨储存装置的布局大多按方便工 艺操作、就地安装、节约用地等建设单位方面的要求，直接将 液氨储罐布置在使用车间内或紧邻使用车间的路边等人员密集 场所，亦无防火堤(俗称围堰)保护或设置不严谨，安全生产 方面的设计规范标准也被忽略或敷衍。一旦储罐发生泄漏、火 灾爆炸事故等紧急情况，一方面，大量挥发的液氨雾气及迅速 蔓延的火灾很可能阻碍逃生人员视线及疏散路线，极易使人中 毒窒息，导致群死群伤的重大生产安全事故；另一方面，复杂 的现场情况非常不利于外部专业应急救援人员进入事故现场， 操作关闭阀门及对泄漏源堵漏，耽误救援时机。 液氨储存设备全套布置在室内或局部不通风的场所，众多
9、长期运行的法兰、阀门等接头处难免会有氨轻微的“跑冒滴 漏”，人员长期接触，可能会出现皮肤色素沉积或手指溃疡等 症状，氨气被呼人肺后容易通过肺泡进入血液，与血红蛋白结 合，破坏运氧功能，可能导致职业病氨中毒。 作者简介：李舜(1980一)，男，广西临桂人，本科学士，化学工程师，注册安全工程师，安全评价师。 236 广州化工 2014年4月 制定企业选址搬迁到化工园区或化工集中区的规划，宜选 在远离明火地点、架空电力线缆、人口稠密区、处于全年最小 频率风向的上风侧的空旷地块，并在厂区高点安装风向标，以 满足卫生防护距离的要求 J。液氨储存和装卸场所应集中布置 在厂区边缘地带，但不宜紧靠排洪沟布置。
10、并将液氨按乙A可 燃液体的火灾危险性分类，重新设计室外独立液氨罐组储存区 与周边建(构)筑物的防火间距，调整布局。 设计应明确企业消防通道的净宽度及净高均不应低于4 m、 人员安全疏散通道的畅通设置。液氨装卸站的进、出口应分开 设置；当进、出口合用时，站内应设回车场。在汽车槽车卸车 停车位处，按平坡设计，卸车场和道路路面采用水泥砼无火花 地面。若采用沥青路面，易受到泄漏液氨的腐蚀，沥青层易于 破坏，且发生火灾事故时沥青将发生融化而影响车辆撤离和消 防工作的正常进行。 为了满足火灾事故时消防、操作便利和安全，全压式卧式 液氨储罐间的防火间距不应小于10D(D为相邻较大储罐的直 径)，成组布置的储
11、罐不应超过两排，储罐个数不应多于12个， 两排卧罐的间距不应小于3 m。作为限界防止无关人员进入罐 组，设置的防火堤和隔堤参照液化烃储罐的要求：防火堤坚 实、闭合，选型宜采用砖砌防火堤、钢筋混凝土防火堤或浆砌 毛石防火堤。内堤脚线距储罐不应小于3 m；堤内应采用现浇 混凝土地面，并作防腐蚀处理，为防止泄漏的液氨在储罐附近 滞留，其竖向布置应有不小于30的坡度坡向外侧；并在防火 堤、隔堤的不同方位上应设置不少于2处越堤人行踏步或坡 道，便于人员进出。储罐组设轻质遮阳顶及喷淋水管作为防晒 降温设施。 值得一提的是，与一般可燃液体的防火堤设计高度为 1022 m不同，液氨罐组宜设不高于06 m防火堤
12、及不高于 03 m隔堤，这样较低的防火堤对于少量泄漏的液氨气体便于 扩散；一旦泄漏量较多，堤内必有部分液氨积聚，可由堤内设 置的泄漏检测报警仪报警，有利于及时发现，及时处理 J。防 火堤平面布置如图1。 图1 地上全压卧式液氨储罐防火堤平面布置示意图 3 工艺设备 在笔者走访过的企业中，储罐均选择16MnR或20R钢板 作为制造简体和封头材料，设计压力按液氨设计温度(50) 的饱和蒸汽压力(2 03250 kPa)的106倍设计，即为216 MPa， 属于中压容器(16 MPaP100 MPa)。压力表的精度不得低 于16级，表盘刻度净现值应当为最大允许工作压力的15 30倍，表盘直径不得小于
13、100 mm；并选用有保护装置的防霜 温度计，安装在便于观察的位置；储罐顶部铅直安装两个并联 的全启式安全阀，连接口入口及放空管截面积不小于安全阀进 口面积，开启压力为196 MPa。液氨装卸车采用液下装卸方 式。但液氨安全附件及配套设施存在着一些“通病”，其中以 液氨储罐安全阀出口管就地直接放空、不规范安装液氨泄漏检 测报警仪以及卸车紧急切断阀不方便操作等三类隐患最为普 遍，危险、有害程度也较高。 液氨储罐属于中度危害介质的压力容器，超压安全阀起跳 后，氨气就地排放达到一定浓度易发生燃烧爆炸，并使人员中 毒。故应当在安全阀的排出口装设导管，将氨排放气处理后放 空，常见氨排放气处理措施有：用水
14、或稀酸吸收以降低排放气 浓度。装设排泄管的内径应大于安全阀的出口通径，安全阀排 除口应注意防冻，排泄管不准装设任何阀门。值得注意的是， 安全阀与液氨容器之间一般不宜装设截止阀门；但为实现安全 阀的在线校验及防腐蚀，可在安全阀与压力容器之间装设爆破 片装置；如为便于安全阀的清洗与更换，经过使用单位主管压 力容器安全技术负责人批准，并且制定可靠的防范措施，方可 在安全阀(爆破片装置)与压力容器之间装设截止阀门，压力容 器正常运行期间截止阀门必须保证全开(加铅封或者锁定)，截 止阀门的结构和通径不得妨碍安全阀的安全泄放 J。 虽然液氨也具有可燃爆的危险属性，但按毒性优先原则， 氨气泄漏检测报警仪按有
15、毒气体检测系统设计。以设备管道的 法兰和阀门组为氨气主要释放源布置检测点，当检测点位于释 放源的全年最小频率风向的上风侧时，检测点与释放源的距离 不宜大于2 m；当检测点位于释放源的全年最小频率风向的下 风侧时，检测点与释放源的距离不宜大于1 m。报警信号应发 送至现场报警器和有人值守的控制室或现场操作室的指示报警 设备，并且进行声光报警，报警器可选用音响器或报警灯。报 警系统宜独立设置，具有数据存储功能，采用不间断(UPS)供 电。根据检测器的技术性能、氨气的理化性质和周边环境的特 点，确定氨气可选用固定式的电化学型或半导体型检测器；测 量范围宜为0300短时间接触容许浓度，即090 mgm
16、 ； 报警值设定为100短时间接触容许浓度，即30 mgm 。由于 氨气比重小于空气，故氨检(探)测器安装高度应高处释放源 052 m；指示报警设备应安装在有人值守的控制室、现场操 作室等内部；现场报警器应就近安装在检测器所在的区域。便 携式可燃气体或有毒气体检测报警器的配备可根据生产装置的 场地条件、工艺介质的易燃易爆特性及毒性和操作人员的数量 等综合确定 。 不少液氨装卸车位都直接紧邻布置在储罐周边，紧急切断 阀直接安装在储罐的顶部，一旦装卸过程出现泄漏，不能立即 关闭储罐阀门，极易造成事故扩大化。故应在距卸车鹤位10 m 以外的装卸液氨管道上，设置便于操作的紧急切断阀；如装设 在储罐顶部
17、，则应设固定的爬梯及操作平台。 4 自动控制 氨的重大危险源临界量标准为10 t ，换算后，单元内储 第42卷第7期 李舜：在役小型液氨装备安全设计诊断 237 罐总容积达到20 m 以上就能构成重大危险源。液氨属于重点 监管的危险化学品(第23类有毒气体)，主要用于食品企业的 致冷剂、电解锰企业的pH值调节剂及火电厂锅炉烟气的脱硝 剂等用途，这些企业多选择地上全压卧式储罐作为液氨的储存 设备，单台或多台、总容积一般在30100 m 不等(储存系数 09)，都构成三级或四级重大危险源。而这些构成重大危险 源的单元多数未按要求安装安全监测监控体系 J，在此笔者收 集、整理了液氨储罐区安全监测监控
18、体系设计要求如表1_】 。 表1 液氨储罐区安全监测监控体系设计要求一览表 注：记录的电子数据的保存时间不少于3O天；构成一、二级重大 危险源的企业设置独立SIS系统。 5 消 防 由于生产场所选址需靠近原料产地(如电解锰生产)，特别 是小微企业，一般位于远离县城的偏远乡镇山区，没有市政供 水管线提供消防水源补给，距离县级公安消防大队车程在半小 时以上。一旦液氨泄漏后起火，只能依靠本企业的兼职消防员 和储备资源应对事故，减少损失。然而，不少企业忽视消防工 程，以循环冷却水池代替消防水池，亦也没有保证消防水不被 动用的措施；消防设施长期闲置，缺乏保养检修，甚至没有配 备。 针对小容量的全压式液氨
19、储罐设计消防冷却水系统如下： 固定式消防冷却水系统冷却水供给强度不宜小于6 Lminm ， 着火罐冷却面积应按其罐体表面积计算；邻近罐冷却面积应按 其半个罐体表面积计算；移动消防冷却水量不应小于30 Ls (当储罐组只有一个储罐时，计算用水量可减少一半)；消防用 水延续时间按6 h计算设计消防水池的有效水容量 。如需将 消防水池与循环水池合并设计时，企业需安装低液位报警设 施，以保证消防水不被动用。储罐的固定式消防冷却水系统可 采用水喷雾或水喷淋等型式，对储罐的阀门、液位计、安全阀 等设备进行保护；水雾喷头与储罐外壁之间的距离不应大于 07 m；采用水枪连接地上式室外消火栓接入移动式消防冷却
20、水系统。考虑罐区泄漏点多发生在阀组附近，液氨地上罐组宜 按防火堤内面积每400 m 配置一个手提式灭火器，但每个储罐 配置的数量不宜超过3个。固定式消防冷却水管道的设置手动 控制阀；控制阀应设在防火堤外，距被保护罐壁不宜小于15 m； 控制阀前应设带旁通阀的过滤器，控制阀后及储罐上设置镀锌 管道。 另外，由于液氨属于吸入性气相毒物，企业还需为现场救 援人员配备防毒面具、防化学品手套、化学品防护服等个体防 护，以保证救援人员的人身安全。 6 结语 液氨不仅是化工生产过程中的重要原料、产品，在冷库制 冷、湿法冶炼、烟气脱硝等行业也被广泛使用。由于这些行业 的小微企业在前期政府安全监管环节上并没有被
21、划分入危险化 学品项目缺少了专业的监管、设计上的缺陷以及在安全管 理上对液氨的固有危险、有害特性的忽视然导致长期积累的隐 患陆续爆发，致使液氨时常造成重特大生产安全事故。而目前 仅山东、北京等少数地方省市制定了关于液氨储存与装卸方面 的安全生产技术规范或管理导则，而正在推动的危险化学品使 用许可或可能在一定程度上缓解此类问题。笔者结合石油化 工企业设计防火规范等国标及地方规范，有针对性的从选址 布局、工艺装备、自动控制、消防等四个方面诊断了一些行业 企业在使用小容量液氨储罐中存在的典型安全隐患，并提出了 规范性的安全设施设计要点，希望能从设计源头上有效预防、 遏制或降低生产安全事故的发生及损失
22、。 参考文献 1 安监总管三2011142号首批重点监管的危险化学品安全措施和 事故应急处置原则S 2 GB Z212007工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学 有害因素S 3安监总管三201195号首批重点监管的危险化学品名录s 4 鲁安监发2008155号山东省液氨储存与装卸安全生产技术规范 (试行)s 5GB 501602008石油化工企业设计防火规范s 6TSG RO0042009固定式压力容器安全技术监察规程s 7 GB 504932009石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规 范S 8GB 182182009危险化学品重大危险源辨识s 9 国家安监总局4O号令危险化学品重大危险源监督管理暂行规定 s 10桂安监管=201313号液氨等危险化学品自动化监控指导意见 s 11GB 5021995水喷雾灭火系统设计规范s
