1 000 MW机组脱硝氨站的安全管理

徐宏武，张宝明

(中国国电集团公司谏壁发电厂，江苏 镇江 212006)

火电厂在生产过程中，会产生大量的NOx化合物导致酸雨和臭氧层破坏，其中NO2还会造成温室效应。根据国家环保部最新颁布的《火电厂大气污染物排放标准》规定，自2014-07-01起，现有火电厂燃煤锅炉烟尘中NOx的排放量不得超过100 mg/m3。为了实现这个目标，火电厂的减排力度需要进一步加大，对于目前没有脱硝的燃煤火电厂则必须进行脱硝。

目前，火电厂一般采用尿素法或液氨法(SCR)脱硝，其中SCR法效率最高，NOx的脱除率可达90 %，且成本较低，已在火电厂广泛使用。但在运行过程中，由于氨本身的化学特性，采用SCR法脱硝危险性较大，必须做好安全防范工作。

1 SCR法脱硝原理

锅炉烟气进入SCR反应器后，在含O2氛围下，NH3作为还原剂注入含NOx的烟气中，在催化剂的作用下，NOx被还原成N2和H2O，NOx主要由NO和NO2组成，相对于NO来讲，NO2所占比例很小，主要反应如下：

在没有催化剂的情况下，这些反应只能在很窄的温度范围内进行。因此，实际生产过程中，通过选择合适的催化剂，可以降低反应温度，扩大反应进行的温度范围，从而保持较高的脱硝效率。

2 液氨系统工艺流程

液氨系统工艺流程如图1所示。液氨由液氨槽车运送至氨站后，首先利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入储氨罐内，再用液氨泵将储罐中的液氨输送到液氨蒸发器内蒸发为氨气，然后经缓冲罐将氨气控制为一定的压力和流量，并与稀释空气混合均匀，最终送到SCR反应区。液氨系统中紧急排放的氨气则排入氨气稀释罐中，经水吸收后排入废水池，再由废水泵送至废水处理装置。

图1 液氨系统工艺流程

3 氨的危险特性

3.1 刺激性和毒性

液氨挥发出的氨蒸气对呼吸道粘膜、眼角膜和眼结膜都有强烈的刺激作用，轻者可引起流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、咳痰等症状，严重时可导致中毒性肺水肿。此外，氨蒸气还可能引起呼吸窘迫综合症，使患者剧烈咳嗽、咳出大量粉红色泡沫痰、出现呼吸窘迫、昏迷、休克等，也可发生喉头水肿或支气管粘膜坏死、脱落甚至窒息。当空气中的氨蒸气浓度超过300 ppm时，会引发人体疼痛或过敏，浓度更高时甚至会引起窒息性死亡。氨溶液呈碱性，反复接触低浓度氨溶液时，可引起支气管炎、皮炎；接触高浓度氨溶液时，可引起反射性呼吸停止，造成组织溶解坏死。

3.2 爆炸性

氨在空气中会形成易爆炸混合物，爆炸极限为16 %～25 %(最易引燃浓度为17 %)。若氨气中混有油或其他可燃性物质，则会增加火灾发生的可能性。当氨气与氟、氯等气体接触时，会发生剧烈的化学反应。容器中的氨气若遇高热，会造成容器内压增大，有开裂和爆炸的危险，可能酿成重大火灾事故，造成人员伤害和设备受损。

3.3 腐蚀性

氨溶液呈碱性，能灼伤皮肤和腐蚀衣物，还可能侵蚀某些塑料制品、橡胶和涂层。一旦氨溶液产生大量泄漏，会对环境构成严重危害，对水体、土壤和大气造成污染，引发环境污染事故。

4 氨站的安全管理

4.1 实施重大危险源管理

脱硝氨站的氨贮量一般都超过10 t，根据我国《重大危险源辨识》(GB18218—2009)管理标准，应将其列为重大危险源，并制定严格的安全监控管理制度和措施，包括检测、监控、人员培训、安全责任制的落实等。液氨系统应配有温度、压力、液位、流量、组分等信息的不间断采集和监测系统，还需配置氨气泄漏检测报警系统和紧急停运装置，并具备信息远传、连续记录、事故预警、信息存储等功能。

4.2 及时进行安全性评价

氨站的安全设施建设必须遵照“三同时”，即在建设前、施工中、投运前、投运后同时进行安全评价和环境评价。氨站正常投用后，每3年必须进行一次安全性评估。安全性评估可以由本单位注册安全工程师、技术人员或者聘请有关专家进行，也可以委托有相应资质的安全评价机构进行。此外，还应每年对储存和使用的装置、设施或者场所内的重大危险源进行辨识，并记录辨识过程与结果。

4.3 建立完善的安全管理制度和运行规程

安全管理制度和运行规程包括岗位安全生产责任制、运行操作规程、进出入管理制度、检查制度、检修制度、动火规定、消防管理、异常情况应急措施、考核奖惩制度等，并加强全过程监督，采取有效措施，保证这些制度和规程得到切实执行，保证实施力度及效率。

4.4 定期检测和维护安全设施和安全监控系统

定期对安全设施和安全监测监控系统进行检测、检验，并经常进行维护、保养，以保证其能够有效、可靠地运行。对安全生产状况进行定期检查，及时采取措施消除事故隐患。若事故隐患难以排除时，应制定治理方案，并落实整改措施；若构成重大事故隐患时，应责令其限期整改，经评定合格后，方可投入使用。

4.5 建立完善的事故应急预案和氨泄漏处置方案

将氨站可能发生的事故后果和应急措施等信息，以适当方式告知可能受影响的单位、区域及人员。制定事故应急预案和氨泄漏处置方案，应汇报当地安全监管部门和上级主管部门备案，并制定相应的演练方案和演练计划。其中，事故应急预案每年至少演练1次，氨泄漏现场处置方案每半年至少演练1次。演练结束后，应对演练效果进行评估，撰写演练评估报告，分析存在的问题，对事故应急预案和氨泄漏处置方案提出修订意见，并及时完善更新。

4.6 加强防火防爆工作

(1) 氨站与其他设备、厂房等要有一定的安全防火防爆距离，并在适当位置设置室外防火栓。氨站周围严禁明火，火灾时紧急喷淋装置要能自动启动进行灭火，因此要定期对喷淋装置进行试验，确保在事故工况下能够运行完好。

(2) 采用防爆、防腐型户外电气装置。系统安装的所有设备材料严禁使用红铜、黄铜、锌、镀锌的钢、包含合金的铜和铸铁零件。

(3) 设置防静电接地装置。在入口处设置防静电铜板触摸装置，系统、管道法兰用跨接铜板连接。

(4) 设置防雷接地装置，以防止雷击。

(5) 氨站内禁止使用无线电通讯。

(6) 在液氨卸料之前通过惰性气体吹扫管线，进行系统严密性检查，防止氨气泄漏和系统中混入残余的空气造成危险。

4.7 完善防人身伤害设施和个人防护用品

(1) 在现场设置风向标，以便当有氨气泄漏时人员可向泄漏点的上风侧撤离。

(2) 设立安全淋浴和洗眼设备。

(3) 配备急救药品和足够的2 %稀硼酸溶液，并定期对其进行检查、更换，确保药效。

(4) 配备个人防护用品，包括：防化服、防静电工作服、正压式呼吸器、防毒面具、防酸碱橡胶手套、防酸碱橡胶雨靴、防酸碱口罩、防护眼镜、防爆电筒等。

4.8 加强人员培训，确保操作人员持证上岗

液氨操作属特种作业，操作人员应年满18周岁，且不超过国家法定退休年龄，具有初中及以上文化程度，经社区或者县级以上医疗机构体检健康合格，并无器质性心脏病、癫痫病、美尼尔氏症、眩晕症、癔病、震颤麻痹症、精神病、痴呆症以及其他疾病和生理缺陷，身体健康。

操作人员必须经过专门的安全技术培训，接受危险化学品和压力容器的安全技术理论培训和实际操作培训，了解液氨的危险特性。首次取证安全培训时间不少于24个学时，并考核合格。操作证每3年复审1次，复审时安全培训时间不少于8个学时。离开岗位达3个月时，要重新进行实际操作考核，经确认合格后方可上岗作业。

4.9 加强检修工作安全管理

(1) 对需检修或维护的氨设备及系统进行隔离。

(2) 当进入设备内部进行维修时，应用惰性气体对相关设备和管道进行吹扫，并保证设备内氧浓度达到18 %～21 %。

(3) 如需动火作业，必须办理动火手续。

(4) 进入容器内工作，必须使用防爆照明，电压不超过12 V。

4.10 加强日常监督管理

(1) 应加强对人的行为的监督，控制人为失误，减少不正确行为对危险源的触发作用。

(2) 加大检查力度，确定各级人员的安全责任。运行人员必须每班检查，各级领导和相关部门要定期参加检查。

(3) 严格执行氨站各项管理规章制度，严格执行运行规程、“两票三制”等。

(4) 严格执行隐患排查制度，对检查发现的事故隐患，应根据其性质和严重程度，及时进行信息反馈和整改，并做好记录，对重大隐患应立即向上级部门汇报。

4.11 加强卸液氨管理和存储管理

(1) 卸液氨前，应对作业区域大气中氨浓度进行测试，当氨浓度小于30 mg/Nm3时，方可卸氨。

(2) 卸氨时，氨气流速不能过快，防止因静电磨擦起火。

(3) 卸氨时，罐车应采取有效的制动措施并熄火，同时接好接地线，驾驶员离开驾驶室。

(4) 卸料过程中，禁止发动罐车。

(5) 雷雨天气时，应禁止卸料。

(6) 附近有明火、动火作业以及有易燃、有毒介质泄漏或其他不安全因素时，应禁止卸料操作。

(7) 液氨储罐最高液位绝对不允许超过罐容积的75 %所对应的液位高度。

(8) 控制液氨储罐内的压力在1.6 MPa以内，温度在42.5 ℃以下。如果储罐内压力高于1.5 MPa或者温度高于39 ℃时，喷水装置应自动打开进行喷水冷却、降压。

(9) 氨站应阴凉、通风，远离火种、热源，环境温度不宜超过30 ℃。当高于39 ℃时，喷水装置应自动打开进行喷水冷却。

5 氨站的应急处置

5.1 人身伤害应急处置

(1) 若皮肤接触氨时，应立即脱去污染的衣着，用2 %稀硼酸溶液或大量清水彻底冲洗。

(2) 若眼睛接触氨时，应立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15 min。

(3) 若呼吸道接触氨时，应迅速离开现场至空气新鲜处，保持呼吸道通畅；若呼吸困难，应立即输氧；若呼吸停止，应采用人工呼吸急救法。

(4) 若体内接触氨时，应立即喝大量的水，不要使患者尝试呕吐。

进行以上应急处置后，应尽可能将受伤人员快速送医院进行治疗。

5.2 泄漏应急处置

(1) 空气中氨浓度超标时，应佩戴过滤式防毒面具、戴橡胶手套，立即关闭泄漏点的阀门，组织人员隔离所有泄漏设备及系统。

(2) 对紧急事态进行抢救时，应迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并及时通知相关部门和领导，撤离受影响区域的所有无关人员，严格限制人员出入并切断火源。

(3) 应急处理人员要戴正压式呼吸器、橡胶手套，尽可能切断泄漏源。

(4) 在高浓度氨泄漏区，应急处理人员应穿防化服，戴正压式呼吸器、橡胶手套，开喷雾水稀释、溶解氨气。

(5) 在保证人员安全的情况下，应及时清理所有可能燃烧的物品及障碍物，保持泄漏区域内通风畅通，尽量消除漏氨危险。

(6) 液氨储罐安全门动作后，要打开水喷淋装置，对储罐进行喷水冷却降温、降压。

(7) 立即启动现场的水喷淋系统来稀释泄漏的氨气。同时，为防止吸收氨气后的水造成二次污染，应启动废水泵，将稀释后的氨水排至废水处理装置。

5.3 火灾和爆炸的处置

发生火灾和爆炸时，现场人员应立即执行现场处置方案，在采取自救措施的同时，立即拨打急救电话，由专职消防人员采用泡沫灭火器或二氧化碳灭火器和紧急喷淋装置雾状水进行灭火。消防人员必须穿全身防火防毒服，在上风向灭火。若不能切断气源，则不允许熄灭泄漏处的火焰。

6 结束语

脱硝氨站将是火电厂的一项重大危险源，火电厂必须将氨站的安全管理纳入日常的安全管理之中，建立实时监控预警系统，严密监视可能使危险源对象的安全状态向事故临界状态转化的各种参数变化趋势，及时给出预警信息或应急控制指令，消除事故隐患。