液氨气化站的安全设计要点

曹海霞

(宝钢工程技术集团有限公司，上海201900）

液氨气化站的安全设计要点

曹海霞

(宝钢工程技术集团有限公司，上海201900）

近期液氨安全事件频发，究其原因均由液氨泄漏而造成，液氨一旦泄漏，后果十分严重，因此液氨气化站的安全设计至关重要。通过系统分析液氨气化站设计流程，明确液氨设计的关键环节并提出对策，力争从源头避免液氨泄漏和爆炸事故的发生，保证人民生命和财产安全。

液氨；拉断阀；液体装卸臂；充装；防火堤；过流阀；浓度检测

1 引言

氨在食品、化工、冶金等各行业用途广泛，但这一两年连续发生的液氨泄漏事故给我们敲响了警钟。

2013年6月3日，吉林宝源丰禽业有限公司发生特别重大火灾爆炸事故，事故造成121人死亡。事故直接原因是电气线路短路，引燃周围可燃物。当火势蔓延到氨设备和氨管道区域，燃烧产生的高温导致氨设备和氨管道发生物理爆炸，大量氨气泄漏，介入了燃烧。该公司制冷系统的设备及管线系事故企业自行购买，在未进行系统工程设计的情况下，由个人完成安装施工。

2013年8月31日上海翁牌冷藏实业有限公司发生氨泄漏事故，造成15人死亡。事故发生的直接原因是：作业人员严重违规采用热氨融霜方式，导致发生液锤现象，压力瞬间升高，致使存有严重焊接缺陷的单冻机回气集管管帽脱落，造成氨泄漏。管理原因是：该公司违规设计、施工和生产等。

以上两个事故，氨的危险性让我们不得不加倍提高警惕。我们必须从源头开始杜绝液氨事故再次发生，下面根据项目经验，从设计角度总结液氨站的安全设计。

氨是无色气体，具有强烈的刺激性气味，具有碱性。氨极容易液化。氨在空气中不燃烧，但在纯氧中能稳定燃烧。常温常压下，在空气中的爆炸范围是15.0%～28.0%。常温常压下，1体积水约溶解700体积的氨。氨有毒，具有强烈的刺激性气味。氨允许极限浓度为28×10-6。氨的浓度为（400～700）×10-6时，能刺激眼、鼻、咽喉粘膜，危险浓度约为1700× 10-6，致命浓度为5000×10-6以上。氨刺激呼吸器官，引起窒息，伤害视力，导致恶心、支气管炎，接触液态氨还会造成炎症和冻伤。同时氨有很强烈的腐蚀性。

氨用于制氨水、液氨、氮肥（尿素、碳铵等）、硝酸、铵盐、纯碱，广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维、塑料、染料、制冷剂等。在冶金行业氨气常用于带钢表面处理。

2 安全设计要点

2.1 液氨站的布置

《建筑设计防火规范》规定了乙类液体储罐区(氨的火灾危险性为乙类)与建筑物的防火间距，乙类液体储罐之间的防火间距，乙类储罐与其泵房、装卸鹤管的防火间距，乙类储罐与铁路、道路的防火间距等。与液氨有关的站房的安全距离应按此执行。

《石油化工企业设计防火规范》规定了乙类储罐与相邻工厂或设施的防火间距、可燃液体储罐外壁与同类企业及油库的防火距离。与液氨有关的站房的安全距离同时应按此规范执行。

目前暂时没有液氨站内布置的规范，可以在执行上述两个规范的基础上，参照《城镇燃气设计规范》中关于液化石油气站的布置进行设计。

2.2 按工艺流程考虑的安全措施

2.2.1 卸车

《国务院安委会办公室关于进一步加强危险化学品安全生产工作的指导意见》（安委办〔2008〕26号）中指出，在危险化学品槽车充装环节，推广使用万向充装管道系统代替充装软管，禁止使用软管充装液氯、液氨、液化石油气、液化天然气等液化危险化学品。

2.2.2 液氨储罐

液氨贮罐中液氨充装量不应大于容器的85%。

液氨储罐四周应设置不燃烧体防火堤（围堰），防火堤的设计除应满足《建筑设计防火规范》规定的要求外，同时应满足当罐区内最大的1个液氨储罐完全泄漏采用喷水方式吸收时需要的最大吸收量，并考虑一定的安全系数。

为避免液氨泄漏，污染雨排水系统，需在防火堤的排水管道上设置阀门等封闭、隔离装置。正常状态时阀门关闭。

2.2.3 气化系统

为确保安全，液氨气化通常采用水浴方式，需控制水浴温度不超过50℃。

2.2.4 管道及附件

对可能存在液相的氨气管道要考虑温度变化时管道内部膨胀产生的压力增加对管道应力的变化，通常的采用的方法有：①管道涂保护层，防止太阳光照射时的温升；②能过增设旁通阀卸至泄氨池；③管道安装安全阀。通常站内液氨和氨气管道都采用保温层隔热，保温材料需选择氧指数不小于32的难燃材料。

在液氨出口总管上安装过流阀，当下游管路破裂或非正常过量排放时，关闭管路以阻止系统介质失控排放，避免液氨大量泄漏损失、保证系统安全。

管道的支架在设计时要考虑地面沉降等对管道可能产生不利应力的因素，以保证管道的安全。通常的解决办法有：①采用弹簧支架；②管道与贮罐之间采用软管相连；③采用弯头。

液氨及氨气管道法兰的垫片采用不锈钢金属缠绕垫，压力等级应高于设计压力。

系统配置可靠的氮气吹扫措施，保证系统初次通气或系统重新启动时的安全。

2.2.5 整个站区

在站区设置氨气浓度检测装置，当氨浓度超过20 mg时报警。氨气泄漏报警仪的位置安装在泄漏源的上方1.25±0.75 m。

在站区设置风向标，万一发生泄漏时，方便现场人员向上风侧撤离。

现场设置若干台洗眼器，保护半径不超过15 m，在万一发生液氨泄漏眼睛受到刺激时，可以即时清洗，帮助现场人员安全撤离。

站区按防雷设计《建筑物防雷设计规范》中“第二类防雷建筑物”的有关规定执行。

现场钢结构需考虑涂防火涂料的防护。

3 安全管理

在《危险化学品重大危险源辨识》（GB 18218-2009）中规定当氨的储存临界量达到10 t时，就定义为重大危险源。相应需在管理上采取更严格的措施。

4 结语

在宝钢轧钢系统液氨站的设计处处遵循上面的各条原则，加上用户的标准化管理，该站运行至今已有5年时间，未发生任何安全事故。

相信从设计开始就谨慎对待氨这种危险化学品，就能从源头上防范各种氨事故的发生，有效保护工作人员生命安全和企业财产。

[1]刘秀喜，林明喜，薛成山.高纯气体的性质、制造和应用[M].北京：电子工业出版社，出版年.

[2]吉林省长春市宝源丰禽业有限公司“6·3”特别重大火灾爆炸事故调查报告[EB/OL].http://www.chinasafety.gov.cn/newpage/Contents/ Channel_5498/2013/0711/212466/content_212466.htm.

[3]国务院安委会对上海“8·31”重大氨泄漏事故调查处理结果作出批复[EB/OL].http://www.chinasafety.gov.cn/newpage/Contents/ Channel_5498/2013/0913/219747/content_219747.htm.

Key Points in Safety Design of Liquid Ammonia Vaporizing Station

CAO Haixia
(Baosteel Engineering&Technology Group Co.,Ltd.,Shanghai 201900,China)

The frequent happening of liquid ammonia accidents recently were mainly caused by leakage of liquid ammonia.The severe consequences make it critical for the safety design of liquid ammonia vaporizing station.Through systematical analysis of the designing procedure of liquid ammonia vaporizing station,key points in the designing were clarified and design options proposed,to prevent occurrence of liquid ammonia leakage and explosion accidents and protect people’s lives and properties.

liquid Ammonia；abruption valve;liquid handling arm;filling;fire dike;excess flow valve;concentration detection

TB664

B

1006-6764(2014)04-0019-02

2014－01－17

曹海霞（1978-），女，2002年毕业于同济大学供热空调与燃气工程专业，工程师，现从事燃气、热力设计及相关工作。