冷库设计中氨制冷系统的安全与防护

文/陈立金 山东省鲁商冰轮建筑设计有限公司 山东济南 250101

1、前言

氨是一种天然的制冷剂，因其具有良好的热物理性能且绿色环保，被广泛的应用与冷库、食品加工及石油化工等项目中。在冷库设计中，氨制冷系统的安全十分的重要。近几年，由于设计标准低、技术落后、布局不合理、施工不规范等多方面的原因，造成冷库安全事故频发，严重威胁人们的生命财产安全。因此，在冷库设计中保证冷库氨制冷系统的安全运行是十分必要的。

2、氨制冷剂的特点

氨是一种天然的中温制冷剂，其优点有：1）标准沸点较低（-33.3℃），临界温度较高（132.3℃），可用工作范围广，在常温和普通低温范围内压力适中；2）单位容积制冷量大，汽化潜热大，节流损失小，传热性能好，制冷系统COP高；3）吸水性强，能防止管路“冰堵”；4）与润滑油基本上不互溶，且比油轻，系统排油容易；5）价格便宜，制取容易；6）常温及低温下化学和热稳定性高；7）有刺激性气味，一旦泄漏，极易检测出，空气中含有20ppm的氨时，人的嗅觉即可分辨，可以在达到危险浓度之前及时采取防护措施；8）不破坏臭氧层，无温室效应。但氨也有明显的缺点：1）有毒，易挥发一一对人体粘膜组织（如眼、鼻、咽和肺等部位）有强烈的刺激作用，当它在空气中的体积含量达到1700ppm以上时，人在其中停留30min就会中毒甚至死亡，若有泄漏，还会污染食品或产品；2）可燃，易爆一一当氨在空气中体积浓度达到11%-14%时即可点燃（燃点630℃，当体积浓度达到16%-25%时25%时遇明火可引起爆炸，因此，国家卫生标准中职业接触限值的短时间接触容许浓度PC-STEL为30mg/m3。

3、冷库设计中氨制冷系统的安全与维护

3.1 减少氨充注量

减少制冷剂的充注量是从根本上降低泄漏危险的途径。以氨制冷系统为例，常规减少氨充注量的方法有：1）除了气液分离器外，尽可能减少压力容器的数量和尺寸；2）尽可能将氨设备局限在一个有限空间内，输送到冷库或工艺车间的冷媒尽量使用载冷剂，通过间接冷却来实现，既可以采用乙二醇等无相变的载冷剂，也可以采用CO2等有相变的载冷剂；3）尽可能降低换热温差，提高换热效率，尽量弥补间接冷却带来的制冷量损失；4）设计自动液位控制系统等。

3.2 设备、管道、管件的选用和维护

氨具有一定的腐蚀性，管道的选用还要考虑要系统的工作压力和工作温度，可选用10#.20#无缝钢管，压力管道的对接接头必须采用全焊透的焊接工艺，压力管道焊接接头应进行无损检测。对氨系统中容易产生老化、泄漏的部件，应定期检查、及时更新，以保证其密封性能；对于老旧设备，应及时进行更新换代，提高系统的安全可靠性。特种设备使用单位应当按照安全技术规范的定期检验要求，在安全检验合格有效期届满前1个月向特种设备检验检测机构提出定期检验要求，未经定期检验或者检验不合格的特种设备及其附件，不得继续使用。在用特种设备的安全附件、安全保护装置、测量调控装置及有关附属仪器仪表进行定期校验、检修，并做出记录。

3.3 设置有毒气体泄漏报警装置

很多冷库未设置有毒气体泄漏报警装置，有的冷库虽然设置了可燃气体泄漏报警装置，但将报警设定值设置在爆炸下限的25%（氨的泄漏浓度为3.75%即37500ppm（体积比）时），未考虑氨是有毒气体，应首要考虑其毒性，设置有毒气体泄漏报警装置，将检测设定值设置在100ppm或150ppm（体积比）。报警装置还应在现场和有人值守的控制室、操作室声光报警，并与事故排风机连锁。报警装置应定期校验，保证其有效性，指示报警端应与探头布点图一一对应，以便在报警时迅速找出报警场所。铝排主要应用于低温库，高温库用铝排弊端太多，一般采用冷风机+织物风道。

贮氨器设置水喷淋系统是按防液氨泄漏设计。在氨压缩机房贮氨器上方设置水喷淋系统，并选用开式喷头，是为了当贮氨器发生泄漏时，同时打开喷头，稀释事故漏氨，保护操作人员及时抢修并逃离现场。设置位置按贮氨器占地面积确定，即喷淋水能覆盖整个贮氨器区域。开式喷头为通水后即喷水，所有布置的喷头同时动作（喷水）

3.4 冷库的安全设施及人员安全疏散

为了保证人身和财产的安全，库区内应设安全通道，并应有疏散平面图及标识，在发生紧急情况时，人员能紧急撤离。在库区各明显地方宜设置场区风向标。冷库库房设计与建筑防火设计要求一样，当发生火灾和氨气泄露等安全事故时要保证人员能及时安全的逃离现场。冷库库房的安全出口应分散布置，并不能少于2个；冷库首层穿堂是冷库进出货的必经之地，人员较多，而且有的冷库穿堂还兼作整理包装间，故设计中应充分重视疏散与逃生，首层穿堂不应少于2个出口，裙房应有独立的出口。当冷库穿堂为低温穿堂时，穿堂内冷风机使用的制冷剂宜考虑转换为对人更为安全的冷媒；冷库门应设有标识和解锁装置；库房的楼梯间应设在穿堂附近，通向穿堂的门应为乙级防火门。

3.5 加强安全管理

良好的安全管理是安全生产的重要保障，也是安全设施得以发挥作用的重要基石。建立完善的安全生产管理制度、岗位操作规程、应急救援系统可以使安全设施发挥最大的作用。许多事故的经验教训表明，如果日常作业中员工能严格按要求佩戴劳保用品，可以自接降低许多事故的危害后果。许多单位未重视应急救援工作，预案与实际脱节，应急救援设施不齐备，未定期演练，一旦发生事故，将无法控制事故、进行人员疏散，造成伤亡扩大。涉氨企业应编制切实可行的应急救援预案（含现场处置方案），配备应急救援人员和必要的应急救援器材，特别是正压式空气呼吸器、重型防护服等防护器具，保证防护抢险器材的日常维护保养，定期组织演练，发生事故时能进行一定的抢险自救，员工能及时疏散逃生。

结语：

我们不能因噎废食，氨制冷技术已经较为成熟，在此基础上进一步深化氨制冷系统的安全防范措施研究比将精力和资金投入到一个全新的领域，无论是从效率还是效益来说，都更为有利。合理的安全设计和维护、监测预警系统以及全面的安全管理是我国氨系统冷库发展重要手段，对提高我国经济实力和人民生活水平具有重要的现实意义。