液氨制冷安全注意问题

编号：AQ-JS-08222

( 安全技术)

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液氨制冷安全注意问题

Safety problems of liquid ammonia refrigeration

液氨制冷安全注意问题

使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科

学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。

大气环境影响分析本项目营运后的废气主要来源于由于采用液氨作为制冷剂而可能导致的氨外逸和燃油锅炉废气、食堂液化石油气燃烧废气及油烟。

(1)氨的性质简介氨，制冷剂代号R717，是一种理想的制冷工质，具有良好的热力学性质。在限制和禁止使用CFC物质的形势下，氨由于对臭氧层无破坏作用，使用较广泛。氨（NH3）为无色、有剌激性辛辣味恶臭的气体，分子量17.03。比重0.597。沸点―33.33℃。溶点―77.7℃。爆炸极限为15.7%～27%（容积）。急性毒性：

LD50350mg/kg(大鼠经口)；LC501390mg/m3，4小时，(大鼠吸入)。氨在常温下加压易液化，称为液氨，接触液氨可引起严重冻伤。与水形成氨水（NH3+H2O=NH3•H2O），呈弱碱性。氨水极不稳定，遇热后分解，1%水溶液PH值为11.7。浓氨水含氨28%～29%。氨在常态下呈气体，比空气轻，易逸出，具有强烈的刺激性和腐蚀

性，故易造成急性中毒和灼伤。

(2)风险识别

本项目所用制冷剂氨不属于剧毒物质和一般毒物(属低毒类)；氨属火灾、爆炸危险物质；根据重大危险源辩识(GB18218-2000)中规定，项目全部冷库使用氨的数量约35t，不超过临界量，不构成重大危险源。制冷是一个封闭的系统，制冷工质在系统中藉助压缩机械能输送流动，完成制冷循环。对照《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50058-92)规范标准，氨制冷系统属于第二级释放源，制冷装置在正常运行时不会释放易燃物质；即使释放也是在压缩机、氨泵的轴封处和阀门、法蓝、管件接头等密封处偶尔的、短时的发生。第二级释放源存在的区域，可划为2区。2区的概念是在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境。正常运行是指正常的开车、运转、停车，易燃物质产品的装卸，密闭容器盖的开闭，安全阀、排放阀、以及所有工厂设备都在其设计参数范围内工作的状态。但规范第2.2.5条又说：“当通风良好时，应降低爆炸危险区域等级”；规范第2.2.2条还同时规定：“易燃物质可能出现的最高浓度不超过

爆炸下限的10%”，可划为非爆炸危险区。根据《冷库设计规范》(GBJ72-84)第8.0.2条规定“氨压缩机房应设事故排风装置，换气次数应取8次/小时，排风机宜选用防爆型”。据此，氨压缩机房可视为通风良好，应按降低区域等级处理；从上述分析中得知，出现最高浓度能超过爆炸下限10%的概率近似为零。同时氨的比重很轻，在标准状态下，氨的比重是0.59kg/m3。仅为空气的0.546，而且其扩散能力较强，扩散系数为17×10-2cm2/s，仅次于氢、氧。因此，它难以聚集到爆炸极限的浓度。因此，可以将氨制冷系统作为非爆炸危险区看待。同时，冷库氨在正常工况下的自然损耗不会对环境造成污染影响。

发生氨泄漏的常见原因是由于管理不善，工人违章操作以及设备、容器陈旧，管道破裂，阀门损漏，钢瓶或贮槽、贮罐爆炸或运输不当，贮罐暴晒等导致生产性事故或意外事故所造成。

综上所述，本项目冷库环境风险来源于氨泄漏。氨泄漏因素主要有：

(1)管路系统泄漏（包括管道、阀门、连接法兰、泵的密封等设

备及部位）；

(2)储气罐泄漏；

(3)自然因素，如地震、雷击等。根据类比资料，冷库氨泄漏一般产生自储气罐泄漏，本项目每座冷库氨储罐液氨储量为5～6吨，根据统计资料，该类容器失效允许概率1.0×10—5。本次评价考虑当且仅当有一座冷库氨储罐发生事故时可能对周围环境造成的影响。

(3)源强分析液氨泄漏速度QL用柏努利方程计算：式中：QL——液体泄漏速度，kg/s；Cd——液体泄漏系数，此值常用0.6-0.64。A——裂口面积，m2；P——容器内介质压力，Pa；P0——环境压力，Pa；g——重力加速度。h——裂口之上液位高度，m。本次评价考虑当氨储罐出现一个1cm2裂口时，此时容器内压力为1.4兆Pa，环境压力设定为1个标准大气压，由于氨储罐一般为卧式，考虑底部出现裂口，高度取1m。将上述数据代入得出此时的氨泄漏速度是0.075kg/s。

(4)后果计算本项目氨泄漏属瞬时或短时间事故，采用烟团模式：

式中：C--下风向地面坐标处的空气中污染物浓度（mg.m-3）；--烟团中心坐标；Q--事故期间烟团的排放量；σX、、σy、σz——为X、Y、Z方向的扩散参数（m）。常取σX=σy本次评价考虑泄漏时间为30min，预测时间为发生氨泄漏后10min。假设发生泄漏时风速为3m/s。

表7-6最大落地浓度和距离表距离(m)

100200300400500600700800

浓度

(mg/m3)0.06193.82466.20805.98715.11984.25913.54202.970 2

距离(m)9001000110012001300140015001600

浓度

(mg/m3)2.51752.14631.75191.19050.61790.24800.08150.023 3

距离(m)17001800190020002100250028003000

浓度(mg/m3)0.00610.00150.00040.00010000