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液氨儲罐危險因素辨識 某企業(yè)鍋爐煙氣除硫裝置供氨系統(tǒng)配置三臺液氨儲罐．幾何尺寸為#300017200mm，容積120m，工作壓力2．2MPa(表壓力)。如液氮的體積占儲罐容積的85％，每個罐中液氮的總體積為102m，則液氮的總重量為73．981T(液氨密度0．7253g／cm)。液氨的來源為液氨供應(yīng)商通過公路、鐵路槽車運輸?shù)狡髽I(yè)進(jìn)行充裝。 l液氨的性質(zhì) 氨(NH3)為無色、有刺激性辛辣味的惡臭氣體，分子量l7．03，比重0．597，沸點一33．33℃．爆炸極限為15．7％～27％(容積)氨在常溫下加壓易液化，稱為液氨。與水形成水合氨，簡稱氨水，呈弱堿性，氨永極不穩(wěn)定，遇熱分解．1％水溶液pH值為11．7。濃氨水含氨28％～29％。氨在常溫下呈氣態(tài)，比空氣輕，易溢出，具有強(qiáng)烈的刺激性和腐蝕性+故易造成急性中毒和灼傷。對上呼吸道有刺激和腐蝕作用，高濃度時可危及中樞神經(jīng)系統(tǒng)，還可通三叉神經(jīng)末梢的反射作用而引起心臟停博和呼吸停止。人對氮的嗅覺闞為0．5mg／m～1．0mg／m，濃度50mg／m以上鼻咽部有刺激感和眼部灼痛感，500mg／m0上短時內(nèi)即出現(xiàn)強(qiáng)烈刺激癥狀，1500mg／m以上可危及生命，3500mg／In以上可即時死亡缺氧時會加強(qiáng)氨的毒作用。國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為30mg／m。液氨的險性表現(xiàn)在兩個方面，一是泄漏導(dǎo)致人員中毒、窒息死亡；二是與空氣形成混合物，遇明火極易燃燒、爆炸。 2液氨儲罐的危險分析 液氟儲罐為液化氣體儲罐，屬于中壓二類壓力容器，可能發(fā)生物理爆炸，造成超聲波和爆炸碎片對人和物體破壞。液氨儲罐爆炸或液氮泄漏后發(fā)生氨氣化學(xué)燃爆。氨氣叉為有毒氣體，爆破、液氨泄漏等還會造成人員中毒事故。 2．1液氮儲罐物理爆炸危險因素 分析 (1)液氨儲罐超壓，原因如下： a．安全裝置不齊、裝設(shè)不當(dāng)或失靈； b．環(huán)境溫度突然升高，液氨儲罐由于溫度升高而超壓； c．液氨儲罐超裝。 (2)液氨儲罐存在缺陷，使承壓能力降低。其主要原因有： a．內(nèi)、外介質(zhì)腐蝕造成壁厚減薄，外壁受大氣的腐蝕作用，內(nèi)壁為氨的腐蝕； b．液氨引起的應(yīng)力腐蝕是導(dǎo)致儲罐爆炸的重要原因之一實踐表明，溫度升高，有利于腐蝕裂紋的發(fā)展； c．發(fā)生嚴(yán)重塑性變形； d．材質(zhì)劣化。(3)液氨儲罐強(qiáng)度設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、選材、防腐不合理。 2．2液氨貯罐火災(zāi)、化學(xué)爆炸危險因素分析由于氨氣泄漏，與空氣混合，達(dá)到爆炸極限，遇到明火、靜電火花等火源，引起火災(zāi)與化學(xué)爆炸事故。 (1)液氨儲罐物理爆炸引起的器外氨氣的火災(zāi)爆炸； (2)液氨儲罐及其附件(法蘭、閥門、彎頭等)泄漏．貯罐閥門、管道爆裂，充裝系統(tǒng)泄漏，系統(tǒng)安壘裝置失靈等因素； (3)明火、靜電火花等火源存在。 2．3液氨中毒危險因素分析 (1)由于液氨儲罐及其附件爆炸、泄漏，空氣中的氨氣的濃度超過安全域值，可能導(dǎo)致人員的中毒，甚至死亡； (2)人員進(jìn)入液氨儲罐時，內(nèi)部氨氣濃度沒有達(dá)到安全范圍。 案例1：2002年9月l1日，湖南省常德縣一輛?？吭凇俺５驴h影劇院”門口、裝滿劇毒液氨的東風(fēng)牌氣罐車突然發(fā)生泄漏事故，所載的數(shù)噸有毒氣體朝影劇院的幾家門面噴去，剛剛開門的業(yè)主夫婦中毒倒地，生命垂危。 案例2：2000年12月17日，浙江建德市新化化工有限責(zé)任公司液氨車間發(fā)生一起液氨泄漏的嚴(yán)重事故，造成4人死亡13人受傷。事故原因是因為合成氨儲罐閥門爆裂。 案例3：1979年某鋼鐵公司化肥廠對兩臺120m0的液氨貯罐進(jìn)行內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁有數(shù)以百計的裂紋，這些裂紋大部分分布在長年處于液面下部的南極與下溫帶組焊的周向焊縫上。大多數(shù)裂紋與焊縫垂直，由焊縫中心向兩側(cè)擴(kuò)展，裂紋深4mm～6mm，長度一般為10mm～30mm，經(jīng)分析為液氨引起的應(yīng)力腐蝕裂紋。 案例4：1974年12月江蘇省某縣化肥廠，發(fā)生液氨貯罐的發(fā)生爆炸，造成多人傷亡。 3物理爆炸能量和爆炸范圍估算 下面對單臺液氨儲罐在額定壓力下發(fā)生物理爆炸的爆炸能量和爆炸沖擊波超壓傷害范圍進(jìn)行估算。 (1)物理爆炸能量估算儲罐總爆炸能量L=[(^一^1)一(s一1)TbJW=[(378．080+32．682)一(2．03761—0．58092)239．5]73．98110。：4．57810KJ，爆炸能量的TNT當(dāng)量Q=L／qTNT=4．578100／(4．23100)：1．08100kg(TNT)，式中^^1分別為表壓是2．2MPa和大氣壓力下氨飽和液的焓(kJ／kg)，SS1分別為表壓是2．2MPa和大氣壓力下氨飽和液的熵(kJ／(kg?K))，為氨在大氣壓力下的沸點(K)，w為液氨的質(zhì)量(kg)。 (2)物理爆炸沖擊波超壓傷害范圍估算依照“比例法則”對爆炸傷害范圍進(jìn)行估算。比例法則確定，不同數(shù)量的同類炸藥產(chǎn)生相同沖擊眄氫學(xué)嗣波超壓的條件是，二者與爆炸中心距離之比等于其炸藥量之比的三次方根，即若R／R。=(Q／Q。)=口則△P=AP。式中Q。為標(biāo)準(zhǔn)炸藥量，Q。=1000kg；Q為物理爆炸能量的TNT當(dāng)量，(TNT)；APo、△P分別為1000kgTNT標(biāo)準(zhǔn)炸藥量和液氨儲罐物理爆炸所造成不同傷害的沖擊波超壓，MPa，見參考文獻(xiàn)1；a為炸藥爆炸實驗的模擬比；R。為與△P。相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)距離，優(yōu)；R為與超壓△P相應(yīng)距壓縮空氣儲罐中心的距離，。通過實驗測得Q。=1000kg(TNT)爆炸后在不同距離產(chǎn)生的沖擊波超壓△P，見參考文獻(xiàn)1。模擬比口=(Q／Qo)1J3=(1．08100／1000)／3= 1．03，1000Kg標(biāo)準(zhǔn)炸藥爆炸致人死亡最小沖擊波超壓△Po=0．05MPa，距離爆炸中心的標(biāo)準(zhǔn)距離Rl：20．26m，儲罐爆炸致人死亡距儲罐中心的實際距離R1=aR1=1．0320．26=20．9m；1000Kg標(biāo)準(zhǔn)炸藥爆炸致墻倒屋塌的最小沖擊波超壓△Po=0．07MPa，距離爆炸中心的標(biāo)準(zhǔn)距離R2：16．8m，儲罐爆炸致墻倒屋塌距儲罐中心的實際距離R2=aR2=1．0316．8=17．3m。4安全控制措施 4．1物理爆炸的安全控制措施 (1)液氨儲罐必須有良好的防腐措施； (2)嚴(yán)格控制液氨儲罐充裝量，液氨儲罐的儲存系數(shù)不應(yīng)大于0．9，不要過量充裝； (3)液氨儲罐防止意外受熱或罐體溫度過高而致使飽和蒸汽壓力顯著增加； (4)盡量減少空氣進(jìn)入液氨儲罐； (5)液氨儲罐盡可能保持較低的工作溫度。低溫儲存，液氨儲罐設(shè)置噴淋水，遮陽棚； (6)必須依據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》制訂操作規(guī)程及各項管理制度，并嚴(yán)格照章運行； (7)必須按規(guī)定定期檢驗，及時發(fā)現(xiàn)缺陷，并妥善處理； (8)安全閥、壓力表等安全裝置必須齊全完好，妥善維護(hù)，定期校驗，確保靈敏可靠； (9)操作人員應(yīng)經(jīng)培訓(xùn)合格后上崗。 4．2火災(zāi)、化學(xué)爆炸安全控制措施 (1)氨站建筑符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB16-1987)的有關(guān)規(guī)定； (2)氨站應(yīng)采用敞開式。氨站建筑物的地面應(yīng)耐酸堿。在氨站防爆區(qū)域內(nèi)，應(yīng)采用防爆設(shè)計，如設(shè)置防爆設(shè)備、器材，應(yīng)設(shè)圍堤，建筑物防雷接地措施以及專用消防設(shè)施(如消防用水的消火栓等)。圍欄和裝飾材料應(yīng)滿足耐火極限要求； (3)液氨貯槽附近的氣體檢測器系統(tǒng)數(shù)量、位置要合理或并定期檢查防止其失靈； (4)根據(jù)《建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范》(GBJl40—1990)，液氨貯槽區(qū)適當(dāng)部位應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的手提式干粉滅火劑，并定期檢查，保持有效狀態(tài)； (5)設(shè)置風(fēng)向標(biāo)，供現(xiàn)場人員辨識； (6)管道和設(shè)備的選材必須耐腐蝕以防止產(chǎn)生泄漏，液氨管道及氨氣管道必須定期檢查，確保管道、閥門、法蘭等無泄漏，防止保溫層脫落、物體撞擊及腐蝕減薄； (7)防止火源、熱源發(fā)生，定期檢查照明電路，防止磨擦、撞擊及靜電火花產(chǎn)生，檢修時使用銅扳手等銅制工具進(jìn)行操作，嚴(yán)格控制動火。 4．3人員中毒安全控制措施 (1)防止液氨泄漏； (2)進(jìn)入液氨儲罐內(nèi)部檢修前要首先確保內(nèi)部氨氣濃度為安全范圍； (3)生產(chǎn)崗位設(shè)自背式空氣呼吸器。 參考文獻(xiàn) 1吳粵襞等鍋爐壓力容器安全工程學(xué)．北京經(jīng)濟(jì)學(xué)院出版社，1991 2蔣漢文．熱工學(xué)．高等教育出版社，1999 3壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，質(zhì)技監(jiān)局鍋發(fā)[1999】154號 4建筑設(shè)計防火規(guī)范。GBJ16—2001 第 6 頁 共 6 頁