上海翁牌冷藏“8.31”洩氨事故起因是機房操作工,違規對單凍機采用熱氨融霜;導緻發生液錘(擊)現象;壓力瞬間升高;緻使存在嚴重焊接缺陷的單凍機D159×5回氣集管一端管帽脫落,造成洩氨。
該事故造成15人死亡,7人重傷,18人輕傷,直接經濟損失2510萬元。
事故後,氨成為輿論的衆矢之的;矛頭一緻指向氨的毒性和易燃易爆性;更有僞專家人提出禁用氨的言論。痛定思痛,反思“氨”的安全性;難道真的隻是因為氨有毒、易燃就成了屢次災難的罪魁禍首麼?
氨是一種良好的制冷劑。
屬于自然工質ODP=0;GWP=0;
是目前具有最好的熱力學性能,制冷效率最高的制冷劑;
價格低廉,運作維護費用低;
制冷系統的相關裝置、建設投資最低;
作為制冷劑的使用已經有上百年的曆史;
目前歐美等世界發達國家的大型冷凍冷藏90%首選,國内工商制冷大型制冷系統采用氨也達到85%以上。
蒸氣無色、具有強烈的刺激性臭味,很少量的氨洩漏(3~5ppm)就會被發覺(0.0003%)20ppm人;在空氣中爆炸極限濃度為15~28%;毒性程度屬中度危害媒體;對人的危害主要表現在對上呼吸道的刺激和腐蝕作用。
氨冷庫的危險源:
操作間:手工勞動,人員密集,環境密閉;發生危害後,緊急疏散困難。
冷庫:食品堆積,環境封閉;發生洩漏後不易發現。
機房:貯藏氨液量大,遇到次生災害爆炸關鍵地點;人員少,易于疏散。
附近環境:應遠離人群密度大的區域。
健全的國家法律法規:
國家對氨制冷系統的安全問題十分重視,氨相關的各種法律、規範制度逐漸建立健;《中華人民共和國安全生産法》、《危險化學品安全管理條例》;
2010年1月釋出的新《冷庫設計規範》;2012年12月釋出《冷庫安全規程》;
從生産、運輸、貯存;從項目立項到機房、庫房選址;從制冷系統設計到裝置購置;從工程安裝到消防和環保設施;從裝置使用到員工操作資質;規範管理涵蓋了氨制冷系統建設的全過程……
相關标準部分:
實事求是評價氨:
在宣傳氨是自然工質時,過分美化氨制冷劑,優點說的多,缺點說的少;
氨可燃、有毒、有腐蝕性等特性,決定了必須加強對氨系統的安全技術措施,與化工、煤礦、石油、石化等行業相比,氨的危險性偏小;日常生活:電、水、瓦斯、建築物……危險時刻存在;所有事故的發生都源于疏忽、大意、管理漏洞;人禍大于天災。
衆多事故的原因:
火災引發次生災害:起火,高溫,引發壓力升高,爆炸;
人工融霜操作不當:
産生液錘或閉路融霜,引起管道爆裂;單凍機融霜事故引起大量人員傷亡。
裝置、管路老化或管理不嚴:系統管路、閥門等設施老化,洩漏。
設計安裝不規範:不符合消防标準材料的使用;帶氨進行電焊等明火作業……
為什麼要融霜?
當冷卻管組表面溫度低于空氣的露點溫度時,在管組的表面就會産生結露,當低于0℃ 時,就會結霜;
假定結霜厚度與鋼管的壁厚相同時,霜層熱阻約比鋼管熱阻大94-443倍(霜層按久積的和新積的)。
可見霜層對傳熱影響很大,結霜後使傳熱系數降低,制冷量降低,功率增加,尤其是冷風機的肋片管,當外表面結有霜層時,不但使傳熱熱阻增大,而且使空氣的流動阻力增加。
當管外表面的霜層厚度在4、8、l0、12、16、20 mm時;
傳熱系數分别為5.555、5.148、4.983、4.838、4.591、4.388 W/m2·K,若制冷負荷不變,則機組的能效比相應的遞減率是:1.8%、3.4%、4.1%、4.8%、5.9%、6.9%……
制冷融霜的方式:
電除霜:這是最簡單的也是最消耗能量的方法。在某些應用中額外的能量消耗可能相當明顯。
熱氣除霜:使用NH3氣體進行熱氣融霜,該方法比電動除霜更為經濟。
鹽水除霜:通過使用鹽水,噴淋到蒸發器除霜。
水除霜:在某些情況下(尤其是溫度高于零度的室内),蒸發器可使用噴水除霜、空氣自然融霜。
熱氨融霜:
氨氣溫度高,氣流穩定,使管外的霜層快速融化脫落,提高換熱系數;
高溫高壓蒸汽帶油,把積在管内表面的冷凍機油膜沖刷掉;
熱氨融霜管道的從油分後的氨氣排出管接出。
熱氨融霜管道接至管組的上部管道。
融霜出液管從管組的下部接出。
融霜出液管接至低壓循環桶的進汽或排液桶的進液。
有排液桶的系統的熱氨融霜:
先檢查排液桶的液位,若有液先進行排液操作(同融霜結束排液);
打開排液桶減壓閥将排液桶減壓,減壓後開排液桶的進液閥;
将換熱管組的進液閥關閉(液體調節站),利用壓縮機将管組内的液體蒸發排出,需要一段時間建議30分鐘以上(務必)冷風機正常運轉;
停冷風機,關閉換熱管組的回氣閥。(氣體調節站);
開啟融霜出液的總閥門(液調節站);
開啟本管組的融霜的進出閥門;
緩慢開啟熱氨進氣總閥,(控制壓力在6-8bar)
緩慢調節融霜出液的總閥門,控制融霜回液的壓力(控制壓力在4-6bar);
融霜過程(時間根據融霜的效果決定)注意排液桶的液位;
融霜完畢,關閉熱氨進氣總閥;
壓力降低後(和低壓系統的壓力接近),緩慢開啟換熱管組的回氣閥;
關閉本管組的融霜的進出閥門;
關閉融霜出液的總閥門,融霜完成;
關閉排液桶的進液閥(注意時間延時10分鐘以上)
關閉減壓閥,開啟加壓閥、排液桶出液閥将排液桶排空;
關閉加壓閥和排液桶出液閥,需制冷時,開啟換熱管組的進液閥。
沒有排液桶的系統的熱氨融霜;
不單獨設排液桶得系統,融霜回液管直接進到低壓循環桶;
融霜操作隻是沒有排液桶的加壓排液和減壓進液的操作。
水融霜:
将換熱管組的進液閥關閉(液體調節站),利用壓縮機将管組内的液體蒸發排出,需要一段時間建議30分鐘以上(務必)冷風機風機正常運轉;
停冷風機,開融霜水系統進行水融霜(回氣閥不要關閉);
融霜完畢後關閉融霜水;
延時5分鐘以上,需要制冷時 開啟進液閥和冷風機進行正常運轉;
可能滿液的液體管道和容器嚴禁同時将兩端閥門關閉。确定不滿液時可以。
冷風機自動熱氨融霜:
自動熱氨融霜的控制:
融霜信号→關閉供液電磁閥→延時30分鐘→關風機關閉回氣閥GPLX→延時90秒開熱氨電磁閥,兩步開啟→延時30分鐘→關閉熱氨電磁閥。
延時30秒開回氣閥GPLX(此閥門兩步開啟)→需制冷開風機、開供液正常制冷運作。
采用GPLX兩步開啟電磁閥,先開10%的小口徑,等前後壓差小于1.5bar時主閥開啟。
液爆與液錘:
液爆:液體的不可壓縮性;受熱膨脹。
防範:操作正确,避免滿液體。
液錘:
原因:高速液體撞擊;
防範:正确操作,緩慢加、降壓。
液爆形成的原因:
融霜過程中使得換熱管組中的液體滿了或者液體過多。
正常融霜時,先關閉換熱管組的進液閥(液體調節站),利用壓縮機将管組内的液體蒸發排出,需要一段時間建議30分鐘以上(務必)冷風機風機正常運轉。
當閥門狀态不對,(如關了回氣閥,然後再關供液閥),會引發換熱管的液體太多。
回收液體時間不夠,也會引發換熱管的液體太多。
熱氨或融霜水加熱,壓力超高。
低溫液體管道的兩端閥門關閉,受熱後壓力升高(比如氨泵到調節站的閥門)。
液錘的形成主要是以下兩種情況:
融霜前關閉供液閥,回收換熱管組的氨液不切底,回氣管道中有液體,在融霜開始,熱氨進氣閥開得太快,高壓氣體推動回氣管道的液體加速流動(壓差的影響8bar以上的壓差)在回氣管道中生成高速的液體流,當遇到阻礙時就會産生液錘。一定要緩慢打開熱氨進氣閥。
融霜完畢時,換熱管組内的液體沒有減壓,打開回氣閥過快。一定要緩慢打開回氣閥;液錘的形成在融霜操作的開始或結束,像飛機的起飛和降落一樣(黑色的3分鐘)。
液爆液錘的預防:
液爆壓力在溫度的變化影響下,壓力升高很快,基本沒有預先的征兆,建議加裝安全閥。液爆也是比較難形成的。如關閉閥門的水融霜。管路兩端閥門關閉的自然升溫,溫度變化較慢,壓力升高壓力表可觀察到。
液錘能夠聽到像錘子敲擊金屬的聲音。當聽到敲擊聲時,關閉熱氨閥(開始融霜開熱氨閥時)或關閉回氣閥(融霜完畢開回氣閥時)。
在沖霜中液爆液錘的處置:
工廠中的房間内引導工廠中的房間人員有序迅速撤離到安全地帶。
機房内:
應立即關閉沖霜熱氨閥、關閉排液閥、開啟回氣閥進行減壓。
并開啟排風扇強制通風,盡量減少庫房的氨濃度。
采取适當的壓力,用熱氨沖霜的方法,将蒸發器内氨液排回排液桶,減少氨液損失和庫房空氣污染。(小量洩漏根據情況)
當班人員根據漏氨點嚴重情況分級處理,關閉相應的閥門和排氨工作;必要時制冷機緊急停車。
其他協助人員根據具體情況是否遠端關閉所有機房電源和開啟機房排風扇電源。
向洩漏點噴灑大量的清水稀釋洩露出的氨氣。
手動融霜過程注意的問題:
壓力表應采用制冷劑專用壓力表;
壓力表量程應不小于最大工作壓力的1.5倍,不大于最大工作壓力的3倍。
保證一定的計量範圍,讀取中間數值。
精度的要求:
壓力表應安裝在便于操作和觀察的位置,須防凍和防震動;
融霜過程中,最好有兩人操作,減少失誤。
氨管路安全安裝規範:
裝置的可靠性、減少閥門、法蘭連接配接;
換熱管、集管上與換熱管連接配接的支管材料;
集管封頭材料、封頭形式;
集管與其他管的連接配接形式及結構;
集管與封頭的連接配接形式及結構;
焊接接頭的檢驗要求;
回氣管消除可能出現液封的設計;
解決融霜存在液爆或液錘方案:
改造内容:
對于單個融霜單元的一組蒸發器,在回氣總管最末端,最後一台蒸發器回氣管彙入總管後的位置,在回氣管頂部設定氣體安全閥及液體安全閥各一個,如上圖所示。安全閥入口管路在滿足相關标準與工程安裝的前提下盡可能短。安全閥出口與制冷系統安全閥彙總至總管洩放。
在制冷系統總熱氣管路設主、輔助電磁閥、壓力調節閥、壓力傳感器。
對于單個融霜單元的一組蒸發器,在蒸發器融霜回液管路設定機械式自動壓力調節閥(ICS+CVP),調整設定值使融霜壓力達到設計值,使熱氣在蒸發器内冷凝的氨液可以自動排放至低壓循環桶或排液桶。
在熱氣電磁閥後設定兩個壓力傳感器,控制器發出融霜指令同時檢測熱氣電磁閥後壓力,壓力之內插補點大于上限設定值2bar,即發出聲光報警并自動停止融霜操作。
氨制冷劑使用無法回避的問題:
人身安全永遠高于一切;
食品安全将會越來越受到重視;
不能完全否定氨的使用,更應該重視管理漏洞;
思考如何安全的利用氨,就像瓦斯、電力的普及使用。
氨制冷系統無法回避的問題:
氨直接蒸發的制冷系統的充注量大;
氨直接進入人口密集的操作間、進入食品冷凍冷藏間;
遇到火災、地震等不可抗力因素,氨的次生災害必然發生。
解決氨安全性的方案:
一是使用人工合成制冷劑;
二是最大程度地減少氨的充注量;
GB18218-2000《重大危險源辨識》,氨的臨界量為40t;
GB18218-2009《危險化學品重大危險源辨識》,氨的臨界量規定為10t;
三是将氨限制在機房特定區域,遠離操作間、冷庫等能引發人身和食品安全的區域(二氧化碳系統);
四是氨系統做好主動防禦措施:濃度監測報警預防。
主動防禦:報警、高空排放、噴淋、裝置聯控急停。安全保護措施。
氨機房主動安全防禦系統控制:
當一個區域發生氨洩漏時,主動安全防禦系統會根據洩氨量的多少:
聲光報警提示操作人員有洩氨事故;
事故排風機啟動将洩露的氨向室外排出;
水幕噴淋将洩氨點用水将危險區分割開;
如果氨進一步洩露IEMC聯控功能會将對應區域的壓縮機進行減載停機。
氨氣濃度檢測報警裝置及供水系統:
緊急控制裝置:
在氨制冷機房門口外側便于操作的位置,應設定切斷制冷系統電源的,并應設定警示辨別。
每套制冷壓縮機組啟動控制櫃(箱)及機組控制台應設緊急停機按鈕。
增加庫房氨系統應急處理設施:
由檢測儀表、防爆風機、電動保溫碟閥、噴淋塔、噴淋水泵、蓄水池、氨水池、控制系統以及風道等裝置組成應急系統。
自動控制:
管路問題:
幾點要知道:
知道當發生氨洩漏時,你應采取哪些行動。
接受有關安全防護裝置使用的教育訓練。
知道所有重要閥門的具體位置。
知道緊急停機開關和緊急通風開關的具體位置。
知道氨(NH3)防護面具、防護服、橡膠手套和通風裝置的具體位置。
知道緊急救護包的存放地點。
知道消防龍頭和消防栓的位置。
高空低氣壓時,氨往高空升,避免用水噴淋壓下來。
防止将水直接通入液态氨中。
緊急預案幾點糾正:
噴淋一定注意電氣防水,容易火花爆炸;
中毒人員嚴禁喝水;
帶氨作業要戴防毒面具;
保持逃生通道暢通并熟知;
對氨進行操作時,不要戴隐形眼鏡。氨濺入眼部,就會和隐形鏡片發生反應,形成膠狀粘膜,會對眼球造成永久性傷害;
切記不要向液氨中直接倒水或噴水!但可以向水中加入氨。
氨融霜的危害是可防可控的!
融霜第一步:開減壓、關供液。
第二步:延時關回氣、開回液總閥、開本組進出閥。
第三步:緩開熱氨閥、調整出液總閥。
第四步:關熱氨總閥。
第五步:緩開回氣閥,關閉本組進出閥、關回液閥。
第六步:關減壓、開加壓、開出液,進行排液。
第七步:關加壓、關出液、開供液進行正常運轉。
水融霜:關閉供液閥,延時開融霜水。
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