氨系统安全操作.ppt

烟台冰轮股份有限公司 氨系统安全操作（一） WWW.YANTAIMOON.COM 生命的代价 上海翁牌冷藏“8.31”事故，造成15人死亡，7人重伤，18人轻伤 最近吉林发生事故，120人死亡，77人伤，是近10年来国内最大人身 伤亡事故 2013年2月3日广州白云冷冻厂，氨泄漏，管路开裂，人员伤亡 2013年1月23日，山西长治武乡县冷库起火，人员伤亡 2012年10月24日，湖北洪湖水产公司氨气泄漏，479人伤 氨冷库的安全事故几乎每年都发生，并造成人员伤亡 WWW.YANTAIMOON.COM 德惠事故现场 是保温板在燃烧，不是氨爆炸 WWW.YANTAIMOON.COM 德惠事故现场 WWW.YANTAIMOON.COM 德惠事故现场 WWW.YANTAIMOON.COM 上海翁牌事故 上海翁牌冷藏“8.31”泄氨事故起因是机房操作工，违规 对单冻机采用热氨融霜 导致发生液锤（击）现象 压力瞬间升高 致使存在严重焊接缺陷的单冻机D1595回气集管一端管 帽脱落，造成泄氨 该事故造成15人死亡，7人重伤，18人轻伤 直接经济损失2510万元 WWW.YANTAIMOON.COM 上海翁牌事故 WWW.YANTAIMOON.COM 上海翁牌事故 WWW.YANTAIMOON.COM 上海翁牌事故 WWW.YANTAIMOON.COM 氨成了替罪羊 事故后，氨成为舆论的众矢之的 矛头一致指向氨的毒性和易燃易爆性 更有伪专家人提出禁用氨的言论 痛定思痛，反思“氨”的安全性 难道真的只是因为氨有毒、易燃就成了屡次灾难的罪魁祸首么？ 生命是无价的，120个生命逝去，多少家庭遭受重创，多少人要与伤 痛终生为伴，教训极为惨痛，愿此警钟长鸣，类似事故不再发生；也 希望少一些“业内专家”，把本来明白的问题说糊涂了 WWW.YANTAIMOON.COM 史上最好的制冷工质 氨是一种良好的制冷剂 属于自然工质ODP=0；GWP=0 是目前具有最好的热力学性能，制冷效率最高的制冷剂 价格低廉,运行维护费用低 制冷系统的相关设备、建设投资最低 作为制冷剂的使用已经有上百年的历史 目前欧美等世界发达国家的大型冷冻冷藏90%首选 国内工商制冷大型制冷系统采用氨也达到85%以上 WWW.YANTAIMOON.COM 具有一定危险的氨 蒸气无色、具有强烈的刺激性臭味 ，很少量的氨泄漏（35ppm）就会 被发觉（0.0003%）20ppm人 在空气中爆炸极限浓度为1528% 毒性程度属中度危害介质 对人的危害主要表现在对上呼吸道 的刺激和腐蚀作用 低起爆点 高起爆点 WWW.YANTAIMOON.COM 操作间： l 手工劳动，人员密集，环境密闭 l 发生危害后，紧急疏散困难 冷库： l 食品堆积，环境封闭 l 发生泄漏后不易发现 机房： l 贮藏氨液量大，遇到次生灾害爆炸关键地点 l 人员少，易于疏散 附近环境：应远离人群密度大的区域 氨冷库的危险源 WWW.YANTAIMOON.COM 国家对氨制冷系统的安全问题十分重视，氨相关的各种法律、规范制度 逐步建立健全 中华人民共和国安全生产法、危险化学品安全管理条例 2010年1月发布的新冷库设计规范 2012年12月发布冷库安全规程 从生产、运输、贮存 从项目立项到机房、库房选址 从制冷系统设计到设备购置 从工程安装到消防和环保设施 从设备使用到员工操作资质 规范管理涵盖了氨制冷系统建设的全过程 健全的国家法律法规 WWW.YANTAIMOON.COM 相关标准部分举例 lGB/T4272-2008设备及管道绝热技术通则 lGB/T8175-2008设备及管道绝热设计导则 lGB/T14976-2002流体输送用不锈钢无缝钢管 lTSG D0001-2009压力管道安全技术监察规程工业管道 lHG 20519.38-92管道等级号及管道材料等级表 l气瓶安全监察规程和危险货物运输规则 lGB50072-2010冷库设计规范 lGB50316-2000工业金属管道设计规范 lGB/T20801-2006压力管道规范-工业管道 l冷库制冷设计手册 WWW.YANTAIMOON.COM 实事求是评价氨 在宣传氨是自然工质时，过分美化氨制冷剂，优点说的多，缺点说的少 氨可燃、有毒、有腐蚀性等特性，决定了必须加强对氨系统的安全技术措施， 与化工、煤矿、石油、石化等行业相比，氨的危险性偏小 日常生活：电、水、煤气、建筑物危险时刻存在 所有事故的发生都源于疏忽、大意、管理漏洞 人祸大于天灾 种类爆炸极限 甲烷5.315%， 丙烷211.1% R3212.733.4% 液化石油气215% 汽油1.15.9% WWW.YANTAIMOON.COM 氨事故发生的概率 吉林 WWW.YANTAIMOON.COM l 火灾引发次生灾害 起火，高温，引发压力升高，爆炸 l 人工融霜操作不当 产生液锤或闭路融霜，引起管道爆裂 单冻机融霜事故引起大量人员伤亡 l 设备、管路老化或管理不严 系统管路、阀门等设施老化，泄漏 l 设计安装不规范 l 不符合消防标准材料的使用 l 带氨进行电焊等明火作业 l 众多事故的原因 WWW.YANTAIMOON.COM 为什么要融霜？ 当冷却管组表面温度低于空气的露点温度时，在管组的表面就会产生结 露，当低于0 时，就会结霜 假定结霜厚度与钢管的壁厚相同时，霜层热阻约比钢管热阻大94-443倍 （霜层按久积的和新积的）。 可见霜层对传热影响很大，结霜后使传热系数降低，制冷量降低，功率 增加,尤其是冷风机的肋片管，当外表面结有霜层时，不但使传热热阻增 大，而且使空气的流动阻力增加。 当管外表面的霜层厚度在4、8、l0、12、16、20 mm时 传热系数分别为5555、5148、4983、4838、4591、4388 W m2K， 若制冷负荷不变，则机组的能效比相应的递减率是：18、34、4 1、48、59、69 WWW.YANTAIMOON.COM 制冷融霜的方式 电除霜：这是最简单的也是最消耗能量的方法。在某些应 用中额外的能量消耗可能相当明显 热气除霜：使用NH3气体进行热气融霜,该方法比电动除霜 更为经济。 盐水除霜：通过使用盐水，喷淋到蒸发器除霜 水除霜：在某些情况下(尤其是温度高于零度的室内)， 蒸发器可使用喷水除霜 空气自然融霜。 WWW.YANTAIMOON.COM 热氨融霜 氨气温度高，气流稳定，使管外的霜层快速融化脱落，提 高换热系数 高温高压蒸汽带油，把积在管内表面的冷冻机油膜冲刷掉 热氨融霜管道的从油分后的氨气排出管接出。 热氨融霜管道接至管组的上部管道。 融霜出液管从管组的下部接出。 融霜出液管接至低压循环桶的进汽或排液桶的进液 WWW.YANTAIMOON.COM 热氨融霜 P P P P 至压缩机吸气 工质泵 空气冷却器 液体调节站 气体调节站 P 融霜排液桶 制冷流程 低 压 循 环 桶 P 油 分 离 器 自压缩机排气 P 带排液桶和不带排液桶两种 WWW.YANTAIMOON.COM 热氨融霜操作一 有排液桶的系统的热氨融霜 先检查排液桶的液位，若有液先进行排液操作（同融霜结 束排液） 打开排液桶减压阀将排液桶减压，减压后开排液桶的进液 阀 将换热管组的进液阀关闭（液体调节站），利用压缩机将 管组内的液体蒸发排出，需要一段时间建议30分钟以上（ 务必）冷风机正常运转 停冷风机，关闭换热管组的回气阀。（气体调节站） 开启融霜出液的总阀门（液调节站） 开启本管组的融霜的进出阀门 缓慢开启热氨进气总阀，（控制压力在6-8bar） WWW.YANTAIMOON.COM 热氨融霜的操作二 缓慢调节融霜出液的总阀门，控制融霜回液的压力（控制 压力在4-6bar） 融霜过程（时间根据融霜的效果决定）注意排液桶的液位 融霜完毕，关闭热氨进气总阀 压力降低后（和低压系统的压力接近），缓慢开启换热管 组的回气阀 关闭本管组的融霜的进出阀门 关闭融霜出液的总阀门，融霜完成 关闭排液桶的进液阀（注意时间延时10分钟以上） 关闭减压阀，开启加压阀、排液桶出液阀将排液桶排空 关闭加压阀和排液桶出液阀，需制冷时，开启换热管组的 进液阀 WWW.YANTAIMOON.COM 热氨融霜的操作三 没有排液桶的系统的热氨融霜 不单独设排液桶得系统，融霜回液管直接进到低压循环桶 融霜操作只是没有排液桶的加压排液和减压进液的操作。 WWW.YANTAIMOON.COM 水融霜 将换热管组的进液阀关闭（液体调节站），利用压缩机将 管组内的液体蒸发排出，需要一段时间建议30分钟以上（ 务必）冷风机风机正常运转 停冷风机，开融霜水系统进行水融霜（回气阀不要关闭） 融霜完毕后关闭融霜水 延时5分钟以上，需要制冷时 开启进液阀和冷风机进行正 常运转 可能满液的液体管道和容器严禁同时将两端阀门关闭。确 定不满液时可以。 WWW.YANTAIMOON.COM 冷风机自动热氨融霜 WWW.YANTAIMOON.COM 自动热氨融霜的控制 融霜信号 关闭供液电磁阀 延时30分钟 关风机关闭回气阀GPLX 延时90秒开热氨电磁阀 两步开启 延时30分钟 关闭热氨电磁阀 延时30秒开回气阀GPLX(此阀门两步开启） 需制 冷开风机、开供液正常制冷运行 采用GPLX两步开启电磁阀，先开10%的小口径，等前后压 差小于1.5bar时主阀开启。 WWW.YANTAIMOON.COM 液爆与液锤 液爆： 液体的不可压缩性 受热膨胀 防范：操作正确，避免满液体 液锤： 原因：高速液体撞击 防范 ：正确操作，缓慢加、降压 WWW.YANTAIMOON.COM 液爆形成的原因 融霜过程中使得换热管组中的液体满了或者液体过多。 正常融霜时，先关闭换热管组的进液阀（液体调节站），利用压缩机 将管组内的液体蒸发排出，需要一段时间建议30分钟以上（务必）冷 风机风机正常运转。 l 当阀门状态不对，（如关了回气阀，然后再关供液阀），会引发换热 管的液体太多。 l 回收液体时间不够，也会引发换热管的液体太多。 l 热氨或融霜水加热，压力超高 低温液体管道的两端阀门关闭，受热后压力升高（比如氨泵到调节站 的阀门） WWW.YANTAIMOON.COM 液锤形成的原因 液锤的形成主要是以下两种情况: 融霜前关闭供液阀，回收换热管组的氨液不切底，回气管 道中有液体，在融霜开始，热氨进气阀开得太快，高压气 体推动回气管道的液体加速流动（压差的影响8bar以上的 压差）在回气管道中生成高速的液体流，当遇到阻碍时就 会产生液锤。一定要缓慢打开热氨进气阀。 融霜完毕时，换热管组内的液体没有减压，打开回气阀过 快。一定要缓慢打开回气阀 液锤的形成在融霜操作的开始或结束，像飞机的起飞和降 落一样（黑色的3分钟） WWW.YANTAIMOON.COM 液爆液锤的预防 液爆压力在温度的变化影响下，压力升高很快，基本没有 预先的征兆，建议加装安全阀。液爆也是比较难形成的。 如关闭阀门的水融霜。管路两端阀门关闭的自然升温，温 度变化较慢，压力升高压力表可观察到。 液锤能够听到像锤子敲击金属的声音。当听到敲击声时， 关闭热氨阀（开始融霜开热氨阀时）或关闭回气阀（融霜 完毕开回气阀时） WWW.YANTAIMOON.COM 融霜过程注意的问题 水融霜，热氨时无关人员撤离 WWW.YANTAIMOON.COM 在冲霜中液爆液锤的处置 车间内引导车间人员有序迅速撤离到安 全地带 机房内 l 应立即关闭冲霜热氨阀、关闭排液阀、 开启回气阀进行减压。 l 并开启排风扇强制通风，尽量减少库房 的氨浓度。 l 采取适当的压力，用热氨冲霜的方法， 将蒸发器内氨液排回排液桶，减少氨液 损失和库房空气污染。 （小量泄漏根据 情况） WWW.YANTAIMOON.COM 在冲霜中液爆液锤的处置 当班人员根据漏氨点严重情况分 级处理，关闭相应的阀门和排氨 工作；必要时制冷机紧急停车 其他协助人员根据具体情况是否 远程关闭所有机房电源和开启机 房排风扇电源 向泄漏点喷洒大量的清水稀释泄 露出的氨气 WWW.YANTAIMOON.COM 压力表应采用制冷剂专用压力表 压力表量程应不小于最大工作压力的1.5 倍，不大于最大工作压力的3倍。 l 保证一定的计量范围，读取中间数值 l 精度的要求 压力表应安装在便于操作和观察的位置， 须防冻和防震动 融霜过程中，最好有两人操作，减少失误 手动融霜过程注意的问题 WWW.YANTAIMOON.COM 设备的可靠性、减少阀门、法兰连接 换热管、集管上与换热管连接的支管材料 集管封头材料、封头形式 集管与其他管的连接形式及结构 集管与封头的连接形式及结构 焊接接头的检验要求 回气管消除可能出现液封的设计 氨管路安全安装规范 WWW.YANTAIMOON.COM 解决融霜存在液爆或液锤方案 WWW.YANTAIMOON.COM 改造内容 对于单个融霜单元的一组蒸发器，在回气总管最末端，最 后一台蒸发器回气管汇入总管后的位置，在回气管顶部设 置气体安全阀及液体安全阀各一个，如上图所示。安全阀 入口管路在满足相关标准与工程安装的前提下尽可能短。 安全阀出口与制冷系统安全阀汇总至总管泄放 在制冷系统总热气管路设主、辅助电磁阀、压力调节阀、 压力传感器 WWW.YANTAIMOON.COM 改造内容 对于单个融霜单元的一组蒸发器，在蒸发器融霜回液管路 设置机械式自动压力调节阀（ICS+CVP），调整设定值使 融霜压力达到设计值，使热气在蒸发器内冷凝的氨液可以 自动排放至低压循环桶或排液桶。 在热气电磁阀后设置两个压力传感器，控制器发出融霜指 令同时检测热气电磁阀后压力，压力之差值大于上限设定 值2bar，即发出声光报警并自动停止融霜操作。 WWW.YANTAIMOON.COM 氨制冷剂使用无法回避的问题 人身安全永远高于一切 食品安全将会越来越受到重视 不能完全否定氨的使用，更应该重视管理漏洞 思考如何安全的利用氨，就像煤气、电力的普及使用 氨制冷系统无法回避的问题： l 氨直接蒸发的制冷系统的充注量大 l 氨直接进入人口密集的操作间、进入食品冷冻冷藏间 l 遇到火灾、地震等不可抗力因素，氨的次生灾害必然发生 WWW.YANTAIMOON.COM 解决氨安全性的方案 一是使用人工合成制冷剂 二是最大程度地减少氨的充注量 l GB18218-2000重大危险源辨识，氨的临界量为40t l GB18218-2009危险化学品重大危险源辨识，氨的临界量规定为10t 三是将氨限制在机房特定区域，远离操作间、冷库等能引发人身和食品 安全的区域（二氧化碳系统） 四是氨系统做好主动防御措施： l 浓度监测报警预防 l 主动防御：报警、高空排放、喷淋、设备联控急停 l 安全保护措施 WWW.YANTAIMOON.COM 氨机房主动安全防御系统控制 当一个区域发生氨泄漏时，主动安全防御系统会根据泄氨量的多少： 声光报警提示操作人员有泄氨事故 事故排风机启动将泄露的氨向室外排出 水幕喷淋将泄氨点用水将危险区分割开 如果氨进一步泄露IEMC联控功能会将对应区域的压缩机进行减载停机 WWW.YANTAIMOON.COM 智能水幕 WWW.YANTAIMOON.COM 水幕隔离实景 WWW.YANTAIMOON.COM 氨气浓度检测报警装置及供水系统 WWW.YANTAIMOON.COM 紧急控制装置 在氨制冷机房门口外侧便于操作的位置，应设置切断制冷系统电 源的，并应设置警示标识。 每套制冷压缩机组启动控制柜（箱）及机组控制台应设紧急停机 按钮。 WWW.YANTAIMOON.COM 增加库房氨系统应急处理设施 由检测仪表、防爆风机、电动保温碟阀、喷淋塔、喷淋水泵、蓄水 池、氨水池、控制系统以及风道等设备组成应急系统 自动控制 WWW.YANTAIMOON.COM 管路问题 WWW.YANTAIMOON.COM 几点要知道 知道当发生氨泄漏时，你应采取哪些行动。 接受有关安全防护设备使用的培训。 知道所有重要阀门的具体位置。 知道紧急停机开关和紧急通风开关的具体位置。 知道氨（NH3）防护面具、防护服、橡胶手套和通风设备 的具体位置。 知道紧急救护包的存放地点。 知道消防龙头和消防栓的位置 WWW.YANTAIMOON.COM 几点要知道 高空低气压时，氨往高空升，避免用水喷淋压下来 防止将水直接通入液态氨中 WWW.YANTAIMOON.COM 紧急预案几点纠正 喷淋一定注意电气防水，容易火花爆炸 中毒人员严禁喝水 带氨作业要戴防毒面具 保持逃生通道畅通并熟知 对氨进行操作时，不要戴隐形眼镜。氨溅入眼部，就会和隐形 镜片发生反应，形成胶状粘膜，会对眼球造成永久性伤害 切记不要向液氨中直接倒水或喷水！但可以向水中加入氨 WWW.YANTAIMOON.COM 与火药、天燃气、汽油一样，氨是我们人类发 现和创造的物质财富，但同时也是危险品。只要 我们管理好它、利用好它、防护好它，让它造福 于人类，而不致伤害人类。（氨融霜的危害是可 防可控的 ） 请批评指正！ WWW.YANTAIMOON.COM 融霜操作一 工质泵 自油分排气 P P P P 低 压 循 环 桶 至压缩机吸气 空气冷却器 液体调节站 气体调节站 P 融霜排液桶 P 融霜第一步：开减压、关供液 回液阀 出液阀 WWW.YANTAIMOON.COM 融霜操作二 第二步：延时关回气、开回液总阀、开本组进出阀 自油分排气 P P P P 低 压 循 环 桶 至压缩机吸气 工质泵 空气冷却器 液体调节站 气体调节站 P 融霜排液桶 P 回液阀 出液阀 WWW.YANTAIMOON.COM 融霜操作三 自油分排气 P P P P 低 压 循 环 桶 至压缩机吸气 工质泵 空气冷却器 液体调节站 气体调节站 P 融霜排液桶 P 第三步：缓开热氨阀、调整出液总阀 回液阀 出液阀 WWW.YANTAIMOON.COM 融霜操作四