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重大 危险源 氨罐槽 泄漏 危害 分析

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(槽 )泄漏危害分析 3 重大危险源氨罐 李达志 (河北石家庄金石化肥有限责任公司 050041 ) 摘要 氮肥企业的氨罐 (槽 )属重大危险源 ,一旦发生重大泄漏 ,将会对人体造成严重中毒伤害 ,或者着火 爆炸的严重后果 。笔者对造成氨罐 (槽 )泄漏的原因 、泄漏后的中毒和着火爆炸危害范围进行了分析 ,论述了预 防泄漏 、应对泄漏及泄漏后的应急措施 。 关键词 氨罐 (槽 ) 重大危险源 危害 对策 Ana ly s is of Ha rm of L ea ka ge from Amm on ia Tan k s, a M a jor Ha za rdou s Source L i D azh i ( Sh ijiazhuan J in sh i Che rm ica l Fe rtilize r Co. , L td of H ebe i P rovince 050041 ) A b stra c t The ammon ia tank s in a n itrogenou s fe rtilize r p lan t a re a m a jo r haza rdou s sou rce, and if la rge leakage occu rs, it w ill have se riou s con sequence s, po ison ing and ha rm ing sign ifican tly p eop le, o r exp lo sion due to fire. The w rite r ha s ana lyzed the cau se s fo r leakage from ammon ia tank s, the po i2 son ing afte r the leakage, and the range of ha rm b rough t abou t by exp lo sion due to fire, and d iscu ssed the m e thod s fo r the p reven tion of leakage, how to dea l w ith it and em e rgency m ea su re s to be taken afte r the leakage. Keyword s ammon ia tank s m a jo r haza rdou s sou rce ha rm cou te r2m ea su re s 表 1 氨对人体的危害 前言 氨是氮肥企业的中间产品 ,一般以液体的形 式存放在罐 (槽 ) 中 。氨罐 (槽 ) 是氮肥企业的重 点设备之一 , 就目前氮肥企业的规模而言 , 根据 GB 18218 —2000《重大危险源辨识 》, 可以判断氨 罐 (槽 )是重大危险源 。 液氨属乙类易燃 、易爆 、有毒液体 ,其危险性 表现在对人体的毒害和燃烧 、爆炸两个方面 。 我国规定在作业环境中 ,氨的最高容许浓度 为 30 m g /m3 。氨的不同浓度环境及接触时间对 人体的危害表现见表 1。 氨自燃温度为 651 ℃,与空气混合可形成爆炸 性混合气体 ,遇点火源能引起燃烧 、爆炸 。氨在空 气中的爆炸极限为 15. 7% ～27. 4% (体积分数 ) 。 0 空气中氨气浓度 / 接触时间 / 危害程度 - 3 ) (m gm m in 67. 2 45 鼻咽部有刺激感 呼吸变慢 ,眼和上呼吸道不适 , 恶心 、头疼 (轻度 ) 鼻 、眼刺激 , 呼吸及脉搏加速 , 有明显不适 (中度 ) 立即咳嗽 , 有强烈的刺激作用 (中度 ) 危及生命 ,可立即致死 (重度 ) 70 ～140 30 210 ～350 28 700 30 1 750 ～4 500 30 氨罐 (槽 )发生泄漏的原因 ( 1 ) 氨罐 (槽 ) 设计 、制造 、选材不当或壁厚 不够 ,以致不能承受工作压力而发生破裂 、爆炸 , 造成氨泄漏 。 1 本文作者的联系方式 : ldz1578 @ 163. com 3 61 第 34卷 第 3期 化肥工业 2007 年 6月 害 ; 200 m g /m3 < C ≤1 500 m g /m3 ,中度危害 ; C > 1 500 m g /m3 ,重度危害 。 由式 ( 3 )可得 : 无危害半径 : R = ( 3 200 0. 8 0. 610 3 109 /2π 30 ) 1 / 3 = 1 159 (m ) 轻度危害半径 : R = ( 3 200 0. 8 0. 610 3 109 /2 π200) 1 / 3 = 616 (m ) 重度危害半径 : R = ( 3 200 0. 8 0. 610 3 109 /2π 1 500) 1 / 3 = 314 (m ) 由上 述 计 算 可 以 得 出 如 下 结 论 : 充 装 量 为 80 %的 200 m3的液氨罐 ,一旦全部泄漏 、挥发 ,以 氨罐为圆心 ,半径 314 m 以内的区域为重度危害 区 ,人吸入氨气会导致死亡 ; 半径 314 ～616 m 的 区域为中度危害区 ,人吸入氨气会导致中度中毒 ; 半径 616～1 159 m 的区域为轻度危害区 ,人吸入 氨气会导致轻度中毒 ; 半径 1 159 m 以外的区域 才是安全区域 。 泄漏 、挥发不同氨量的毒害范围见表 2。 表 2 泄漏 、挥发不同氨量的毒害范围 ( 2 ) 安全装置不全或失灵 。当工作压力增高 时 ,如果没有装设安全阀或安全阀失灵 ,就无法泄 压 ,压力 一 旦 超 过 氨 罐 (槽 ) 的 承 受 压 力 , 氨 罐 (槽 )就会发生破裂 、爆炸 ,造成氨泄漏 。 ( 3 ) 氨罐 (槽 ) 运 行缺 陷 。氨 是 应力 腐蚀 敏 感介质 ,液氨引起的应力腐蚀可导致氨罐 (槽 )破 裂 、爆炸 ;另外 ,长期运行的氨罐 (槽 )受内外介质 腐蚀 ,造成壁厚减薄 , 也可造成氨罐 (槽 ) 破裂而 发生氨泄漏 。 ( 4 ) 氨罐 (槽 ) 附件 , 如法兰 、阀门 、管道 、液 位计 、弯头 、安全阀等存在缺陷或发生故障 ,亦可 造成氨泄漏 。 氨罐 (槽 )泄漏的危害 一般情况下 , 在一定的压力下 , 氨在罐 (槽 ) 中以液态的形式存在 。当氨罐 (槽 )发生故障 ,液 氨一旦泄漏到大气中 ,在常压下会迅速膨胀 ,大量 气化 ,并迅速扩散到大的空间范围内 。这种情况 可能发生两种严重事故 : ① 中毒事故 ; ② 着火 、 爆炸事故 。不同储量的氨罐 (槽 )发生泄漏 ,由于 泄漏氨量的不同 ,危害的范围和程度也不同 。 假设氨罐破裂后 ,在无风条件下 ,以氨罐为中 心 ,氨气按半球状以半径 R 向周围扩散 , 扩散后 混合气体体积设为 V混 ,则 : 2 泄漏 、 挥发量 / t 重度危害 半径 /m 中度危害 半径 /m 轻度危害 半径 /m 无危害 半径 /m 1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 68 117 147 168 185 200 212 223 234 243 252 260 267 275 281 288 294 300 306 312 68 ～134 117 ～229 147 ～287 168 ～329 185 ～363 200 ～391 212 ～415 223 ～437 234 ～457 243 ～475 252 ～492 260 ～508 267 ～523 275 ～537 281 ～551 288 ～564 294 ～576 300 ～588 306 ～599 312 ～610 134 ～251 229 ～430 287 ～542 329 ～620 363 ～682 391 ～735 415 ～781 437 ～823 457 ～860 475 ～894 492 ～926 508 ～957 523 ～984 537 ～1 011 551 ～1 036 564 ～1 060 576 ～1 083 588 ～1 101 599 ～1 127 610 ～1 147 251 430 542 620 682 735 781 823 860 894 926 957 984 1 011 1 036 1 060 1 083 1 101 1 127 1 147 3 V混 = 2 /3πR ( 1 ) 设气氨质量为 m ,扩散后气氨质量浓度为 C, 则 C, m 和 V混 有如下关系 : C = m /V混 由式 ( 1 )和 ( 2 )可导出 : R = ( 3m /2πC ) 1 / 3 ( 2 ) ( 3 ) 设气氨体积为 Vg ,氨气体积浓度为 L ,则有如 下关系式 (按理想气体状态计算 ) : ( 4 ) ( 5 ) L = Vg /V混 Vg = m /17 22. 4 由式 ( 1 ) , ( 4 )和 ( 5 )可导出 : R = ( 22. 4 3m /17 2πL ) 1 / 3 ( 1 ) 毒害半径的分析 ( 6 ) 以 200 m3 氨球罐为例 ,一般液氨所占容积为 8 0 % , 工作 压 力为 2. 0 M Pa , 罐内 液 氨的 温度 为 20 ℃,液氨密度 0. 610 3 g /mL。 氨的毒害程度 可 为 4 个等 级 : C ≤30 m g /m3 时 ,无危 害 ; 30 m g /m3 < C ≤200 m g /m3 , 轻 度 危 62 100 317 317 ～620 620 ～1 167 1 167 ( 2 ) 着火 、爆炸危害范围分析 氨气与空气混合 , 可形成爆炸性混合气体 。 由前述可知 ,氨气在空气中的爆炸下限 (L下 )和上 限 (L上 )分别为 15. 7 %和 27. 4 % (体积分数 ) 。 由式 ( 6 )可求得爆炸下限时的扩散半径 : 3. 1 预防泄漏的措施 ( 1 ) 从氨罐 (槽 ) 设计 、制造起 , 用户就要定 期跟踪 ,以使设计科学合理 、选材得当 、制造精心 。 ( 2 ) 氨罐 (槽 )投运后应建立台帐 ,设专人管 理 ,并定期监测 。 ( 3 ) 氨罐 (槽 )的安全附件必须齐全 ,并要定 期检验和校验 ,妥善维护 ,确保灵敏可靠 。 ( 4 ) 室外氨罐 (槽 )应设遮阳 、隔热设施 。 ( 5 ) 操作人员必须经培训 、考核合格后持证 上岗 ;储量严格控制在 85 %以下 ; 确保相关工序 的工艺指标在合理范围之内 ,如氨合成工序的氨 分离器 、氨冷凝器的液位不低于 1 /3 ,以防高压气 体串入氨罐 (槽 )而发生意外 。 3. 2 应对泄漏的措施 ( 1 ) 对员工进行经常性的安全教育 ,使员工 具备足够的安全知识和高度的安全意识 。 ( 2 ) 制订液氨泄漏应急预案 ,并组织员工学 习和定期进行应急救援演练 ,以备万一发生事故 后能够及时有效地进行处理和救护 。 ( 3 ) 配设固定式冷却水喷淋系统 、消防栓 、灭 火器等设施 ,并保证齐全完好 。 ( 4 ) 配设防护器材 (防毒面具 、防护衣 ) , 并 保证齐全完好 。 ( 5 ) 配设事故报警系统 。 ( 6 ) 配设专用的事故槽 ,其标高应低于氨罐 (槽 )的 底部 , 以 便当 运 行的 氨罐 (槽 ) 发 生 事 故 时 ,可尽快将液氨全部导入事故槽 。 3. 3 泄漏后的应急措施 只要预防泄漏的措施到位 ,一般就不会发生 泄漏 。万一发生了重大的液氨泄漏事故 ,就要立 即启 动 应 急 预 案 , 按 预 案 进 行 报 告 和 工 艺 处 理 [穿戴好防护服装 、佩戴好合适的防毒面具 ,切断 泄漏罐 (槽 )与外界的连接 ,未泄漏液氨导入事故 槽 ,喷水稀释事故部位和现场 ]断电 、人员撤离和 疏散 、事故处理 、人员救护和现场清洗等工作 。 1 / 3 R下 = ( 22. 4 3m /17 2πL下 ) = ( 22. 4 3 200 0. 8 0. 6103 103 / 17 2π 0. 157 ) 1 / 3 = 73 (m ) 爆炸上限时的扩散半径 : 1 / 3 R上 = ( 22. 4 3m /17 2πL上 ) = ( 22. 4 3 200 0. 80 0. 610 3 103 / 17 2π 0. 274 ) 1 / 3 = 61 (m ) 由上述计算可知 ,充装量为 80 %的 200 m3的 液氨罐 ,一旦全部泄漏 、挥发 ,以氨罐为圆心 ,半径 61～73 m 的区域内为可燃 、可爆区 ,如遇点火源 , 可发生着火 、爆炸的恶性事故 。 泄漏 、挥发不同氨量的着火 、爆炸范围见表 3。 表 3 泄漏 、挥发不同氨量的着火 、爆炸范围 3 安全措施 氨罐 (槽 )属于重大危险源 ,必须严格按照国 家的有关规定 ,对其进行建档登记 ,定期监测 、评 估 、监控 ,并制定应急预案 。 2006 206 209 ) (收稿日期 用双塔造粒工艺 ,造粒塔高度为 127. 9 m ,最终产 品尿基高磷复合肥颗粒圆滑 , 质地纯正 , 养分均 衡 。 (川化集团有限责任公司 成都 610300 汪家铭 ) Ⅰ 山东建成高塔尿基高磷复合肥生产装置 山东临沭金沂蒙集团生态肥业公司生产能力 为 1 000 k t / a双塔熔体风冷造粒复合肥生产装置 日前建成并投产 。该项目总投资为 3. 96亿元 ,采 泄漏 、 着火 、爆炸 挥发量 / t 范围半径 /m 泄漏 、 着火 、爆炸 挥发量 / t 范围半径 /m 1 13 ～16 5 23 ～27 10 28 ～34 15 33 ～39 20 36 ～43 25 39 ～46 30 41 ～49 35 43 ～52 40 45 ～54 45 47 ～56 50 49 ～59 55 50 ～60 60 52 ～62 65 53 ～64 70 54 ～65 75 56 ～67 80 57 ～68 85 58 ～70 90 59 ～71 95 60 ～72 100 61 ～74 105 62 ～75

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