氨制冷装置特种设备检验研讨会

1、氨制冷装置特种设备检验技术研讨会氨制冷装置特种设备检验技术研讨会合肥通用机械研究院合肥通用机械研究院国家压力容器与管道安全工程技术研究中心国家压力容器与管道安全工程技术研究中心2012013 3年年6 6月月2 28 8日日氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点1 1、氨（、氨（R717R717）的物性）的物性2 2、氨制冷系统及应用、氨制冷系统及应用3 3、氨制冷系统中特种设备氨制冷系统中特种设备简介简介4 4、氨制冷系统中特种设备氨制冷系统中特种设备检验检验5 5、其他讨论、其他讨论氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点1 1、氨（氨

2、（R717R717）的物性）的物性氨是一种很好的制冷剂，其最大优点氨是一种很好的制冷剂，其最大优点是单位容积制冷能力大，蒸发压力和是单位容积制冷能力大，蒸发压力和冷凝压力适中，制冷效率高，而且，冷凝压力适中，制冷效率高，而且，破坏臭氧层潜能值破坏臭氧层潜能值ODPODP为为0 0、温室效应、温室效应潜能值潜能值WGPWGP为为1 1。从十九世纪七十年代。从十九世纪七十年代至今的至今的140140多年来一直被广泛使用。多年来一直被广泛使用。 氨的主要物理性能如下：氨的主要物理性能如下： 1 1个大气压下的沸点是个大气压下的沸点是-33.2-33.2；凝固点；凝固点是是-77.9-77.9；临界温

3、度（超过此温度就不会；临界温度（超过此温度就不会液化降压）是液化降压）是132.4132.4，临界压力是，临界压力是11.3 11.3 MPaMPa；3838对应的液体比重是对应的液体比重是582.6kg/m582.6kg/m3 3；空气中爆炸的体积分数是空气中爆炸的体积分数是15%15%28%28%，但点，但点火能接近火能接近1 1焦耳，典型的弱可燃物。焦耳，典型的弱可燃物。氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点 氨对呼吸系统有着强烈的影响。能够容忍的最高浓度（氨对呼吸系统有着强烈的影响。能够容忍的最高浓度（strongest concentration）大约为每）大约为每100体积的

4、空气中含有体积的空气中含有0.35体积的氨。因为氨的气味明显并容易区分，在空气中很体积的氨。因为氨的气味明显并容易区分，在空气中很容易被察觉。在容易被察觉。在15ppm时，有强烈的刺激性气味。在时，有强烈的刺激性气味。在30ppm时，相关服务技术人员即需要带呼吸器。在时，相关服务技术人员即需要带呼吸器。在50ppm中暴露中暴露5分钟是分钟是OSHA规定的最长允许时间。规定的最长允许时间。 在在5000ppm时会对生命有危害（时会对生命有危害（It becomes a hazard to life at 5000ppm），在），在1500027000ppm时具有爆炸性。氨的蒸时具有爆炸性。氨的蒸

5、发吸热量是发吸热量是1.12MJ/kg，氨的燃烧热是，氨的燃烧热是18.6MJ/kg。氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点现行的国家标准现行的国家标准GB9237-2001规定，氨规定，氨制冷系统不允许用在舒适性空调场合。现在制冷系统不允许用在舒适性空调场合。现在主要应用在冷库和食品加工、制药、化工等主要应用在冷库和食品加工、制药、化工等领域。无论是高温库、低温库还是速冻机，领域。无论是高温库、低温库还是速冻机，都是由一个系统集中制备高压氨液，然后再都是由一个系统集中制备高压氨液，然后再由不同的节流阀节流至低压循环桶内，通过由不同的节流阀节流至低压循环桶内，通过氨泵或电子膨胀阀将低温液

6、态氨输入不同的氨泵或电子膨胀阀将低温液态氨输入不同的蒸发器中蒸发吸热，进行制冷。采用氨泵循蒸发器中蒸发吸热，进行制冷。采用氨泵循环的系统一般采用多倍循环供液方式。环的系统一般采用多倍循环供液方式。氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点2 2、氨制冷系统及应用、氨制冷系统及应用氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点氨制冷系统在食品加工及冷冻冷藏领域多为直氨制冷系统在食品加工及冷冻冷藏领域多为直接制冷系统，为防止氨制冷剂泄漏于有人空间或接制冷系统，为防止氨制冷剂泄漏于有人空间或冷却物冷藏间内、尽量减少系统的用氨量。从安冷却物冷藏间内、尽量减少系统的用氨量。从安全角度考虑，也有少量间接制

7、冷系统，采用以氨全角度考虑，也有少量间接制冷系统，采用以氨为制冷剂、乙二醇为制冷剂、乙二醇( (或氯化钙溶液或氯化钙溶液) )为载冷剂的间为载冷剂的间接制冷系统，隔断氨向操作间泄漏的可能。近年接制冷系统，隔断氨向操作间泄漏的可能。近年来，欧洲、美国及我国都已开始应用来，欧洲、美国及我国都已开始应用NH3NH3和和CO2CO2的的复叠式制冷系统，其高温级采用复叠式制冷系统，其高温级采用NH3NH3，低温级采用，低温级采用C02C02，避免了因各种意外原因可能导致氨在有人场，避免了因各种意外原因可能导致氨在有人场所内泄漏而造成的安全问题，同时也减少了整个所内泄漏而造成的安全问题，同时也减少了整个制

8、冷系统的用氨量，提高了冷库系统的安全性。制冷系统的用氨量，提高了冷库系统的安全性。氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点3 3、氨制冷系统中特种设备情况、氨制冷系统中特种设备情况氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点高压侧压力高压侧压力容器容器设计压设计压力力低压侧压力低压侧压力容器容器设计压设计压力力贮氨器贮氨器2.0 MPa2.0 MPa低压循环桶低压循环桶1.6 MPa1.6 MPa冷凝器冷凝器2.0 MPa2.0 MPa蒸发器蒸发器1.6 MPa1.6 MPa油分离器油分离器2.0 MPa2.0 MPa气液分离器气液分离器1.6 MPa1.6 MPa集油器集油器2.0 MP

9、a2.0 MPa氨气过滤器氨气过滤器1.6 MPa1.6 MPa中间冷却器中间冷却器2.0 MPa2.0 MPa紧急泄氨器紧急泄氨器2.0 MPa2.0 MPa氨制冷系统根据规模大小和设计的复杂程氨制冷系统根据规模大小和设计的复杂程度不同，约有度不同，约有6 61010种压力容器种压力容器氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点贮氨器和低压循环桶是主要的压力容器，贮氨器和低压循环桶是主要的压力容器，数量也最多。最大的容器就是贮氨器，为了数量也最多。最大的容器就是贮氨器，为了使单台的最大贮氨量不超过使单台的最大贮氨量不超过1010吨，其容积一吨，其容积一般也就般也就15m15m3 3左右。低

10、压循环桶温度较低左右。低压循环桶温度较低（00），一般要进行外保温。），一般要进行外保温。钢制压力容器材料多为碳素钢（钢制压力容器材料多为碳素钢（Q235BQ235B，Q235CQ235C，Q245RQ245R）和低合金钢（）和低合金钢（16MnR16MnR）；锻）；锻件为件为2020，3535，16Mn16Mn；钢管为；钢管为1010，2020，16Mn16Mn。低压侧属低温低应力工况，一般按常温设计。低压侧属低温低应力工况，一般按常温设计。氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点钢制液氨容器存在应力腐蚀敏感性，钢制液氨容器存在应力腐蚀敏感性，NB/T 47012NB/T 47012中规

11、定中规定Q345RQ345R制贮氨容器应进制贮氨容器应进行焊后热处理；冷成型的封头应进行热处行焊后热处理；冷成型的封头应进行热处理，同时规定：液氨除满足理，同时规定：液氨除满足GB536GB536的规定的规定外，还应满足含氨量应大于外，还应满足含氨量应大于99.995%99.995%或含或含氨量不小于氨量不小于99.6%99.6%，且其中含水量应大于，且其中含水量应大于0.2%0.2%。若氨中含有水分时，对铜和铜合金。若氨中含有水分时，对铜和铜合金（磷青铜除外）有腐蚀作用，（磷青铜除外）有腐蚀作用，NB/T 47012NB/T 47012中规定中规定, ,氨容器不应使用铜及铜合金。氨容器不应使

12、用铜及铜合金。氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点通常冷库使用温度在通常冷库使用温度在-45-120-45-120左右，左右，其氨制冷压力管道管径在其氨制冷压力管道管径在325mm325mm以下，壁厚以下，壁厚在在5 57mm7mm，设计符合，设计符合GB50316GB50316工业金属管工业金属管道设计规范道设计规范标准的要求，制造安装按标准的要求，制造安装按GB50235GB50235工业管道工程施工及验收规范工业管道工程施工及验收规范和和GB50236GB50236现场设备、工业管道焊接工程现场设备、工业管道焊接工程及验收规范及验收规范的要求进行。由于氨制冷压力的要求进行。由于氨

13、制冷压力管道处于低温低应力工况，因此一般按常温管道处于低温低应力工况，因此一般按常温管道进行设计。管道进行设计。氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点氨制冷系统的管道分为液管和气管，从压氨制冷系统的管道分为液管和气管，从压缩机出口至冷凝器入口为高温高压气态氨，缩机出口至冷凝器入口为高温高压气态氨，从低压循环桶出口到蒸发器入口为液管，管从低压循环桶出口到蒸发器入口为液管，管径径30-50mm30-50mm，设计压力不超过，设计压力不超过2.5MPa2.5MPa；从蒸发；从蒸发器出口至压缩机吸气口为气管，管径器出口至压缩机吸气口为气管，管径150mm150mm左左右，设计压力右，设计压力1.

14、6 MPa1.6 MPa。材质为应符合。材质为应符合GB8163GB8163规定的流体输送用无缝钢管，采用氨专用阀规定的流体输送用无缝钢管，采用氨专用阀门和配件，不得使用铜质和镀锌、镀锡的零门和配件，不得使用铜质和镀锌、镀锡的零配件。配件。氨制冷系统供液和回气管道，施工过程中除氨制冷系统供液和回气管道，施工过程中除了要进行气密性试验；还要进行抽真空检验。不了要进行气密性试验；还要进行抽真空检验。不论气管、液管都要进行外保温。论气管、液管都要进行外保温。由压缩机产生的由压缩机产生的100150左右的氨蒸左右的氨蒸气通过冷凝器的换热作用，使氨气温度降低到气通过冷凝器的换热作用，使氨气温度降低到40

15、左右，然后通过节流阀的作用变成左右，然后通过节流阀的作用变成-20-45液态氨，再通过蒸发器的作用变为液态氨，再通过蒸发器的作用变为-10-40左右的气态氨，最后经过冷库管线回路回左右的气态氨，最后经过冷库管线回路回到压缩机吸气口。到压缩机吸气口。氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点4 4、氨制冷系统中特种设备氨制冷系统中特种设备检验检验压力容器的定期检验按压力容器的定期检验按“固容规固容规”和和“容检规容检规”进行。进行。关于氨制冷压力管道的检验，关于氨制冷压力管道的检验，合肥通用机械研究院合肥通用机械研究院于于20062006年年2 2月

16、曾组织专家为特设局管道处提出过月曾组织专家为特设局管道处提出过“对冷对冷库氨制冷压力管道全面检验的几点建议库氨制冷压力管道全面检验的几点建议”，主要针对，主要针对当时检验和调研中发现的一些问题提出的处理意见，当时检验和调研中发现的一些问题提出的处理意见，包括加强氨制冷管道设计、制造、安装过程控制的建包括加强氨制冷管道设计、制造、安装过程控制的建议等。议等。氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点5.5.其他其他讨论讨论氨的危害性分类氨的危害性分类GB 5044-85 GB 5044-85 职业性接触毒物危害程度分级职业性接触毒物危害程度分级-轻度危轻度危害害HG 2066HG 20660

17、0-2000 -2000 压力容器中化学介质毒性危害和爆压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类炸危险程度分类-中度危害；不属于爆炸危险介质。中度危害；不属于爆炸危险介质。NB/T47012-2010 NB/T47012-2010 制冷装置用压力容器制冷装置用压力容器- -安全分组安全分组B2B2（B-B-有毒，有毒，2-2-可燃）可燃）GBGB 50016 50016 建筑设计防火规范建筑设计防火规范- -乙类可燃乙类可燃GB 50160 GB 50160 石油化工企业设计防火规范石油化工企业设计防火规范- -乙类可燃乙类可燃氨制冷装置特种设备特点氨制冷装置特种设备特点长期以来，人们都比较重视氨的毒性和可燃性。一长期以来，人们都比较重视氨的毒性和可燃性。一是由于氨的气味具有强烈的刺激性，二是发生过一是由于氨的气味具有强烈的刺激性，二是发生过一些氨泄漏及管路爆裂等事故。分析事故原因，完全些氨泄漏及管路爆裂等事故。分析事故原因，完