危险化学品重大危险源车间在线量的计算

危险化学品重大危险源车间在线量的计算摘要：重大危险源,是指长期地或者临时生产、搬运、使用或者储存危险物品,且危险物品的数量等于或者超过临界量的单元(包括场所和设施)，根据相关法规、法规，文章提出一些在辨识过程中的计算方法及要点。关键词：重大危险源；在线量；计算引言重大危险源的辨识、分级根据《危险化学品重大危险源辨识》GB18218-2018进行，在该标准的第4.2节列出了辨识方法。在实际应用过程中，准确计算各生产、储存单元物质实际存在量是辨识过程的关键。储存单元如储罐、仓库，其物质存在量计算相对简单，根据企业提供的设备数据、物料表可以很快计算得出。与储存单元不同的是，车间涉及不同设备，设备内物料种类多，因而生产单元车间在线量的计算就相对繁琐。在工作中还遇到过有一部分工程人员对计算方法不熟悉，直接估算。对此，本文给出一些计算方法供参考。1推荐的计算方法反应釜等生产设备根据生产装置的容积、物质密度及实际生产情况进行估算，具体数值由企业提供，设备内若涉及多种物质，则根据投料量、物料平衡分别计算各具体物质在线量。气体的质量计算采用理想气体状态方程（克拉珀龙方程）方法计算：PV=nRT（1）其中：P—压力，单位：Pa；V—体积，单位m3；n--物质的量，单位：mol；T--温度，单位：K；R--摩尔气体常数，8.3145J·mol-1·K-1。液体物料采用下列计算公式：m=ρV（2）其中：m—质量，单位kg；ρ—密度，单位kg/m3；V—体积，单位m3下面以某厂合成气净化装置为例，描述具体的计算过程。该合成气净化装置列入辨识的物质包括氢气、氨、甲醇、硫磺等多种物质，下面以涉及氢气、液氨的部分设备为例，其规格参数见表1：表1涉及辨识物质的设备规格一览表（部分）序号设备名称规格型号工作介质操作压力Mpa操作温度℃数量材质原料气冷却器ⅠDN2580×5300(H)，V=18.1m3管程：氨合成气/纯CO2/不纯CO2壳程：原料气粗煤气管程：6.2/0.6壳程：6.2管程：10/30壳程：40/231SS304L液氨排放槽1.68m3氨,水+油0.2-30℃1/具体计算如下：气体（以原料气冷却器Ⅰ为例）：首先根据表1，介质为氢气，查得V=18.1m3，T=35℃，P=5.6MPa；根据物料平衡表（来自企业提供的工艺包、环评等资料），原料气冷却器Ⅰ内氢气含量为52.308%；然后根据式（1），算得n=20923.82mol，再乘以相对分子质量，即得在线量，为0.042t。液体（以液氨排放槽为例）：根据表1，介质为液氨，查得V=1.68m3；根据T=-45℃，P=2.2MPa，查液氨温度与压力、密度对照表（参考相关设计手册），得密度约为0.7t/m3；根据物料平衡表（来自企业提供的工艺包、环评等资料），液氨排放槽内液氨含量为20%；然后根据式（2），算得在线量为0.24t。固体固体物料参照企业提供的原辅材料表即可。计算结果汇总见表2：表2生产单元计算结果汇总表序物质名称设备名称成分含量相态容积操作状态液相占比在线量t总计t温度℃最高压力MPa1氢气原料气冷却器Ⅰ52.308气18.1355.60/0.0420.102洗氨塔52.308气24.4155.60/0.0604氨液氨排放槽100液1.68-452.2200.241.808液氨管道100液2.24//1001.568注：1、甲醇密度约为0.79t/m3，液氨密度约为：0.7t/m3；2、生产场所最大在线量是根据生产装置的容积、物质密度及实际生产情况进行估算，具体数值由企业提供。表2中的液氨管道内物料计算方法与生产设施计算类似，在此不再赘述。表2中液氨管道的容积为净化装置的生产单元所有液氨管道的总容积，液氨管道具体参数见表3。表3净化装置的生产单元液氨管道参数设备名称位号规格型号工作介质容积m3总容积m3液氨管道B.LΦ150mm×117530mm氨2.0762.24液氨管道AL-110001Φ80mm×11090mm氨0.0557液氨管道AL-110001Φ50mm×11520mm氨0.0226液氨管道AL-110001Φ80mm×16480mm氨0.08282、特殊计算方法一、气态物料对于管道内气体物料量的计算，还有两种计算方法：1、管道系统内的物料在线量按10分钟计算。例如，某项目设置50000m³干式煤气柜，管道系统中高炉煤气在线量按10分钟计算，高炉煤气产生量1.36×109Nm3/a，高炉煤气密度为1.30Kg/Nm3，年运行时数8400h，计算过程如下：在线量=(1.36×109÷8400÷6)×1.30=35853.17Kg≈35.8t这种计算方法与采用理想气体状态方法计算相比，结果一般偏大，并且多见于安全评价报告中，在缺少设备、管道参数、物料平衡表等情况下，计算相对简单，并且也能得到项目所在地应急管理部门（原安监部门）、当地专家的认可。随着新的重大危险源辨识标准GB18218-2018的颁布实施及安全监管的深入，这种方法使用的场景在逐步减少。2、按公式P1V1/T1=P2V2/T1计算上式实际上是式（1）的变形，其中下标1为标况状态，2为实际状态。采用该式得到计算标况下气体体积（即V2），乘以气体密度即得到在线量。例如，某项目锅炉房涉及天然气，天然气作为锅炉房的燃料使用，不储存，仅存在于管道内，流量200m3/h，压力5-20kPa（本次以20kPa计算），涉及到的天然气管道以燃气调压箱切断阀为本单元的界限，长度约60m，计算见下表：表3锅炉房涉及的主要天然气管路序号管路规格管路长度/m管道计算容积/m3工况MPa/℃天然气密度kg/Nm3天然气存有量Nm3/kg备注1DN80600.3014420kPa/常温0.71740.0603136/0.0432128二、液体物料针对液体物料，也有将不超过一昼夜的暂存量作为车间内在线量的做法，并且也能得到相关部门、专家的认可，专家参照的条文是《建筑设计防火规范[2018年版]》GB50016-2014第3.3.6条。3、特殊规定部分车间涉及使用钢瓶，如氧气钢瓶、液氨钢瓶、乙炔钢瓶等，在计算车间在线量也要一并计算，并需要考虑一些特殊规定。一、压缩气体钢瓶如氧气、氢气、甲烷钢瓶，钢瓶充装量仅与压力有关，《压缩气体气瓶充装规定》GB/T14194-2017中第5.7条表1规定了压缩气体钢瓶在指定温度下的最大充装压力，因此计算钢瓶内物料量时按照GB/T14194-2017或者企业提供的资料确定压力、容积，根据式（1），即可计算出钢瓶内物料量。二、液化气体钢瓶如液氯、液氨、丙烷钢瓶，该类钢瓶内物料为气液混合物，不能用式（1）计算，《液化气体气瓶充装规定》GB14194-2009第5.5条表1、5.7条表2分别规定了低压液化气体、高压液化气体的充装系数，根据充装系数及企业提供的钢瓶容积即可计算钢瓶内物料量。结束语车间在线量的计算繁琐，在GB18218-2018实施以前，很多项目都是进行简单的估算，随