1氨的泄漏形式

氨的泄漏形式主要以氣體和液體形式泄漏為主。脫硝氨區(qū)系統(tǒng)比較容易泄漏的地方主要在連接的管道法蘭、邊緣焊點和閥門等處,而液氨貯存罐體的泄漏一般非常少見。

氣態(tài)氨泄漏:主要以氨氣方式向外泄漏,飄散在空中。由于氨氣比空氣輕,因此氨氣蒸發(fā)得很快。氨氣有很強的刺激性氣味。

液態(tài)氨泄漏:壓力儲罐中逃逸的液氨會形成霧狀氨,是由液體氨的小滴組成,該霧狀看上去像氣態(tài)。盡管氨氣比空氣輕,但氨霧因含有小液滴,要比空氣重。氨霧中所含的小液滴蒸發(fā)之前會一直緊貼地面,小液滴蒸發(fā)后氣體向空中上升:當氨霧中的小液滴蒸發(fā)時,就會從空氣或液滴中吸收熱量,大量蒸發(fā)的熱量將使周圍的溫度急速下降,可能會降低到-75C。

氨的再凝結:如在一個密閉的容器中,液氨蒸發(fā)使溫降加劇,當?shù)竭_冷凝溫度時,就會發(fā)生凝結,這個現(xiàn)象可以在液氨泄漏時用來控制氨的擴散,氨霧可以被收集和重新凝結,因此,在氨霧被防水布罩覆蓋后,氨可以凝結成液態(tài)并回收,這是控制大量液氨泄漏的一個好辦法。

需要注意的是,液氨由于極易與水發(fā)生放熱反應,所以嚴禁用水沖洗有液氨的罐體和管道,以免大量放熱引起容器和管道超壓,同時產(chǎn)生水沖擊,也千萬不要把水直接倒在液氨上。

2氨系統(tǒng)作業(yè)特征及危害

2.1易氣化擴散

液氨發(fā)生泄漏時,由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),液氨會迅速氣化,體積迅速擴大,沒有及時氣化的液氨以液滴的形式霧化在蒸汽中,大量吸熱使周圍的溫度急速下降。在泄漏初期,由于液氨的部分蒸發(fā),使得氨蒸汽的云團密度高于空氣密度,氨氣隨風飄移,易形成大面積染毒區(qū)和燃燒爆炸區(qū),靠近液氨泄漏點區(qū)域因溫度急速下降,會造成人員凍傷或凍僵的危險,接觸液態(tài)氨會導致很難治愈的化學燒傷。

2.2易中毒傷亡

氨有毒,是有刺激性和惡臭味的氣體,容易揮發(fā),氨泄漏至大氣中,擴散到一定的范圍,易造成急性中毒和灼傷,當空氣中氨的含量達到0℃5.%~℃0.,3~6mn內(nèi)即可造成人員中毒:氨氣侵入人體的主要途徑是皮膚、感覺器官、呼吸道和消化道等部位。

輕度中毒癥狀:眼口有干辣感,流淚,流鼻涕,咳嗽,聲音嘶啞,吞咽食物困難,頭昏疼痛,可見眼膜充血水腫,肺部可聽到少數(shù)干羅音。重度中毒癥狀:在高濃度氨氣作用下,頭、面部等外露部位皮膚會造成重二度化學灼傷,還可出現(xiàn)昏迷、精神錯亂、痙攣等癥狀,也可造成心肌炎或心力衰竭,少數(shù)因反射性聲門痙攣或呼吸停止呈觸電式死亡。

2.3易燃燒爆炸

氨的自燃點為051℃,燃燒值為2℃37~2℃51J/63,臨界溫度為132℃5℃,臨界壓力為11℃4MPa。氨在空氣中的含量達到11.~14.時,遇明火即可燃燒,其火焰呈黃綠色,有油類存在時,更增加燃燒的危險:當空氣中氨的含量達到15℃7.~27℃4.時,遇火源就會引起爆炸,最易引燃濃度為17.,產(chǎn)生的最大爆炸壓力為~℃58MPa。液氨容器受熱會膨脹,壓力會迅速升高,使鋼瓶或儲罐發(fā)生爆炸。

2.4易污染環(huán)境

氨可以污染空氣,在風力作用下,這種有毒氣體隨風飄移,造成大范圍的空氣污染,對人畜產(chǎn)生危害。如果液氨大量泄漏流到河流、湖泊、水庫等水域,則造成水污染,嚴重時該水域的水未經(jīng)處理不能使用。

3應急搶修作業(yè)程序

3.1應急搶修職責

設備管理部化學環(huán)保分部負責脫硝氨區(qū)系統(tǒng)設備的緊急搶修(氨泄漏點的應急處置)等工作,分部主任為搶修小組組長。

3.2應急搶修前準備

當發(fā)生氨泄漏事件(或系統(tǒng)設備故障)情況時,按應急指揮部指示,應急總指揮所通報的險情情況,準備好應急處置器具(如管道泄漏夾具、包扎棉布、工具等),準備好搶修設備(如管道、閥門、墊片、螺栓螺絲等),準備好防護裝備(如正壓式呼吸器、防護眼鏡及手套以及必要的防化服等),確認泄漏點。

3.3應急搶修作業(yè)

根據(jù)脫硝系統(tǒng)設備的運行特性,氨區(qū)系統(tǒng)主要出現(xiàn)的故障如下:(1)液氨(液體)泄漏。主要發(fā)生在液氨貯存罐連接的管道、閥門(一般情況液氨壓力容器罐體不會發(fā)生泄漏)、液氨罐出口的液氨管道和閥門等處。(2)氣氨(氣體)泄漏。主要發(fā)生在液氨蒸發(fā)器出口管道和閥門、供氨管道和閥門等處。(3)堵塞。主要發(fā)生在液氨蒸發(fā)器盤管、蒸發(fā)器出口氨氣調(diào)節(jié)閥、供氨管道等處。

對于氨區(qū)系統(tǒng)設備,不同部位的液氨應急處置搶修、氨氣泄漏應急處置搶修、管閥的堵塞應急搶修的方法也有所不同,只有采取正確的應急搶修方法,才能盡快安全地解決問題,同時避免氨氣外排導致的環(huán)境污染問題。

根據(jù)氨區(qū)系統(tǒng)設備故障特征和發(fā)生的部位,編制了如下應急搶修作業(yè)程序:

3.3.1供氨管道、閥門的氨氣泄漏應急搶修

目前從氨區(qū)緩沖罐至鍋爐有兩根DN150的供氨管道,#1、#2、#3機組SCR裝置總閥前各有兩根DN100供氨管,總閥后合并一根DN100供氨管至SCR裝置。

當供氨管道、閥門出現(xiàn)氨氣泄漏時,首先應按《脫硝系統(tǒng)氨泄漏應急預案》的處置原則,疏散區(qū)域內(nèi)所有人員,做好區(qū)域防止無關人員進入的隔離措施:關閉事故管道兩端控制閥門,切斷氨氣來源:用棉布包扎或夾具包扎泄漏點,并用水進行噴淋稀釋,防止氨氣繼續(xù)擴散,然后再進行泄漏故障搶修處理。具體應急搶修程序如下:

(1)隔離泄漏故障閥門和相鄰供氨管道閥門:(2)在氨區(qū)隔離并關閉其中一個氨氣緩沖罐進出口氨氣閥門(保留另一個緩沖罐和另一路供氨管路供氨):(3)在隔離的緩沖罐底部排污閥連接排放管至廢水池中:(4)暫時停止氨泄漏故障機組的SCR裝置運行,將泄漏故障管路、隔離的氨氣緩沖罐組成吹掃回路:(5)關閉SCR平臺的兩個氣動隔離閥,在氣動隔離閥前連接氮氣瓶,采用1.0MPa壓力以上的氮氣對泄漏故障管道(打開管閥,連接緩沖罐出口閥、緩沖罐底部排污閥,關閉緩沖罐頂部安全閥的隔離閥)進行反復吹掃,直至吹掃合格:(6)對泄漏故障點進行處理后,再次用氮氣對管道進行吹掃,保留管內(nèi)氮氣壓力0.2MPa,開啟正常供氨一路隔離閥供氨,待SCR裝置的氮氧化合物排放值達標后,再將所吹掃的供氨管路和緩沖罐恢復運行。

3.3.2供氨管道堵塞的應急搶修

當機組SCR裝置供氨壓力下降或中斷氨氣供應時,導致氨氣無法達到SCR裝置,氮氧化合物排放值超標,而氨區(qū)制氨設備正常,氨區(qū)供氨壓力正常,則存在供氨管路系統(tǒng)堵塞問題,需對供氨管道搶修處理。具體應急搶修程序如下:

(1)檢查供氨閥門開啟正常情況下,可判斷供氨管道內(nèi)部積水較為嚴重,積水截留氨氣:(2)隔離一路供氨管道和一個氨氣緩沖罐(保留另一個緩沖罐和另一路供氨管路供氨):(3)在隔離的緩沖罐底部排污閥連接排放管至廢水池中:(4)暫時停止積水嚴重的機組SCR裝置運行,將積水嚴重的管路、隔離的氨氣緩沖罐組成吹掃回路:(5)關閉SCR平臺兩個氣動隔離閥,在氣動隔離閥前連接氮氣瓶,打開積水管路閥門和連接緩沖罐出口閥、緩沖罐底部排污閥,關閉緩沖罐頂部安全閥的隔離閥,采用1.5MPa壓力以上的氮氣(由于管路較長,積水阻力較大,應用較大的氣壓才能把水吹出)吹掃管內(nèi)積水至緩沖罐,經(jīng)底部排污閥排放至廢水池中,多次反復吹掃,直至吹掃合格為止:(6)吹掃完成,保留吹掃的緩沖罐和管路內(nèi)部氮氣壓力0.2MPa,開啟正常供氨一路隔離閥供氨,待SCR裝置的氮氧化合物排放值達標后,再將所吹掃的供氨管路和緩沖罐恢復運行。

3.3.3液氨蒸發(fā)器氣氨泄漏及液氨盤管堵塞的應急搶修

當發(fā)生液氨蒸發(fā)器管路泄漏或蒸發(fā)器內(nèi)盤管堵塞時,具體應急搶修程序如下:

(1)關閉液氨蒸發(fā)器入口液氨管道的隔離手動閥和蒸發(fā)器出口氣動閥:(2)液氨蒸發(fā)器入口排污閥連接氮氣吹掃瓶,蒸發(fā)器出口排污閥連接排放管至廢水池中:(3)打開蒸發(fā)器出口排污閥、入口排污閥,并緩慢開啟氮氣瓶,控制吹掃壓力在1.5MPa以下,對蒸發(fā)器內(nèi)液氨盤管和出口管路、閥門進行吹掃,將液氨盤管內(nèi)積壓的雜質(zhì)吹出經(jīng)排污閥排放至廢水池中:(4)檢查并處理泄漏點:(5)再次對蒸發(fā)器進行氮氣吹掃后,保留管內(nèi)氮氣壓力在0.2MPa,恢復系統(tǒng)運行。

需要注意的是,氣氨蒸發(fā)器吹掃后最好不要用水沖洗蒸發(fā)器液氨盤管,因為蒸發(fā)器出口氣動閥有可能關不嚴,導致水進入氣氨調(diào)節(jié)閥,導致啟動困難。

3.3.4液氨管道、閥門泄漏的應急搶修

液氨罐出口至蒸發(fā)器的液氨供應管道,既是液氨液體輸送管道,又是液氨壓力管道。由于液氨在壓力狀態(tài)下,泄漏逃逸的液氨會形成霧狀氨氣,快速擴散,同時氨霧中小液滴蒸發(fā)時會吸收周圍大量的熱量,致使周圍的溫度急速下降,既要考慮中毒窒息危險,又要考慮靠近后凍傷(甚至凍僵)的危險,其管道、閥門的泄漏比氣氨泄漏的危害和搶修危險程度大。因此,當液氨泄漏事故發(fā)生時,應立即啟動《脫硝系統(tǒng)氨泄漏應急預案》,同時在泄漏初期迅速切斷泄漏源,用大量水噴淋,靠近處置泄漏點時,除考慮中毒窒息風險外,還應防止被快速凍傷的風險。具體應急搶修程序如下:

(1)關閉液氨貯存罐一次手動閥門,以徹底切換泄漏源:(2)液氨蒸發(fā)器出口排污閥連接排放管至廢水池中:(3)打開蒸發(fā)器入口液氨手動閥、氣動閥和蒸發(fā)器出口排污閥,緩慢開啟液氨罐出口氮氣閥,壓力控制在1.0MPa左右,將管內(nèi)液氨吹掃排放至廢水池中,吹掃約10min后關閉:(4)確認關閉蒸發(fā)器入口液氨手動閥,在液氨罐出口管注入一部分水,以徹底把管內(nèi)殘余液氨吸收、排凈,放干管內(nèi)水:(5)拆卸管閥,處理泄漏點后裝回:(6)用氮氣吹掃后,關閉液氨管上安全閥的隔離閥,保壓2MPa約20min,檢查接口無泄漏,壓力不降:(7)開啟蒸發(fā)器入口液氨手動閥,保留管內(nèi)氮氣壓力在0.2MPa左右,恢復系統(tǒng)運行。

需要注意的是,由于液氨極易與水發(fā)生放熱反應,導致大量放熱引起容器和管道超壓,產(chǎn)生水沖擊,液氨管道必須先用氮氣吹掃,對小部分殘余液氨才能用水徹底吸收。

3.3.5液氨貯存罐連接管閥泄漏的應急搶修

液氨貯存罐體的泄漏可能發(fā)生部位主要在罐體頂部連接的管閥和罐體底部連接的管閥(一般情況罐體不會泄漏)。罐體頂部連接的管閥主要以氣氨的形式泄漏,罐體底部連接的管閥主要以液態(tài)形式泄漏。

當液氨貯存罐體底部連接的管閥泄漏時,應立即啟動《脫硝系統(tǒng)氨泄漏應急預案》,用大量水噴淋外,具體應急搶修程序如下:

(1)關閉泄漏故障的液氨貯存罐出口閥門,做好與相鄰液氨貯存罐的有效隔離,保持頂部排氨氣至吸收罐管路暢通:(2)啟動液氨壓縮機運行,切換壓縮機進出口閥門,將泄漏故障的罐體內(nèi)液氨打至貯存液氨量最少的罐體中:(3)泄漏故障的罐體排污管連接排放管至廢水池,將罐內(nèi)殘余液氨排凈至廢水池中,同時不斷對廢水池補充清水,啟動廢水泵回收廢水:(4)泄漏故障的罐體頂部連接進水管,向罐內(nèi)進水約1/5罐體容量,靜待約1h排放后,再進水、排凈:(5)處理泄漏點,消除缺陷:(6)向罐體內(nèi)部充氮氣達0.5MPa壓力后,在罐底部排污閥排放吹掃多次,將水吹出,然后關閉罐體連接閥門,對罐體內(nèi)部再緩慢充氮至1.8MPa,保壓約20min,檢查密封無泄漏,壓力不降:(7)通過底部排污閥排放氣體至罐內(nèi)壓力0.1MPa左右時,恢復系統(tǒng)運行。

4日常搶修器具、物資的應急儲備

日常應急搶修物資儲備清單如表1所示。

5結語

總而言之,火電廠應對脫硝氨區(qū)系統(tǒng)的設備搶修做好充分準備,不僅為生產(chǎn)提供了有效的保證,更為火電廠員工創(chuàng)造了安全的工作環(huán)境,減少了安全事故的發(fā)生。