綜合知識輔導：冷庫液氨風險評價方法
發(fā)布時間：2010-01-14 共2頁
1.大氣環(huán)境影響分析本項目營運后的廢氣主要來源于由于采用液氨作為制冷劑而可能導致的氨外逸和燃油鍋爐廢氣、食堂液化石油氣燃燒廢氣及油煙。
1.1冷庫氨泄漏事故風險分析
(1)氨的性質簡介氨，制冷劑代號R717，是一種理想的制冷工質，具有良好的熱力學性質。在限制和禁止使用CFC物質的形勢下，氨由于對臭氧層無破壞作用，使用較廣泛。氨（NH3）為無色、有剌激性辛辣味惡臭的氣體，分子量17.03。比重0.597。沸點―33.33℃。溶點―77.7℃。爆炸極限為15.7%～27%（容積）。急性毒性：LD50350mg/kg(大鼠經口)；LC501390mg/m3，4小時，(大鼠吸入)。氨在常溫下加壓易液化，稱為液氨，接觸液氨可引起嚴重凍傷。與水形成氨水（NH3+H2O=NH3·H2O），呈弱堿性。氨水極不穩(wěn)定，遇熱后分解，1%水溶液PH值為11.7。濃氨水含氨28%～29%。氨在常態(tài)下呈氣體，比空氣輕，易逸出，具有強烈的刺激性和腐蝕性，故易造成急性中毒和灼傷。
(2)風險識別
本項目所用制冷劑氨不屬于劇毒物質和一般毒物(屬低毒類)；氨屬火災、爆炸危險物質；根據(jù)重大危險源辯識(GB18218-2000)中規(guī)定，項目全部冷庫使用氨的數(shù)量約35t，不超過臨界量，不構成重大危險源。制冷是一個封閉的系統(tǒng)，制冷工質在系統(tǒng)中藉助壓縮機械能輸送流動，完成制冷循環(huán)。對照《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》(GB50058-92)規(guī)范標準，氨制冷系統(tǒng)屬于第二級釋放源，制冷裝置在正常運行時不會釋放易燃物質；即使釋放也是在壓縮機、氨泵的軸封處和閥門、法藍、管件接頭等密封處偶爾的、短時的發(fā)生。第二級釋放源存在的區(qū)域，可劃為2區(qū)。2區(qū)的概念是在正常運行時不可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境。正常運行是指正常的開車、運轉、停車，易燃物質產品的裝卸，密閉容器蓋的開閉，安全閥、排放閥、以及所有工廠設備都在其設計參數(shù)范圍內工作的狀態(tài)。但規(guī)范第2.2.5條又說：“當通風良好時，應降低爆炸危險區(qū)域等級”；規(guī)范第2.2.2條還同時規(guī)定：“易燃物質可能出現(xiàn)的最高濃度不超過爆炸下限的10%”，可劃為非爆炸危險區(qū)。根據(jù)《冷庫設計規(guī)范》(GBJ72-84)第8.0.2條規(guī)定“氨壓縮機房應設事故排風裝置，換氣次數(shù)應取8次/小時，排風機宜選用防爆型”。據(jù)此，氨壓縮機房可視為通風良好，應按降低區(qū)域等級處理；從上述分析中得知，出現(xiàn)最高濃度能超過爆炸下限10%的概率近似為零。同時氨的比重很輕，在標準狀態(tài)下，氨的比重是0.59kg/m3。僅為空氣的0.546，而且其擴散能力較強，擴散系數(shù)為17×10-2cm2/s，僅次于氫、氧。因此，它難以聚集到爆炸極限的濃度。因此，可以將氨制冷系統(tǒng)作為非爆炸危險區(qū)看待。同時，冷庫氨在正常工況下的自然損耗不會對環(huán)境造成污染影響。
發(fā)生氨泄漏的常見原因是由于管理不善，工人違章操作以及設備、容器陳舊，管道破裂，閥門損漏，鋼瓶或貯槽、貯罐爆炸或運輸不當，貯罐暴曬等導致生產性事故或意外事故所造成。
綜上所述，本項目冷庫環(huán)境風險來源于氨泄漏。氨泄漏因素主要有：
(1)管路系統(tǒng)泄漏（包括管道、閥門、連接法蘭、泵的密封等設備及部位）；
(2)儲氣罐泄漏；
(3)自然因素，如地震、雷擊等。根據(jù)類比資料，冷庫氨泄漏一般產生自儲氣罐泄漏，本項目每座冷庫氨儲罐液氨儲量為5～6噸，根據(jù)統(tǒng)計資料，該類容器失效允許概率1.0×10—5。本次評價考慮當且僅當有一座冷庫氨儲罐發(fā)生事故時可能對周圍環(huán)境造成的影響。
(3)源強分析液氨泄漏速度QL用柏努利方程計算：式中：QL——液體泄漏速度，kg/s；Cd——液體泄漏系數(shù)，此值常用0.6-0.64。A——裂口面積，m2；P——容器內介質壓力，Pa；P0——環(huán)境壓力，Pa；g——重力加速度。h——裂口之上液位高度，m。本次評價考慮當氨儲罐出現(xiàn)一個1cm2裂口時，此時容器內壓力為1.4兆Pa，環(huán)境壓力設定為1個標準大氣壓，由于氨儲罐一般為臥式，考慮底部出現(xiàn)裂口，高度取1m。將上述數(shù)據(jù)代入得出此時的氨泄漏速度是0.075kg/s。
(4)后果計算本項目氨泄漏屬瞬時或短時間事故，采用煙團模式：式中：C--下風向地面坐標處的空氣中污染物濃度（mg.m-3）；--煙團中心坐標；Q--事故期間煙團的排放量；σX、、σy、σz——為X、Y、Z方向的擴散參數(shù)（m）。常取σX=σy本次評價考慮泄漏時間為30min，預測時間為發(fā)生氨泄漏后10min。假設發(fā)生泄漏時風速為3m/s。
1.1冷庫氨泄漏事故風險分析
(1)氨的性質簡介氨，制冷劑代號R717，是一種理想的制冷工質，具有良好的熱力學性質。在限制和禁止使用CFC物質的形勢下，氨由于對臭氧層無破壞作用，使用較廣泛。氨（NH3）為無色、有剌激性辛辣味惡臭的氣體，分子量17.03。比重0.597。沸點―33.33℃。溶點―77.7℃。爆炸極限為15.7%～27%（容積）。急性毒性：LD50350mg/kg(大鼠經口)；LC501390mg/m3，4小時，(大鼠吸入)。氨在常溫下加壓易液化，稱為液氨，接觸液氨可引起嚴重凍傷。與水形成氨水（NH3+H2O=NH3·H2O），呈弱堿性。氨水極不穩(wěn)定，遇熱后分解，1%水溶液PH值為11.7。濃氨水含氨28%～29%。氨在常態(tài)下呈氣體，比空氣輕，易逸出，具有強烈的刺激性和腐蝕性，故易造成急性中毒和灼傷。
(2)風險識別
本項目所用制冷劑氨不屬于劇毒物質和一般毒物(屬低毒類)；氨屬火災、爆炸危險物質；根據(jù)重大危險源辯識(GB18218-2000)中規(guī)定，項目全部冷庫使用氨的數(shù)量約35t，不超過臨界量，不構成重大危險源。制冷是一個封閉的系統(tǒng)，制冷工質在系統(tǒng)中藉助壓縮機械能輸送流動，完成制冷循環(huán)。對照《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》(GB50058-92)規(guī)范標準，氨制冷系統(tǒng)屬于第二級釋放源，制冷裝置在正常運行時不會釋放易燃物質；即使釋放也是在壓縮機、氨泵的軸封處和閥門、法藍、管件接頭等密封處偶爾的、短時的發(fā)生。第二級釋放源存在的區(qū)域，可劃為2區(qū)。2區(qū)的概念是在正常運行時不可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境。正常運行是指正常的開車、運轉、停車，易燃物質產品的裝卸，密閉容器蓋的開閉，安全閥、排放閥、以及所有工廠設備都在其設計參數(shù)范圍內工作的狀態(tài)。但規(guī)范第2.2.5條又說：“當通風良好時，應降低爆炸危險區(qū)域等級”；規(guī)范第2.2.2條還同時規(guī)定：“易燃物質可能出現(xiàn)的最高濃度不超過爆炸下限的10%”，可劃為非爆炸危險區(qū)。根據(jù)《冷庫設計規(guī)范》(GBJ72-84)第8.0.2條規(guī)定“氨壓縮機房應設事故排風裝置，換氣次數(shù)應取8次/小時，排風機宜選用防爆型”。據(jù)此，氨壓縮機房可視為通風良好，應按降低區(qū)域等級處理；從上述分析中得知，出現(xiàn)最高濃度能超過爆炸下限10%的概率近似為零。同時氨的比重很輕，在標準狀態(tài)下，氨的比重是0.59kg/m3。僅為空氣的0.546，而且其擴散能力較強，擴散系數(shù)為17×10-2cm2/s，僅次于氫、氧。因此，它難以聚集到爆炸極限的濃度。因此，可以將氨制冷系統(tǒng)作為非爆炸危險區(qū)看待。同時，冷庫氨在正常工況下的自然損耗不會對環(huán)境造成污染影響。
發(fā)生氨泄漏的常見原因是由于管理不善，工人違章操作以及設備、容器陳舊，管道破裂，閥門損漏，鋼瓶或貯槽、貯罐爆炸或運輸不當，貯罐暴曬等導致生產性事故或意外事故所造成。
綜上所述，本項目冷庫環(huán)境風險來源于氨泄漏。氨泄漏因素主要有：
(1)管路系統(tǒng)泄漏（包括管道、閥門、連接法蘭、泵的密封等設備及部位）；
(2)儲氣罐泄漏；
(3)自然因素，如地震、雷擊等。根據(jù)類比資料，冷庫氨泄漏一般產生自儲氣罐泄漏，本項目每座冷庫氨儲罐液氨儲量為5～6噸，根據(jù)統(tǒng)計資料，該類容器失效允許概率1.0×10—5。本次評價考慮當且僅當有一座冷庫氨儲罐發(fā)生事故時可能對周圍環(huán)境造成的影響。
(3)源強分析液氨泄漏速度QL用柏努利方程計算：式中：QL——液體泄漏速度，kg/s；Cd——液體泄漏系數(shù)，此值常用0.6-0.64。A——裂口面積，m2；P——容器內介質壓力，Pa；P0——環(huán)境壓力，Pa；g——重力加速度。h——裂口之上液位高度，m。本次評價考慮當氨儲罐出現(xiàn)一個1cm2裂口時，此時容器內壓力為1.4兆Pa，環(huán)境壓力設定為1個標準大氣壓，由于氨儲罐一般為臥式，考慮底部出現(xiàn)裂口，高度取1m。將上述數(shù)據(jù)代入得出此時的氨泄漏速度是0.075kg/s。
(4)后果計算本項目氨泄漏屬瞬時或短時間事故，采用煙團模式：式中：C--下風向地面坐標處的空氣中污染物濃度（mg.m-3）；--煙團中心坐標；Q--事故期間煙團的排放量；σX、、σy、σz——為X、Y、Z方向的擴散參數(shù)（m）。常取σX=σy本次評價考慮泄漏時間為30min，預測時間為發(fā)生氨泄漏后10min。假設發(fā)生泄漏時風速為3m/s。
