司春強(qiáng),唐俊杰,馬進(jìn),王昕

(1-國(guó)內(nèi)貿(mào)易工程設(shè)計(jì)研究院,北京 100069;2-北京二商集團(tuán)有限責(zé)任公司西郊食品冷凍廠,北京 100081)

我國(guó)氨系統(tǒng)冷庫(kù)安全現(xiàn)狀及發(fā)展建議

司春強(qiáng)*1,唐俊杰2,馬進(jìn)1,王昕2

(1-國(guó)內(nèi)貿(mào)易工程設(shè)計(jì)研究院,北京 100069;2-北京二商集團(tuán)有限責(zé)任公司西郊食品冷凍廠,北京 100081)

基于我國(guó)氨系統(tǒng)冷庫(kù)的安全現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),從冷庫(kù)設(shè)備陳舊、搬遷困難等方面分析了冷庫(kù)現(xiàn)存的安全隱患。針對(duì)我國(guó)的冷庫(kù)行業(yè)特點(diǎn),提出了冷庫(kù)設(shè)計(jì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化和冷庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)高度自動(dòng)化;針對(duì)安全管理,建議優(yōu)化監(jiān)測(cè)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù);針對(duì)泄漏處置,建議物理和化學(xué)方法相結(jié)合的無(wú)害處理方式。為我國(guó)氨系統(tǒng)冷庫(kù)的改造和新建提供有效的技術(shù)方案。

氨系統(tǒng);冷庫(kù);安全;監(jiān)測(cè)

0 引言

隨著全球變暖問(wèn)題日益突出,臭氧層破壞嚴(yán)重,各國(guó)積極推進(jìn) HCFCs制冷劑的淘汰和替代工作。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展推動(dòng)冷凍冷藏行業(yè)發(fā)展,冷凍冷藏設(shè)備設(shè)施社會(huì)需求量增大,使得制冷劑替代工作的尤為迫切和重要[1]。CO2作為天然制冷劑具有良好的環(huán)境友好性,但是蒸發(fā)溫度高于-25 ℃時(shí),效率較低;跨臨界循環(huán)壓力過(guò)高,也存在重大安全隱患,因此限制了其在冷庫(kù)行業(yè)的發(fā)展,目前即使在歐美地區(qū)也沒(méi)有全面推廣。氨作為綠色環(huán)保制冷劑,對(duì)臭氧耗損潛能值(ODP)為零,全球變暖潛能值(GWP)為零,不僅具有良好的熱物性,而且是天然物質(zhì)、價(jià)格低廉,因此在全世界范圍80%的大型冷庫(kù)中得到應(yīng)用。氨制冷系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題是安全問(wèn)題。氨具有毒性,在空間積聚的濃度達(dá)到一定值時(shí)還有潛在的燃燒、爆炸危險(xiǎn)。冷庫(kù)氨泄漏事故發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、環(huán)境具有很大的不確定性,一旦發(fā)生事故,極可能導(dǎo)致死人、傷人,給員工家庭和企業(yè)造成巨大損失和危害。因此在冷庫(kù)工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)中,必須做好氨制冷系統(tǒng)的安全與防護(hù);在冷庫(kù)的運(yùn)行和管理中,完善監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng),使氨系統(tǒng)冷庫(kù)連續(xù)處于受控狀態(tài)[2]。最終實(shí)現(xiàn)全面保證氨系統(tǒng)冷庫(kù)運(yùn)行安全,最大程度的保證人身財(cái)產(chǎn)安全,降低甚至避免氨泄漏所造成的損失。

1 我國(guó)冷庫(kù)現(xiàn)狀

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

從 1955年我國(guó)建造第一座現(xiàn)代冷庫(kù)開(kāi)始,經(jīng)歷50多年的發(fā)展,我冷庫(kù)總?cè)萘繌淖畛醯?萬(wàn)噸到現(xiàn)在近千萬(wàn)噸[3]。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,各地區(qū)新建冷庫(kù)數(shù)量呈迅猛發(fā)展,各種冷庫(kù)星羅棋布[4]。近幾年我國(guó)冷庫(kù)新增容量急劇增加。冷庫(kù)分布主要集中在東部沿海地區(qū)、環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)、南部?jī)蓮V地區(qū)等,同時(shí)也己經(jīng)開(kāi)始由經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)向經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)散射,如圖1所示。

圖1 我國(guó)冷庫(kù)發(fā)展現(xiàn)狀

2010年《農(nóng)產(chǎn)品冷藏鏈物流規(guī)劃》的頒布,更是給冷庫(kù)的發(fā)展注入了新的動(dòng)力。但是發(fā)展的同時(shí)也為冷庫(kù)安全問(wèn)題提出了更大的考驗(yàn)[5]。

1.2 氨冷庫(kù)安全現(xiàn)狀

1)設(shè)備陳舊,隱患眾多

從我國(guó)最初建造氨系統(tǒng)冷庫(kù)至今,氨系統(tǒng)冷庫(kù)己經(jīng)運(yùn)行了幾十年,這些冷庫(kù)的設(shè)備陳舊、管路老化、閥門(mén)墊圈老化等潛在危險(xiǎn)十分突出,同時(shí)現(xiàn)有冷庫(kù)操作人員的不規(guī)范更加劇了氨系統(tǒng)冷庫(kù)的危險(xiǎn)程度。

2)事故頻發(fā),損失慘重

近些年我國(guó)氨冷庫(kù)的泄漏事故時(shí)有發(fā)生。2004年8月29日,重慶巴南區(qū)某食品飲料廠內(nèi)發(fā)生氨氣泄漏事件,造成20余人中毒,200多人轉(zhuǎn)移,方圓百米內(nèi)的居民全部疏散;2010年6月,青島一家冷庫(kù)發(fā)生氨泄漏爆炸事故,造成一名工人中毒凍傷后死亡;2010年9月9日,寧夏一食品企業(yè)氨氣管道破裂,導(dǎo)致方圓數(shù)公里內(nèi)的數(shù)千人員疏散;2010年11月,金鄉(xiāng)縣冷庫(kù)液氨泄漏,造成多人受傷;同月福建寧德一家制冰廠氨氣泄漏,500人緊急疏散;2011年10月,大連發(fā)生氨冷庫(kù)泄漏事件,造成3人受傷;2012年7月,漳州市發(fā)生一起冷凍廠氨泄漏事故,造成重大損失。

3)位置特殊,處置困難

當(dāng)年我國(guó)眾多氨系統(tǒng)冷庫(kù)都是建設(shè)在市郊,遠(yuǎn)離城市中心,但是隨著我國(guó)城市化進(jìn)程發(fā)展,眾多冷庫(kù)所在位置己經(jīng)成為了當(dāng)今城市的中心,一旦發(fā)生泄漏造成危害,其程度難以想象。同時(shí),人口的密集也給氨泄漏事故的處置增加難度。

4)作用突出,難以拆除

諸多氨系統(tǒng)冷庫(kù)處在城市貿(mào)易核心區(qū)域,對(duì)冷凍冷藏行業(yè)、商業(yè)有著重要的作用,同時(shí)也是滿(mǎn)足人們對(duì)高品質(zhì)冷藏食品需求的重要保障,不可以拆除棄之,必須采取有效措施,解決氨系統(tǒng)泄漏的潛在危害。

眾多事故案例和潛在危險(xiǎn)表明,解決我國(guó)氨制冷系統(tǒng)的安全問(wèn)題勢(shì)在必行,這同時(shí)也是推進(jìn)我國(guó)冷凍冷藏行業(yè)發(fā)展、推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的重要措施。

2 解決方案

針對(duì)氨泄漏問(wèn)題特征,國(guó)外結(jié)合自己的環(huán)境和需求,采取不同措施。歐洲對(duì)冷庫(kù)使用氨系統(tǒng)的安全控制是通過(guò)相關(guān)規(guī)范來(lái)實(shí)現(xiàn)的[6]。規(guī)范中明確指出,冷庫(kù)建設(shè)中需要?jiǎng)澐謪^(qū)域,對(duì)機(jī)房等泄漏核心區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù),明確規(guī)定上述危險(xiǎn)區(qū)域的濃度監(jiān)測(cè)探頭數(shù)量。美國(guó)的氨冷庫(kù)多數(shù)建設(shè)在人口稀疏的郊區(qū),其安全措施主要是根據(jù)濃度監(jiān)測(cè)探頭啟動(dòng)通風(fēng)和噴淋裝置,將氨溶于水以液體或者通過(guò)吹風(fēng)以氣態(tài)直接排向環(huán)境。我國(guó)氨冷庫(kù)多數(shù)建設(shè)在人口密集的地區(qū),直接排空將會(huì)對(duì)周?chē)松戆踩珟?lái)隱患,即便是水溶解后,氨溶液的排放也受到限制;同時(shí)我國(guó)現(xiàn)有氨系統(tǒng)冷庫(kù)歷史較長(zhǎng),自動(dòng)化程度很低,很難直接使用歐洲標(biāo)準(zhǔn)。因此必須研究適合我國(guó)氨系統(tǒng)冷庫(kù)現(xiàn)狀的解決方案。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

通過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,對(duì)氨系統(tǒng)管道按照壓力管道規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù);按照壓力容器規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、安裝和維護(hù);系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用超壓防護(hù)措施,如安裝安全閥和壓力報(bào)警開(kāi)關(guān)等。

2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)

《冷庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50072-2010)[7]第7.2.1條規(guī)定,氨壓縮機(jī)房應(yīng)安裝氨氣濃度自動(dòng)測(cè)量裝置,當(dāng)氨氣濃度接近爆炸下限的10%時(shí),應(yīng)能發(fā)出報(bào)警信號(hào)。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),對(duì)氨系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析,研究機(jī)房、管路和冷庫(kù)內(nèi)最大泄漏可能點(diǎn),根據(jù)仿真結(jié)果,優(yōu)化監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置。實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)覆蓋全部潛在泄漏區(qū)域,避免出現(xiàn)盲區(qū),同時(shí)多測(cè)點(diǎn)交叉監(jiān)測(cè)減小誤報(bào)的可能性。

2.3 提高自動(dòng)化程度

日本氟利昂系統(tǒng)對(duì)策委員會(huì)對(duì)168件氨系統(tǒng)泄漏事件統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),管道、密封墊腐蝕占 29%(48件);日常操作錯(cuò)誤32%(52件);維修作為錯(cuò)誤13%(22件);液位計(jì)破裂8%(13件);其他18% (31件)。上述統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,人為操作事故高達(dá)45%。因此對(duì)現(xiàn)有氨系統(tǒng)冷庫(kù)進(jìn)行自動(dòng)化改造,弱化人為操作是降低氨系統(tǒng)潛在危險(xiǎn)的有效手段。同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)化程度的提高,也是現(xiàn)實(shí)智能化監(jiān)測(cè)應(yīng)急處置的前提。

2.4 發(fā)展監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)

結(jié)合石油化工等行業(yè)的泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù),根據(jù)氨系統(tǒng)冷庫(kù)的泄漏特點(diǎn),進(jìn)行技術(shù)改進(jìn),研究開(kāi)發(fā)適合氨系統(tǒng)泄漏的監(jiān)測(cè)預(yù)警設(shè)備和方法。結(jié)合監(jiān)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化布置,實(shí)現(xiàn)對(duì)泄漏及時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警和準(zhǔn)確判斷事故發(fā)生部位。針對(duì)泄漏事故的可能形態(tài),制定不同的泄漏處置方案,避免二次傷害和泄漏程度擴(kuò)大的發(fā)生。

2.5 應(yīng)急處置技術(shù)

應(yīng)急處置技術(shù)應(yīng)包括三個(gè)層次。第一,一旦發(fā)生泄漏,監(jiān)測(cè)系統(tǒng)探測(cè)到泄漏事件后馬上啟動(dòng)通風(fēng)、噴淋裝置,對(duì)己泄漏至空氣中的氨進(jìn)行稀釋排空;第二,啟動(dòng)隔斷控制閥門(mén),將泄漏段隔斷出來(lái),并同時(shí)啟動(dòng)回收裝置(安裝在系統(tǒng)中的附加壓縮機(jī),將隔斷段未泄漏出來(lái)的氨回收)和吸收消納裝置(對(duì)正在泄漏的氨通過(guò)化學(xué)方法進(jìn)行無(wú)害化分解);第三,通過(guò)對(duì)處置后的含氨工質(zhì)的空氣、水等進(jìn)行合理的收集或者其他處置方案,避免二次傷害。

通過(guò)前期的安全設(shè)計(jì)和施工,輔之智能監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng),配套應(yīng)急處置技術(shù)可以極大降低事故發(fā)生概率,對(duì)既發(fā)事故可以快速做出反應(yīng),最大程度降低損失,這將是解決我國(guó)氨系統(tǒng)冷庫(kù)泄漏問(wèn)題的有效手段,是促進(jìn)我國(guó)冷庫(kù)行業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α?/p>

3 結(jié)論

我國(guó)氨系統(tǒng)冷庫(kù)己經(jīng)有 60多年的歷史,隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,其地位越來(lái)越重要。面對(duì)舊冷庫(kù)設(shè)備老化、系統(tǒng)自動(dòng)化程度低和新冷庫(kù)發(fā)展需求等諸多難題,有效的解決氨制冷系統(tǒng)的安全問(wèn)題是最有效的方案。合理的安全設(shè)計(jì)和施工、智能的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)以及全面的應(yīng)急處置技術(shù)是我國(guó)氨系統(tǒng)冷庫(kù)發(fā)展重要手段,是促進(jìn)我國(guó)冷凍冷藏行業(yè)的發(fā)展、推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步重要?jiǎng)恿?對(duì)提高我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力和人民生活水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1] 徐慶磊. 當(dāng)前氨制冷劑在冷庫(kù)中應(yīng)用的公共安全問(wèn)題值得密切關(guān)注[J]. 冷藏技術(shù), 2006(3): 1-4.

[2] 沈克文. 氨制冷系統(tǒng)安裝項(xiàng)目質(zhì)量控制要點(diǎn)[J]. 石油和化工設(shè)備, 2012, 15(11): 37-40.

[3] 涂中強(qiáng), 魏龍. 氨制冷系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)冷庫(kù)中的應(yīng)用分析[J]. 潔凈與空調(diào)技術(shù), 2010(4): 59-61.

[4] 葉尉南. 我國(guó)冷庫(kù)建設(shè)的現(xiàn)狀及入世后冷庫(kù)建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)[J]. 冷藏技術(shù), 2002(2): 5-9.

[5] 楊一凡. 氨制冷技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 制冷學(xué)報(bào), 2007, 27(4): 12-19.

[6] 張建一, 徐穎. 國(guó)內(nèi)外大中型冷庫(kù)制冷劑的現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)向[J]. 制冷學(xué)報(bào), 2009, 29(3): 1-4.

[7] GB 50072-2010. 冷庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Security Situation and Development Recommendations of Cold Storage with Ammonia System in China

SI Chun-qiang*1, TANG Jun-jie2, MA Jin1, WANG Xin2
(1- Internal Trade Engineering & Research Institute, Beijing 100069, China; 2- Xijiao Food Cold Storage Plant, Beijing ER Shang Group Co., Ltd., Beijing 100081, China)

According to security situation and development trend of cold storage in China, the security risks existed in cold storage is analyzed from obsolete equipments and difficult to relocation. For our cold storage industry characteristics, several recommendations are proposed. Standard design and highly automated cold storage are recommended. For security management, the monitor point and technology should be optimized urgently. Combination of physical and chemical methods is probable way to process the leakage of ammonia. The effective technical solution is suggested for ammonia cold storages in our country.

Ammonia system; Cold storage; Security; Monitor

10.3969/j.issn.2095-4468.2014.03.103

*司春強(qiáng)(1982-),男,高級(jí)工程師,博士。研究方向:冷庫(kù)安全技術(shù)、制冷新技術(shù)。聯(lián)系地址:北京市右安門(mén)外大街99號(hào)華商科技大廈606室,郵編:100069。聯(lián)系電話(huà):010-63565489。E-mail:sichunqiang@126.com。

北京市重點(diǎn)項(xiàng)目(D13110600430000)