【摘要】灌氨儲(chǔ)罐在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，液氨儲(chǔ)罐屬于介質(zhì)為毒性且易燃易爆的壓力容器，在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)生過(guò)多起爆炸、中毒、澧精、火災(zāi)事故，本文分析了液氨儲(chǔ)罐可能存在的危險(xiǎn)因素。對(duì)液氨儲(chǔ)罐袖理爆炸能量和爆炸沖擊波傷害范圍進(jìn)行了估算，提出了預(yù)防爆炸、中毒、泄褥、火災(zāi)事故發(fā)生的安全控制措施及建議。
【關(guān)麓詞】液氨；液氨儲(chǔ)罐；危險(xiǎn)分析；對(duì)策
某企業(yè)鍋爐煙氣除硫裝置供氨系統(tǒng)配置三臺(tái)液氨儲(chǔ)罐．幾何尺寸為#3000×17200mm，容積120m ，工作壓力2．2MPa(表壓力)。如液氮的體積占儲(chǔ)罐容積的85％，每個(gè)罐中液氮的總體積為102m ， 則液氮的總重量為73．981T (液氨密度0．7253g／cm )。液氨的來(lái)源為液氨供應(yīng)商通過(guò)公路、鐵路槽車(chē)運(yùn)輸?shù)狡髽I(yè)進(jìn)行充裝。
l 液氨的性質(zhì)
氨(NH3)為無(wú)色、有刺激性辛辣味的惡臭氣體， 分子量l7．03， 比重0．597， 沸點(diǎn)一33．33℃ ．爆炸極限為15．7％ ～27％ (容積) 氨在常溫下加壓易液化，稱(chēng)為液氨。與水形成水合氨，簡(jiǎn)稱(chēng)氨水，呈弱堿性，氨永極不穩(wěn)定，遇熱分解．1％水溶液pH值為11．7。濃氨水含氨28％～ 29％。氨在常溫下呈氣態(tài)，比空氣輕，易溢出，具有強(qiáng)烈的刺激性和腐蝕性+故易造成急性中毒和灼傷。對(duì)上呼吸道有刺激和腐蝕作用，高濃度時(shí)可危及中樞神經(jīng)系統(tǒng)，還可通三叉神經(jīng)末梢的反射作用而引起心臟停博和呼吸停止。人對(duì)氮的嗅覺(jué)闞為0．5mg／m ～ 1．0mg／m ， 濃度50mg／m 以上鼻咽部有刺激感和眼部灼痛感，500mg／m0 上短時(shí)內(nèi)即出現(xiàn)強(qiáng)烈刺激癥狀，1500mg／m 以上可危及生命，3500mg／In 以上可即時(shí)死亡 缺氧時(shí)會(huì)加強(qiáng)氨的毒作用。國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為30mg／m 。液氨的險(xiǎn)性表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是泄漏導(dǎo)致人員中毒、窒息死亡；二是與空氣形成混合物，遇明火極易燃燒、爆炸。
2 液氨儲(chǔ)罐的危險(xiǎn)分析
液氟儲(chǔ)罐為液化氣體儲(chǔ)罐，屬于中壓二類(lèi)壓力容器，可能發(fā)生物理爆炸，造成超聲波和爆炸碎片對(duì)人和物體破壞。液氨儲(chǔ)罐爆炸或液氮泄漏后發(fā)生氨氣化學(xué)燃爆。氨氣叉為有毒氣體，爆破、液氨泄漏等還會(huì)造成人員中毒事故。
2．1 液氮儲(chǔ)罐物理爆炸危險(xiǎn)因素
分析
(1)液氨儲(chǔ)罐超壓，原因如下：
a．安全裝置不齊、裝設(shè)不當(dāng)或失靈；
b．環(huán)境溫度突然升高，液氨儲(chǔ)罐由于溫度升高而超壓；
c．液氨儲(chǔ)罐超裝。
(2)液氨儲(chǔ)罐存在缺陷，使承壓能力降低。其主要原因有：
a．內(nèi)、外介質(zhì)腐蝕造成壁厚減薄，外壁受大氣的腐蝕作用，內(nèi)壁為氨的腐蝕；
b．液氨引起的應(yīng)力腐蝕是導(dǎo)致儲(chǔ)罐爆炸的重要原因之一 實(shí)踐表明，溫度升高，有利于腐蝕裂紋的發(fā)展；
c．發(fā)生嚴(yán)重塑性變形；
d．材質(zhì)劣化。
(3)液氨儲(chǔ)罐強(qiáng)度設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選材、防腐不合理。
2．2 液氨貯罐火災(zāi)、化學(xué)爆炸危險(xiǎn)因素分析由于氨氣泄漏，與空氣混合，達(dá)到爆炸極限，遇到明火、靜電火花等火源，引起火災(zāi)與化學(xué)爆炸事故。
(1)液氨儲(chǔ)罐物理爆炸引起的器外氨氣的火災(zāi)爆炸；
(2)液氨儲(chǔ)罐及其附件(法蘭、閥門(mén)、彎頭等)泄漏．貯罐閥門(mén)、管道爆裂，充裝系統(tǒng)泄漏，系統(tǒng)安壘裝置失靈等因素；
(3)明火、靜電火花等火源存在。
2．3 液氨中毒危險(xiǎn)因素分析
(1)由于液氨儲(chǔ)罐及其附件爆炸、泄漏，空氣中的氨氣的濃度超過(guò)安全域值，可能導(dǎo)致人員的中毒，甚至死亡；(2)人員進(jìn)入液氨儲(chǔ)罐時(shí)， 內(nèi)部氨氣濃度沒(méi)有達(dá)到安全范圍。
案例1：2002年9月l1日，湖南省常德縣一輛停靠在“常德縣影劇院” 門(mén)口、裝滿劇毒液氨的東風(fēng)牌氣罐車(chē)突然發(fā)生泄漏事故，所載的數(shù)噸有毒氣體朝影劇院的幾家門(mén)面噴去，剛剛開(kāi)門(mén)的業(yè)主夫婦中毒倒地，生命垂危。
案例2：2000年12月17日，浙江建德市新化化工有限責(zé)任公司液氨車(chē)間發(fā)生一起液氨泄漏的嚴(yán)重事故，造成4人死亡13人受傷。事故原因是因?yàn)楹铣砂眱?chǔ)罐閥門(mén)爆裂。
案例3：1979年某鋼鐵公司化肥廠對(duì)兩臺(tái)120m0的液氨貯罐進(jìn)行內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁有數(shù)以百計(jì)的裂紋，這些裂紋大部分分布在長(zhǎng)年處于液面下部的南極與下溫帶組焊的周向焊縫上。大多數(shù)裂紋與焊縫垂直，由焊縫中心向兩側(cè)擴(kuò)展，裂紋深4mm～6mm，長(zhǎng)度一般為10mm～30mm，經(jīng)分析為液氨引起的應(yīng)力腐蝕裂紋。
案例4：1974年12月江蘇省某縣化肥廠，發(fā)生液氨貯罐的發(fā)生爆炸，造成多人傷亡。
3 物理爆炸能量和爆炸范圍估算
下面對(duì)單臺(tái)液氨儲(chǔ)罐在額定壓力下發(fā)生物理爆炸的爆炸能量和爆炸沖擊波超壓傷害范圍進(jìn)行估算。
(1)物理爆炸能量估算儲(chǔ)罐總爆炸能量L= [(^ 一^1)一(s 一 1)Tb J W = [(378．080+32．682) 一(2．03761—0．58092) ×239．5] ×73．981×10。：4．578×10 KJ，爆炸能量的TNT 當(dāng)量Q =L／qTNT=4．578 × 100／ (4．23 × 100) ： 1．08 × 100kg(TNT)，式中^ ^1分別為表壓是2．2MPa和大氣壓力下氨飽和液的焓(kJ／kg)，S S1分別為表壓是2．2MPa和大氣壓力下氨飽和液的熵(kJ／(kg•K))， 為氨在大氣壓力下的沸點(diǎn)(K)，w為液氨的質(zhì)量(kg)。
(2)物理爆炸沖擊波超壓傷害范圍估算依照“比例法則”對(duì)爆炸傷害范圍進(jìn)行估算。比例法則確定，不同數(shù)量的同類(lèi)炸藥產(chǎn)生相同沖擊眄氫 學(xué) 嗣波超壓的條件是，二者與爆炸中心距離之比等于其炸藥量之比的三次方根，即若R／R。= (Q／Q。) =口則△P =AP。式中 Q。為標(biāo)準(zhǔn)炸藥量，Q。=1000 kg；Q 為物理爆炸能量的TNT當(dāng)量， (TNT)；APo、△P分別為1000kgTNT標(biāo)準(zhǔn)炸藥量和液氨儲(chǔ)罐物理爆炸所造成不同傷害的沖擊波超壓，MPa，見(jiàn)參考文獻(xiàn)1；a為炸藥爆炸實(shí)驗(yàn)的模擬比；R。為與△P。相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)距離，優(yōu)；R 為與超壓△P相應(yīng)距壓縮空氣儲(chǔ)罐中心的距離， 。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得Q。=1000 kg(TNT)爆炸后在不同距離產(chǎn)生的沖擊波超壓△P，見(jiàn)參考文獻(xiàn)1。模擬比口= (Q／Qo)1J3= (1．08×100／1000) ／3=
1．03，1000Kg標(biāo)準(zhǔn)炸藥爆炸致人死亡最小沖擊波超壓△Po=0．05 MPa，距離爆炸中心的標(biāo)準(zhǔn)距離Rl：20．26m，儲(chǔ)罐爆炸致人死亡距儲(chǔ)罐中心的實(shí)際距離R1 = aR 1= 1．03×20．26=20．9m；1000Kg標(biāo)準(zhǔn)炸藥爆炸致墻倒屋塌的最小沖擊波超壓△Po=0．07 MPa，距離爆炸中心的標(biāo)準(zhǔn)距離R 2：16．8m，儲(chǔ)罐爆炸致墻倒屋塌距儲(chǔ)罐中心的實(shí)際距離R 2 =aR 2=1．03×16．8=17．3m。
4 安全控制措施
4．1 物理爆炸的安全控制措施
(1)液氨儲(chǔ)罐必須有良好的防腐措施；
(2)嚴(yán)格控制液氨儲(chǔ)罐充裝量，液氨儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存系數(shù)不應(yīng)大于0．9，不要過(guò)量充裝；
(3)液氨儲(chǔ)罐防止意外受熱或罐體溫度過(guò)高而致使飽和蒸汽壓力顯著增加；
(4)盡量減少空氣進(jìn)入液氨儲(chǔ)罐；
(5)液氨儲(chǔ)罐盡可能保持較低的工作溫度。低溫儲(chǔ)存，液氨儲(chǔ)罐設(shè)置噴淋水，遮陽(yáng)棚；
(6)必須依據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》制訂操作規(guī)程及各項(xiàng)管理制度，并嚴(yán)格照章運(yùn)行；
(7)必須按規(guī)定定期檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，并妥善處理；
(8)安全閥、壓力表等安全裝置必須齊全完好，妥善維護(hù)，定期校驗(yàn)，確保靈敏可靠；
(9)操作人員應(yīng)經(jīng)培訓(xùn)合格后上崗。
4．2 火災(zāi)、化學(xué)爆炸安全控制措施
(1)氨站建筑符合《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB16-1987)的有關(guān)規(guī)定；
(2)氨站應(yīng)采用敞開(kāi)式。氨站建筑物的地面應(yīng)耐酸堿。在氨站防爆區(qū)域內(nèi)，應(yīng)采用防爆設(shè)計(jì)，如設(shè)置防爆設(shè)備、器材，應(yīng)設(shè)圍堤，建筑物防雷接地措施以及專(zhuān)用消防設(shè)施(如消防用水的消火栓等)。圍欄和裝飾材料應(yīng)滿足耐火極限要求；
(3)液氨貯槽附近的氣體檢測(cè)器系統(tǒng)數(shù)量、位置要合理或并定期檢查防止其失靈；
(4)根據(jù)《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJl40—1990)，液氨貯槽區(qū)適當(dāng)部位應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的手提式干粉滅火劑，并定期檢查，保持有效狀態(tài)；
(5)設(shè)置風(fēng)向標(biāo)，供現(xiàn)場(chǎng)人員辨識(shí)；
(6)管道和設(shè)備的選材必須耐腐蝕以防止產(chǎn)生泄漏，液氨管道及氨氣管道必須定期檢查，確保管道、閥門(mén)、法蘭等無(wú)泄漏，防止保溫層脫落、物體撞擊及腐蝕減薄；
(7)防止火源、熱源發(fā)生，定期檢查照明電路，防止磨擦、撞擊及靜電火花產(chǎn)生，檢修時(shí)使用銅扳手等銅制工具進(jìn)行操作，嚴(yán)格控制動(dòng)火。
4．3 人員中毒安全控制措施
(1)防止液氨泄漏；
(2)進(jìn)入液氨儲(chǔ)罐內(nèi)部檢修前要首先確保內(nèi)部氨氣濃度為安全范圍；
(3)生產(chǎn)崗位設(shè)自背式空氣呼吸器。
參考文獻(xiàn)
1 吳粵襞等 鍋爐壓力容器安全工程學(xué)．北京經(jīng)濟(jì)學(xué)院出版社，1991
2 蔣漢文．熱工學(xué)．高等教育出版社，1999
3 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，質(zhì)技監(jiān)局鍋發(fā)[1999】154號(hào)
4 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范。GBJ16—2001