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【摘 要】随着火力发电厂脱硝改造工程的逐步投入，氨区的安全管理问题也越来越突出，特别是今年连续发生多起因液氨泄漏导致的重特大人身死亡事故之后，如何保证氨区的人身、设备安全稳定运行已经引起火电系统安全管理人员的高度重视，本文重点对氨区的总体布置、接卸安全、储罐及附属设施的选择以及消防、防静电系统的设置进行了分析。
【关键词】氨区；安全；中毒
按照国家环境保护“十二五”规划中对电力系统烟气脱硝工程的相关要求，在役及新建火力发电厂都进行了低氮燃烧器及脱硝工程改造，部分火力发电厂采用了液氨法作为提供氨气的手段，并投资兴建液氨储存区及其配套设施。
近几年发生了多起因液氨泄漏造成的重特大人身死亡事故，特别是今年6月3日吉林宝源丰禽业公司由于液氨泄漏引发爆炸及大火，共造成121人死亡以及上海翁牌冷藏实业公司液氨泄漏造成15人死亡，也为如何保证火力发电厂液氨储存区安全提出了更高的要求。
托克托电厂从2011年开始进行机组脱硝工程改造，2012年底氨区正式投入运行，结合近一年的运行经验以及中国大唐集团对防止氨区液氨泄漏方面的管理规定对氨区的安全保证措施进行简要分析。
一、 氨的理化特性
氨是一种无色气体，有强烈的刺激性气味，分子量17.03，标准状况下密度0.7081kg/m3，沸点为-33.35℃，自燃点651.11℃，与空气混合物爆炸极限15.7～27.4% （最易引燃浓度17%），按火灾危险性分类规定，属乙A类可燃气体。氨极易溶于水，常温常压下1体积水可溶解700倍体积氨。
氨具有挥发性、毒性和强碱性（pH在10左右），对眼、呼吸道粘膜有强烈刺激和腐蚀作用，可导致人体呼吸困难、昏迷、休克甚至死亡，其短时间接触容许浓度30mg/m3，半致死浓度1390mg/m3，即刻致死浓度3500mg/m3，根据相关资料及理论计算可知：加压后的液氨泄漏强度很大，且迅速气化并向四周扩散。按DN80管道5mm法兰间隙圆周泄漏计算，20℃时泄漏速度约为1.8t/min；据计算，静风条件下20吨液氨泄漏扩散后的致死浓度半径约为80m，随着氨快速蒸发并随气流扩散，其影响范围可达近1000米。
氨气密度比空气轻，但是液氨泄漏时并不会迅速向上飘散，而是吸收空气中的水，并会膨胀850 倍，形成“氨雾”，会在地面滞留。液氨在挥发过程中吸收大量热量，使得泄漏点附近的气温急剧降低，达到冰点以下，事故抢险过程中如果防护不当，则有可能被冻伤
二、 液氨储存区总体布置
按照要求氨区应集中布置在厂区全年风向的最小频率的上风向，如受厂区地域限制必须布置在其他建筑物周边的，必须满足《石油化工企业设计防火规范》第4.1.9条之规定，氨区与其他建筑物保持不少于100米的安全防爆距离。
氨区周边绝对不应有住宅区、商业区等人员密集场所，包括饮用水源地等可能危及大量人员的重点部位。同时氨区也不应距离主要厂区过远，氨区如果远离生产区域，不利于日常运行值班、检修维护等日常管理工作，同时不利于氨区的保卫以及应急救援工作，氨区与主要厂区的距离应保证在消防车辆、救援车辆能够在10分钟左右能够到达的区域为好。
液氨储存区应被列为重点保卫部位，设置专人进行值班，装设足够数量的摄像头，防止人员进入氨区进行破获行为，氨区围墙应不低于2.2米。
三、 液氨的接卸安全
液氨在储罐内以及转换为气氨输送至反应区的管道相对是比较安全的，氨区发生泄漏可能性最大的还是在接卸环节，部分电厂的液氨接卸接口采用了金属软管的方式，事实证明金属软管破裂造成液氨泄漏主要原因，氨区液氨接卸必须采用万向充装接口，尽量减少充装管道的应力，保证接卸的基本安全。
液氨的采购、运输尽量能够就近进行，缩短液氨的运输路线长度，避免液氨在运输途中可能发生的危险隐患，而且液氨作为危险化学品在运输过程中受到的限制较多，夏季为防止罐车收到太阳暴晒而发生超压，一般选择早晚进行运输，冬季特别是北方地区，可能会受到冰雪天气的影响，液氨运输的距离越长越容易发生意外。
接卸区也必须装设消防喷淋系统，一旦接卸管道发生泄漏，应能够迅速联锁投入消防喷淋进行稀释、吸收。接卸管道上的观察窗也是容易发生泄漏的危险部位，一旦破裂可能会造成大量液氨泄漏，因此液氨罐车必须设有紧急切断装置、流速高保护，以及能够远距离操作的阀门，液氨储罐进口管道应装设逆止阀，一旦在接卸过程中发生泄漏能够迅速切断。
液氨的接卸前应认真检查接地装置工作是否良好，接卸时要核对液氨运输资质、手续，并对接卸人员进行安全交底签字，液氨车辆进入厂区前，应通知本厂消防部门。检查氨车是否装有阻火器，氨车停稳后应进行可靠制动，在后轮前后放置防溜车装置，卸车结束后再次利用检测进行检测，确定无液氨残留后再启动车辆。
四、液氨储罐及其附属设备的材质选择
液氨储罐采用Q345R压力容器专用钢材制作，此种类型钢材一般不低于-20℃，我国北方严寒地区冬季最冷月日最低平均温度可能会低于-20℃，部分地区极端最低温度可能会低于-40℃，Q345R型钢材在低温下可能会发生脆性转变，一旦受到冲击或其他外力作用，可能造成重大事故，因此在北方地区应根据本地最冷月日最低平均温度决定钢材选用型号，严寒地区应选用Q345RD型低温钢作为储罐材料，对应已选用Q345R型钢材的应要求厂家出具抗低温冲击试验数据。
从统计以往氨泄漏事故发生原因的频次看，卸车软管破裂占大多数，其次是法兰、阀门损坏。目前火电厂液氨区发生严重泄漏风险的部位在卸料接口、以及与液氨储罐直接连接的第一道法兰、阀门。一般液氨储罐设计压力不高于2.16Mpa，储罐附属法兰、阀门、管道的压力等级通常按照2.5Mpa选用，为保证液氨储存的安全性，与储罐相连接的第一道法兰、阀门及其附件等按照提高一个压力等级选用，即选用4.0Mpa，其他管道、阀门压力等级不低于2.5Mpa。 与液氨储罐本体连接的阀门（包括）排污阀应按照双阀设置，第一道阀门为手动门并尽量靠近罐体，第二道阀门为故障安全性气动阀门，能够与相关保护进行联锁，在发生异常时能够自动隔离液氨储罐。
五、氨区消防喷淋系统的设置
由于氨极易溶于水，1体积的水可以溶解700倍体积的氨气，所以要充分利用氨的特性，利用消防喷淋系统加强对泄漏液氨、氨气的吸收，同时合理、完善的氨区消防喷淋系统设置也是确保氨区安全的重要保证。
氨区消防喷淋系统应设置有地下消火栓、特殊水消防系统以及罐体喷淋降温系统，在发生氨系统泄露的情况下，一般地下消火栓以及消防喷淋系统回同时投入，为避免各系统之间水源充足供应，各系统有必要分开设置，即地下消火栓可取自厂区低压消防水系统，特殊水消防系统可取自厂区特殊消防水泵房或者高压消防水系统，罐体喷淋降温系统可取自厂区工业水系统。
如果氨区场地允许的话，可以考虑在氨区旁单独设置消防水泵池及消防水泵房，既可以由厂区消防水供水也可以由氨区消防泵房供水，避免了消防水泵故障造成的氨区消防水系统停运，进一步提高消防水系统的可靠性。
氨区消防水系统必须设置环路，在某部分管路发生渗漏需要进行检修的情况下能够部分隔离，充分保证氨区消防水系统的可靠性，如需要停用氨区消防水系统，必须进过严格审批，并限时恢复。
液氨储罐区、转换区、卸料区都应在消防喷淋系统的覆盖范围内，储罐区一般露天布置，可以在储罐区顶棚上设置环形水幕喷淋，用于全面吸收空气中逃逸的氨气，充分保证氨区值班、抢险救援以及周边人员的人身安全。
冬季北方寒冷地区的水系统防冻也是影响氨区消防水系统可靠性的重要问题。北方氨区地下消防水管道必须有足够的地埋深度，保证消防水管道在冻土层之下，地上管道及雨淋阀系统必须采用可靠的伴热，如果采用电伴热方式必须采用防爆型设计，避免伴热电缆因绝缘破损造成接地，产生火花。
六、氨区防雷、防静电措施
氨区入口外必须设置人体静电释放装置，在值班、检修人员进行入氨区前触摸释放人体静电。
氨区及氨输送管道法兰必须全部采用金属跨接线，保证管道电阻低于0.03Ω。由于氨可以与铜、锡等金属发生反应，所以为避免金属跨接线受到氨气的腐蚀，可以采用镀锌扁钢或者镀锌圆钢。
由于卸料系统弯头较多，流速较高，易产生静电集聚，因此卸料区万向充装系统的卸料臂两端必须可靠接地。
氨区所有电气设备、执行机构、热控表计、盘柜等必须采用防爆设计，防爆结构选用隔爆（Ex-d），防爆等级不低于IIAT1。
在设计时应对氨区防雷设施保护范围进行核算， 附近高大建筑物防雷设施的保护范围不能覆盖氨区时，应对氨区单独设置防雷系统。必要时应由本省、自治区气象主管部门下属的防雷检测中心对氨区防雷性能、接地电阻等进行检测，并出具检验报告。
七、加强氨区安全管理的必要性
氨泄漏引起人员中毒是造成人员伤亡的主要原因，其次是火灾和爆炸，目前国内与液氨有关的设计规范、管理标准主要针对防火和防爆，对氨泄漏中毒的防范与采取的措施没有明确的规定和要求，鉴于目前国内频频发生的氨泄漏事故，应重点加强火电厂氨区的安全设计、氨装卸、储存及使用的安全管理，充分保证氨区人身及设备安全。
【关键词】氨区；安全；中毒
按照国家环境保护“十二五”规划中对电力系统烟气脱硝工程的相关要求，在役及新建火力发电厂都进行了低氮燃烧器及脱硝工程改造，部分火力发电厂采用了液氨法作为提供氨气的手段，并投资兴建液氨储存区及其配套设施。
近几年发生了多起因液氨泄漏造成的重特大人身死亡事故，特别是今年6月3日吉林宝源丰禽业公司由于液氨泄漏引发爆炸及大火，共造成121人死亡以及上海翁牌冷藏实业公司液氨泄漏造成15人死亡，也为如何保证火力发电厂液氨储存区安全提出了更高的要求。
托克托电厂从2011年开始进行机组脱硝工程改造，2012年底氨区正式投入运行，结合近一年的运行经验以及中国大唐集团对防止氨区液氨泄漏方面的管理规定对氨区的安全保证措施进行简要分析。
一、 氨的理化特性
氨是一种无色气体，有强烈的刺激性气味，分子量17.03，标准状况下密度0.7081kg/m3，沸点为-33.35℃，自燃点651.11℃，与空气混合物爆炸极限15.7～27.4% （最易引燃浓度17%），按火灾危险性分类规定，属乙A类可燃气体。氨极易溶于水，常温常压下1体积水可溶解700倍体积氨。
氨具有挥发性、毒性和强碱性（pH在10左右），对眼、呼吸道粘膜有强烈刺激和腐蚀作用，可导致人体呼吸困难、昏迷、休克甚至死亡，其短时间接触容许浓度30mg/m3，半致死浓度1390mg/m3，即刻致死浓度3500mg/m3，根据相关资料及理论计算可知：加压后的液氨泄漏强度很大，且迅速气化并向四周扩散。按DN80管道5mm法兰间隙圆周泄漏计算，20℃时泄漏速度约为1.8t/min；据计算，静风条件下20吨液氨泄漏扩散后的致死浓度半径约为80m，随着氨快速蒸发并随气流扩散，其影响范围可达近1000米。
氨气密度比空气轻，但是液氨泄漏时并不会迅速向上飘散，而是吸收空气中的水，并会膨胀850 倍，形成“氨雾”，会在地面滞留。液氨在挥发过程中吸收大量热量，使得泄漏点附近的气温急剧降低，达到冰点以下，事故抢险过程中如果防护不当，则有可能被冻伤
二、 液氨储存区总体布置
按照要求氨区应集中布置在厂区全年风向的最小频率的上风向，如受厂区地域限制必须布置在其他建筑物周边的，必须满足《石油化工企业设计防火规范》第4.1.9条之规定，氨区与其他建筑物保持不少于100米的安全防爆距离。
氨区周边绝对不应有住宅区、商业区等人员密集场所，包括饮用水源地等可能危及大量人员的重点部位。同时氨区也不应距离主要厂区过远，氨区如果远离生产区域，不利于日常运行值班、检修维护等日常管理工作，同时不利于氨区的保卫以及应急救援工作，氨区与主要厂区的距离应保证在消防车辆、救援车辆能够在10分钟左右能够到达的区域为好。
液氨储存区应被列为重点保卫部位，设置专人进行值班，装设足够数量的摄像头，防止人员进入氨区进行破获行为，氨区围墙应不低于2.2米。
三、 液氨的接卸安全
液氨在储罐内以及转换为气氨输送至反应区的管道相对是比较安全的，氨区发生泄漏可能性最大的还是在接卸环节，部分电厂的液氨接卸接口采用了金属软管的方式，事实证明金属软管破裂造成液氨泄漏主要原因，氨区液氨接卸必须采用万向充装接口，尽量减少充装管道的应力，保证接卸的基本安全。
液氨的采购、运输尽量能够就近进行，缩短液氨的运输路线长度，避免液氨在运输途中可能发生的危险隐患，而且液氨作为危险化学品在运输过程中受到的限制较多，夏季为防止罐车收到太阳暴晒而发生超压，一般选择早晚进行运输，冬季特别是北方地区，可能会受到冰雪天气的影响，液氨运输的距离越长越容易发生意外。
接卸区也必须装设消防喷淋系统，一旦接卸管道发生泄漏，应能够迅速联锁投入消防喷淋进行稀释、吸收。接卸管道上的观察窗也是容易发生泄漏的危险部位，一旦破裂可能会造成大量液氨泄漏，因此液氨罐车必须设有紧急切断装置、流速高保护，以及能够远距离操作的阀门，液氨储罐进口管道应装设逆止阀，一旦在接卸过程中发生泄漏能够迅速切断。
液氨的接卸前应认真检查接地装置工作是否良好，接卸时要核对液氨运输资质、手续，并对接卸人员进行安全交底签字，液氨车辆进入厂区前，应通知本厂消防部门。检查氨车是否装有阻火器，氨车停稳后应进行可靠制动，在后轮前后放置防溜车装置，卸车结束后再次利用检测进行检测，确定无液氨残留后再启动车辆。
四、液氨储罐及其附属设备的材质选择
液氨储罐采用Q345R压力容器专用钢材制作，此种类型钢材一般不低于-20℃，我国北方严寒地区冬季最冷月日最低平均温度可能会低于-20℃，部分地区极端最低温度可能会低于-40℃，Q345R型钢材在低温下可能会发生脆性转变，一旦受到冲击或其他外力作用，可能造成重大事故，因此在北方地区应根据本地最冷月日最低平均温度决定钢材选用型号，严寒地区应选用Q345RD型低温钢作为储罐材料，对应已选用Q345R型钢材的应要求厂家出具抗低温冲击试验数据。
从统计以往氨泄漏事故发生原因的频次看，卸车软管破裂占大多数，其次是法兰、阀门损坏。目前火电厂液氨区发生严重泄漏风险的部位在卸料接口、以及与液氨储罐直接连接的第一道法兰、阀门。一般液氨储罐设计压力不高于2.16Mpa，储罐附属法兰、阀门、管道的压力等级通常按照2.5Mpa选用，为保证液氨储存的安全性，与储罐相连接的第一道法兰、阀门及其附件等按照提高一个压力等级选用，即选用4.0Mpa，其他管道、阀门压力等级不低于2.5Mpa。 与液氨储罐本体连接的阀门（包括）排污阀应按照双阀设置，第一道阀门为手动门并尽量靠近罐体，第二道阀门为故障安全性气动阀门，能够与相关保护进行联锁，在发生异常时能够自动隔离液氨储罐。
五、氨区消防喷淋系统的设置
由于氨极易溶于水，1体积的水可以溶解700倍体积的氨气，所以要充分利用氨的特性，利用消防喷淋系统加强对泄漏液氨、氨气的吸收，同时合理、完善的氨区消防喷淋系统设置也是确保氨区安全的重要保证。
氨区消防喷淋系统应设置有地下消火栓、特殊水消防系统以及罐体喷淋降温系统，在发生氨系统泄露的情况下，一般地下消火栓以及消防喷淋系统回同时投入，为避免各系统之间水源充足供应，各系统有必要分开设置，即地下消火栓可取自厂区低压消防水系统，特殊水消防系统可取自厂区特殊消防水泵房或者高压消防水系统，罐体喷淋降温系统可取自厂区工业水系统。
如果氨区场地允许的话，可以考虑在氨区旁单独设置消防水泵池及消防水泵房，既可以由厂区消防水供水也可以由氨区消防泵房供水，避免了消防水泵故障造成的氨区消防水系统停运，进一步提高消防水系统的可靠性。
氨区消防水系统必须设置环路，在某部分管路发生渗漏需要进行检修的情况下能够部分隔离，充分保证氨区消防水系统的可靠性，如需要停用氨区消防水系统，必须进过严格审批，并限时恢复。
液氨储罐区、转换区、卸料区都应在消防喷淋系统的覆盖范围内，储罐区一般露天布置，可以在储罐区顶棚上设置环形水幕喷淋，用于全面吸收空气中逃逸的氨气，充分保证氨区值班、抢险救援以及周边人员的人身安全。
冬季北方寒冷地区的水系统防冻也是影响氨区消防水系统可靠性的重要问题。北方氨区地下消防水管道必须有足够的地埋深度，保证消防水管道在冻土层之下，地上管道及雨淋阀系统必须采用可靠的伴热，如果采用电伴热方式必须采用防爆型设计，避免伴热电缆因绝缘破损造成接地，产生火花。
六、氨区防雷、防静电措施
氨区入口外必须设置人体静电释放装置，在值班、检修人员进行入氨区前触摸释放人体静电。
氨区及氨输送管道法兰必须全部采用金属跨接线，保证管道电阻低于0.03Ω。由于氨可以与铜、锡等金属发生反应，所以为避免金属跨接线受到氨气的腐蚀，可以采用镀锌扁钢或者镀锌圆钢。
由于卸料系统弯头较多，流速较高，易产生静电集聚，因此卸料区万向充装系统的卸料臂两端必须可靠接地。
氨区所有电气设备、执行机构、热控表计、盘柜等必须采用防爆设计，防爆结构选用隔爆（Ex-d），防爆等级不低于IIAT1。
在设计时应对氨区防雷设施保护范围进行核算， 附近高大建筑物防雷设施的保护范围不能覆盖氨区时，应对氨区单独设置防雷系统。必要时应由本省、自治区气象主管部门下属的防雷检测中心对氨区防雷性能、接地电阻等进行检测，并出具检验报告。
七、加强氨区安全管理的必要性
氨泄漏引起人员中毒是造成人员伤亡的主要原因，其次是火灾和爆炸，目前国内与液氨有关的设计规范、管理标准主要针对防火和防爆，对氨泄漏中毒的防范与采取的措施没有明确的规定和要求，鉴于目前国内频频发生的氨泄漏事故，应重点加强火电厂氨区的安全设计、氨装卸、储存及使用的安全管理，充分保证氨区人身及设备安全。