液氨立式储罐保冷设计与管理安全探讨

关键词：

一、保冷结构材料的选择

保冷结构由内至外, 按功能和层次由防锈层、保冷层、防潮层、保护层、防腐蚀及识别层组成。

1. 绝热材料

绝热材料是一种轻质的绝热性能优良的材料, 常温下导热系数低于0.2W/ (m·K) 。

常用的绝热材料及制品主要有:矿棉制品、玻璃棉制品、泡沫玻璃制品、硬质聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料等。

选择保冷材料时, 应满足以下要求:①导热系数不大于0.064W/ (m·K) ;②密度不大于200kg/m3;③抗压强度不小于0.15MPa;④质量含水率不大于1%;⑤化学性能要稳定, 对金属不含有腐蚀作用。

在投资费用最少、施工难度最低的原则下, 采用单壳体外保冷的结构形式, 罐体保冷材料选用泡沫玻璃。泡沫玻璃是一种以磨细玻璃粉为主要原料, 通过添加发泡剂, 经烧熔、发泡、退火冷却、加工处理而成。

它具有均匀、独立密闭的气隙结构, 具有绝热、防潮、防火、防腐、抗老化等性能。

2. 防水材料

为了防止外部水分或水蒸气侵入影响绝热层的工作, 保冷结构需要敷设防潮层。防水材料应选择具有抗蒸汽渗透功能、防水性能和防潮性能, 且吸水率不大于1%的材料。

并且化学性能稳定, 无毒、耐腐蚀, 在低温使用时不脆化、不开裂、不脱落。综合考虑选择聚氨酯密封膏作为防潮层材料。聚氨酯密封膏是以聚氨基甲酸酯聚合物为主要成分的单组份或双组分的密封材料, 其收缩率小、耐磨性好, 接缝允许有较大幅度运动。

3. 保护层材料与辅助材料

保护层材料应选择强度高, 防水防潮、化学稳定性好, 不燃或难燃性材料。金属保护层材料主要包括镀锌薄钢板和铝及铝合金板, 其中镀锌薄钢板在作为保护层材料时得到广泛的应用。

二、保冷层经济厚度计算

保冷计算的目的是确定绝热层的选定类别品种及其所需要的厚度。通常为了减少冷损失而需要的保冷绝热层厚度, 应按经济厚度的计算方法确定。

所谓经济厚度, 即绝热工程绝热后的冷损失费用和投资的年分摊费用之和为最小值时绝热层的计算厚度。圆筒面保冷层厚度可按下式计算:

式中δ:保冷层厚度, m;fn:冷价, 元/106KJ;λ:保冷材料在使用温度下的导热系数, λ=0.06W/ (m·K) ;τ:年运行时间, τ=8000h;ta:环境温度, ta=5℃;t:设备的外表面温度, t=-33.3℃;an:保冷层外表面对周围空气的换热系数, W/ (m2·K) ;Pi:保冷结构的单位价格, Pi=500元/m3;D0:设备外径, D0=19.5m;D1:保冷层外径, m;S—投资偿还年分摊率, S=0.264。

1. 热价计算

式中:PF:煤价, PF=220元/吨=0.22元/kg;qF:热值, qF=0.0186×106KJ/kg;ηB:热效率, ηB=0.75;C1:工况系数, C1=1.4;C2:熵值系数, C2=1.0。计算得到热价为22.1元/106KJ。

2. 保冷层外表面对周围空气的换热系数

式中Vw:历年平均风速, 地区年平均风速为3~4m/s, 取Vw=3.5=m/s。计算得到换热系数为13.55W/ (m2·K) 。

3. 保冷层经济厚度

根据圆筒面保冷层厚度计算公式计算得到, 对此式进行试算以求得保冷层厚度δ值, 根据可得D1=D0+2δ, 试算过程所得计算值分别是0.403、0.363、0.342和0.322。根据以上试算结果以及厚度圆整量的要求, 取保冷层经济厚度为100毫米, 此时保冷层外径为20.7米。

三、液氨储罐管理安全方面

1. 为防止高温超压, 液氨储罐区应建有挡棚, 每个储罐应该安装自动喷淋水装置, 使储罐的温度与压力保持稳定。

2.液氨储罐区四周应装上防护栏, 防止闲杂人等随意出人。液氨储罐区的出人口处及四周要悬挂醒目的安全警示牌、液氨安全周知牌, 提高公众认知应急能力。液氨储罐区临界量为10t, 而通常电解金属锰企业任何一个液氨储罐的储量都大于10t, 属于重大危险源, 如果让闲杂人员随便出人, 会存在诸多的安全隐患。

3.液氨储罐的检验、安装、使用等应符合《特种设备安全监察条例》和有关规定的要求, 同时要保证质量, 加强管理。各种安全附件如安全阀、压力表、液位计、温度计必须做好维护保养, 保证设备安全运行。此外, 应实行定期检验制度, 安全阀一般每年至少检验一次, 压力表和温度表应按计量部门规定的期限校验, 保证其有效性。

4.电解金属锰企业生产过程中产生的废液因为含有大量的酸性成分, 挥发出来的废气具有强烈的腐蚀性, 所以在工艺流程设计上, 液氨储罐区不要靠近废液沟, 更不要靠近废液池, 以免加速设备管路及各种阀门开关的腐蚀。液氨储罐区内的管道、闸阀必须定期或不定期地进行巡查、点检, 定期上漆防腐, 发现问题及时处理。

5.氨是一种有毒气体, 排放到空气中, 容易污染环境, 造成人体伤害。因为氨易溶于水, 所以液氨储罐的排气管应该接人水中, 这样做既可以避免污染环境、伤害人体, 生成的氨水还可以回收利用。

6.液氨储罐区要严格执行动火审批制度。必须要动火的液氨储罐, 要确保管道或罐体内无残留氨气, 通常可向管道或罐体注人清水冲洗, 再放空, 直到用氨气浓度检测仪检测合格后方可动火。

7.液氨储罐装载量不得超过罐体容积的90%。为防止液氨储罐内气体受热膨胀爆炸, 液氨储罐不应充装满罐。

8.成立应急指挥领导机构, 配备专职或兼职的应急救援队伍, 分工职责明确, 保证通信畅通。配备足够的应急设备器材, 并定时检查和维护保养, 以保证应急设备器材的有效性。

制定详细的液氨泄漏事故应急预案并定期进行演练。应急预案制定后, 应对相关员工和周边的人群进行教育培训, 使他们了解液氨潜在的危险性和对人体健康的危害性, 掌握必要的自救知识, 了解预先指定的主要及备用疏散路线和集合地点, 了解各种警报的含义及应急处置办法。

9.应急处置。发生少量液氨泄漏。撤退区域内所有人员, 并立即隔离150m, 严格限制人员出人, 切断火源, 作好事故现场紧急警戒。处置人员要防止吸人蒸气, 防止接触液体或气体。处置人员应使用呼吸器, 开雾状水对漏点喷淋, 防止氨气外漏。禁止进人氨气可能汇集的局限空间, 并加强通风。

在保证安全的情况下堵漏, 可用砂土、蛙石等惰性吸收材料收集和吸附泄漏物。收集的泄漏物应放在贴有相应标签的密闭容器中, 以便废弃处理。大量液氨泄漏。疏散场所内所有人员, 并向上风向 (逆风向) 转移。泄漏处置人员应身穿防护服, 戴呼吸设备, 同时尽可能切断泄漏源并及时控制危险源, 应用喷淋系统及消防栓对泄漏部位进行喷淋, 使液氨及时溶于水, 避免事态进一步扩大。