危险性与可操作性分析在氨制冷系统中的应用王凯--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

危险性与可操作性分析在氨制冷系统中的应用王凯

发表时间：2020/9/15 来源：《基层建设》2020年第15期作者：王凯

[导读] 摘要：随着经济和科技水平的快速发展，应用危险性与可操作性分析方法，能够准确判断氨制冷系统在实际运行过程中各个节点不同失效模式发生的可能性以及所造成后果，从而制定针对性措施消除潜在风险。

        新疆华泰重化工有限责任公司新疆乌鲁木齐 831400
        摘要：随着经济和科技水平的快速发展，应用危险性与可操作性分析方法，能够准确判断氨制冷系统在实际运行过程中各个节点不同失效模式发生的可能性以及所造成后果，从而制定针对性措施消除潜在风险。将本方法应用于氨制冷系统管道风险水平评估中具有非常重要的价值，对提升氨制冷系统运行可靠性以及安全性水平均具有非常重要的意义。
        关键词：氨制冷系统；危险性；可操作性分析
        引言
        氨制冷系统的若干技术改进措施。通过压力容器互为备用的设计改造、基于释压抑漏理念增加泄氨站释压阀组、增加喷淋水系统、针对螺杆压缩机组油冷却器对冷却水的需求创新设计了双水泵系统蒸发式冷凝器、改进设备和管道保温层的隔汽性能等，提高氨制冷系统的能效和安全性，同时提出一些便于日常操作的改进。
        1危险性与可操作性分析概述
        危险性与可操作性分析自20世纪60年代发展起来，以引导词为核心进行危害分析，可对设计安全进行全面检查，并对危害所对应因果来源进行追溯评估。本方法围绕关键词，找出运行过程期间工艺状态的偏差，对偏差产生原因、偏差可能导致后果、以及应对偏差的措施进行全面研究。本方法早期应用于缺乏预报危险以及操作性问题经验的分组设计工作中，近年来也开始被应用于已投入运行工艺系统的危险性、可操作性分析中。氨制冷系统被广泛应用于化工行业领域中，系统介质以及使用参数存在较大的危险性，且特种设备多，加之工作环境复杂，各个部位管件、设备失效均可能导致严重后果。因此，应用危险性与可操作性分析方法对氨制冷系统进行全面分析，识别危险部位，并对失效原因以及导致后果进行研究，可帮助企业采取有效措施应对风险，最大限度降低事故发生率，保障整套氨制冷系统的运行良好与稳定。
        2化工工艺设计的难点
        化工工艺设计自身的工艺流程具有较强的特殊性，其实际所包含的化学技术含量较高，因此，实际的化工工艺安全设计中的难点问题会比较多，很多设计基础资料的内容都不够完整，通常其使用到的安全设计资料都是由相关的科研人员已经得到的实验数据所提供，这些实验资料并没有经过实践，也没有得到实际的生产确认，所以并不能保障其应用的数据资料的完整度以及可靠性。除此之外，化工工艺安全设计工作量较大，在实际的工艺安全设计工作中，必须要对各类设备的要求标准进行分析，同时还需要综合性地考量各类零配件等的配合设计需求标准，受到各类外界因素的干扰，致使化工工艺安全设计中的危险识别以及控制工作难度增大，给安全设计工作埋设下了安全隐患。
        3氨制冷系统中的应用
        3.1确保输送管道的安全性
        对运输管道实施良好的布局，充分考虑运输管道的安全因素，科学合理地选取相应材质的管道。对于保温涂沥青的防腐管道均不涂色；通风管道一律涂灰色；对于采暖装置一律涂刷银漆不注字；对于室外地沟的管道不涂色，但在阴井内接头处应按介质进行涂色；对于不锈钢管、有色金属管、玻璃管、塑料管以及保温外用铅皮薄护罩时，均不涂色。
        3.2对运输管道的危险标识
        在管道标识中要根据管道介质进行详细的分析，运输元素应使用专用的运输管道。在运输管道外部贴上标志，加强运输管道的使用安全，规定管道标识字体尺寸和管道流向箭头标识方向，根据最新的国家标准进行管道运输的管理。
        3.3加装水喷淋系统
        由于氨极易溶于水，所以水喷淋便成为消除环境中氨气的优选方案。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

但在实际管理中，有时会由于疏于准备或者局部一时氨浓度过高，处置人员难于忍受被迫退远操作而使控制效果降低，甚至放弃坚持而使事态快速恶化。为此在制冷机房中设计并安装了一套简易实用的水喷淋系统。沿机房周边布置一路水喷淋系统，以普通水管钻上成排小孔装置为水淋封闭圈；再作一路围蔽易有检修作业的氨泵区；此外在高压桶、低压桶、氨泵、调节站、户外冷凝器等处设多个喷淋分区。每一路喷淋分区均为独立控制，操作球阀集中安装在离开机房的安全通道易观察“现场”的区域，并作好明确标识。本方案成本低，操作方便，在事故初期能先期快速投入，解脱人手，方便应急人员开展后续的事故处理工作。
        3.4增设释压阀门组
        利用大修的机会，从高压桶和二个低压桶的安全阀管上分别分叉引出一路释压管接至紧急泄氨器。在泄氨站处增设“释压阀门组”，必要时通过操作阀门利用气体释压来抑制氨的泄漏。紧急泄氨器的原有设计保持不变，新增加管路的目的是为当系统出现漏氨而相关阀门控制不显效，尤指液态严重漏氨时，通过主动放气，使对应部分存氨自冷却至-33.4℃左右，内外压力平衡而抑制泄漏。由于水对氨气有强烈的溶解性，通过紧急泄氨器放氨，后期可能产生抽吸作用，需留意阀门的操作。设计虽然借用系统原有的紧急泄氨器，但使用目的不同。泄氨器原本的功能设计是将高压液氨溶水安全放出，目的就是排放存氨。改进的设计是利用氨蒸发的自抑制原理，通过气体释压抑制泄漏。总体实现减少氨的损失，方便控制事态，有利于减少漏氨对环境的影响。对于低压系统来说，只要很少百分比的液氨蒸发放出，就能消除内外压差。即使是高压桶中的液氨，理论上只要有约30%蒸发放空，余下的约70%便能被冷却至常压。以35℃饱和液氨为例，35℃冷却至-33.33℃的饱和液氨焓差为317.32kJ/kg[2]，从35℃至-33.33℃渐次蒸发的平均汽化热为1245.88kJ/kg，平均汽化热相对于焓差的倍数为3.93倍。即蒸发掉一份的液氨（自身约消耗0.5倍液态氨焓差）便能冷却约3.43份氨至常压。在具体运用中，还宜优先利用低压系统先行降压，从而减少直接放氨的比例。由于传统的设计，系统高低压之间并不设均压管，本例便在泄氨站处新增的释压阀门组中安装了高压可向低压均压的独立操节阀门，应急时可集中在泄氨站阀门组中进行操作。根据释压抑漏的思路，当低压系统出现泄漏时，在压缩机可正常运行的前提下，宜优先利用压缩机将压力降至零压。相反当高压泄漏时，一般则需要停机。不少新建的氨制冷系统冷库设定报警时连锁压缩机强制停机，这种做法值得商榷。
        3.5高压液相管节点风险
        本节点中因冷凝水流量较小或内部不凝介质影响可能降低装置冷却效果，造成经冷凝处理后液氨温度以及压力过高。储氨器液位过高可能在环境温度升高情况下导致蒸发膨胀发生。由于气相空间有限，温度上升导致压力升高，最终可能导致设备破裂、爆炸等故障。并且，管道泄漏以及阀门破裂或密封性能失效还可能造成环境污染以及人员中毒事故，对机房操作人员人身安全构成威胁，其风险水平较中冷节点风险水平明显更高。
        结语
        冷库氨制冷系统的设计和安装应从全生命周期内考虑，考虑制冷系统运行的节能、安全和易用。通过优化设计，组织协同联动的运作，以增益功效，优化运行。一些小的改进和应急预案措施投入并不多，使用时作用却不小。
        参考文献
        [1]王冠云.HZAOP分析在氯化反应中的设计与应用[J].化工设计通讯，2019，45（3）：62-63.
        [2]周明艳.HZAOP分析在氯化反应中的设计与应用[J].山东化工，2018，47（21）：120-121，129.
        [3]王杰，陈祥，王杉杉，等.以HAZOP与LOPA进行二醋片筒仓系统的风险评估[J].安全，2017，38（3）：12-14.
        [4]贺永金，孙庆君，蒋虹，等.HAZAP理念在管道设计校核中的应用[J].化工管理，2016（13）.