采用液氨制冷劑使用風(fēng)險評價
1.大氣環(huán)境影響分析本項目營運后的廢氣主要來源于由于采用液氨作為制冷劑而可能導(dǎo)致的氨外逸和燃油鍋爐廢氣、食堂液化石油氣燃燒廢氣及油煙。
(1)氨的性質(zhì)簡介氨，制冷劑代號R717，是一種理想的制冷工質(zhì)，具有良好的熱力學(xué)性質(zhì)。在限制和禁止使用CFC物質(zhì)的形勢下，氨由于對臭氧層無破壞作用，使用較廣泛。氨(NH3)為無色、有剌激性辛辣味惡臭的氣體，分子量17.03。比重0.597。沸點―33.33℃。溶點―77.7℃。爆炸極限為15.7%～27%(容積)。急性毒性：LD50350mg/kg(大鼠經(jīng)口);LC501390mg/m3，4小時，(大鼠吸入)。氨在常溫下加壓易液化，稱為液氨，接觸液氨可引起嚴(yán)重凍傷。與水形成氨水(NH3+H2O=NH3·H2O)，呈弱堿性。氨水極不穩(wěn)定，遇熱后分解，1%水溶液PH值為11.7。濃氨水含氨28%～29%。氨在常態(tài)下呈氣體，比空氣輕，易逸出，具有強烈的刺激性和腐蝕性，故易造成急性中毒和灼傷。
(2)風(fēng)險識別
本項目所用制冷劑氨不屬于劇毒物質(zhì)和一般毒物(屬低毒類);氨屬火災(zāi)、爆炸危險物質(zhì);根據(jù)重大危險源辯識(GB18218-2000)中規(guī)定，項目全部冷庫使用氨的數(shù)量約35t，不超過臨界量，不構(gòu)成重大危險源。制冷是一個封閉的系統(tǒng)，制冷工質(zhì)在系統(tǒng)中藉助壓縮機械能輸送流動，完成制冷循環(huán)。對照《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》(GB50058-92)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，氨制冷系統(tǒng)屬于第二級釋放源，制冷裝置在正常運行時不會釋放易燃物質(zhì);即使釋放也是在壓縮機、氨泵的軸封處和閥門、法藍(lán)、管件接頭等密封處偶爾的、短時的發(fā)生。第二級釋放源存在的區(qū)域，可劃為2區(qū)。2區(qū)的概念是在正常運行時不可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境。正常運行是指正常的開車、運轉(zhuǎn)、停車，易燃物質(zhì)產(chǎn)品的裝卸，密閉容器蓋的開閉，安全閥、排放閥、以及所有工廠設(shè)備都在其設(shè)計參數(shù)范圍內(nèi)工作的狀態(tài)。但規(guī)范第2.2.5條又說：“當(dāng)通風(fēng)良好時，應(yīng)降低爆炸危險區(qū)域等級”;規(guī)范第2.2.2條還同時規(guī)定：“易燃物質(zhì)可能出現(xiàn)的最高濃度不超過爆炸下限的10%”，可劃為非爆炸危險區(qū)。根據(jù)《冷庫設(shè)計規(guī)范》(GBJ72-84)第8.0.2條規(guī)定“氨壓縮機房應(yīng)設(shè)事故排風(fēng)裝置，換氣次數(shù)應(yīng)取8次/小時，排風(fēng)機宜選用防爆型”。據(jù)此，氨壓縮機房可視為通風(fēng)良好，應(yīng)按降低區(qū)域等級處理;從上述分析中得知，出現(xiàn)最高濃度能超過爆炸下限10%的概率近似為零。同時氨的比重很輕，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氨的比重是0.59kg/m3。僅為空氣的0.546，而且其擴(kuò)散能力較強，擴(kuò)散系數(shù)為17×10-2cm2/s，僅次于氫、氧。因此，它難以聚集到爆炸極限的濃度。因此，可以將氨制冷系統(tǒng)作為非爆炸危險區(qū)看待。同時，冷庫氨在正常工況下的自然損耗不會對環(huán)境造成污染影響。
發(fā)生氨泄漏的常見原因是由于管理不善，工人違章操作以及設(shè)備、容器陳舊，管道破裂，閥門損漏，鋼瓶或貯槽、貯罐爆炸或運輸不當(dāng)，貯罐暴曬等導(dǎo)致生產(chǎn)性事故或意外事故所造成。
綜上所述，本項目冷庫環(huán)境風(fēng)險來源于氨泄漏。氨泄漏因素主要有：
(1)管路系統(tǒng)泄漏(包括管道、閥門、連接法蘭、泵的密封等設(shè)備及部位);
(2)儲氣罐泄漏;
(3)自然因素，如地震、雷擊等。根據(jù)類比資料，冷庫氨泄漏一般產(chǎn)生自儲氣罐泄漏，本項目每座冷庫氨儲罐液氨儲量為5～6噸，根據(jù)統(tǒng)計資料，該類容器失效允許概率1.0×10—5。本次評價考慮當(dāng)且僅當(dāng)有一座冷庫氨儲罐發(fā)生事故時可能對周圍環(huán)境造成的影響。
(4)源強分析液氨泄漏速度QL用柏努利方程計算：式中：QL——液體泄漏速度，kg/s;Cd——液體泄漏系數(shù)，此值常用0.6-0.64。A——裂口面積，m2;P——容器內(nèi)介質(zhì)壓力，Pa;P0——環(huán)境壓力，Pa;g——重力加速度。h——裂口之上液位高度，m。本次評價考慮當(dāng)氨儲罐出現(xiàn)一個1cm2裂口時，此時容器內(nèi)壓力為1.4兆Pa，環(huán)境壓力設(shè)定為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，由于氨儲罐一般為臥式，考慮底部出現(xiàn)裂口，高度取1m。將上述數(shù)據(jù)代入得出此時的氨泄漏速度是0.075kg/s。
(5)后果計算本項目氨泄漏屬瞬時或短時間事故，采用煙團(tuán)模式：式中：C--下風(fēng)向地面坐標(biāo)處的空氣中污染物濃度(mg.m-3);--煙團(tuán)中心坐標(biāo);Q--事故期間煙團(tuán)的排放量;σX、、σy、σz——為X、Y、Z方向的擴(kuò)散參數(shù)(m)。常取σX=σy本次評價考慮泄漏時間為30min，預(yù)測時間為發(fā)生氨泄漏后10min。假設(shè)發(fā)生泄漏時風(fēng)速為3m/s。
表7-6最大落地濃度和距離表距離(m)
100200300400500600700800
濃度(mg/m3)0.06193.82466.20805.98715.11984.25913.54202.9702
距離(m)9001000110012001300140015001600
濃度(mg/m3)2.51752.14631.75191.19050.61790.24800.08150.0233
距離(m)17001800190020002100250028003000
濃度(mg/m3)0.00610.00150.00040.00010000
地面軸線最大濃度點：最大落地濃度點的下風(fēng)向距離：Xm=328.9997(m)最大落地濃度：Cm=6.294097(mg/m3)根據(jù)*縣氣象資料，冬春盛行偏北風(fēng)，夏秋盛行偏南風(fēng)，根據(jù)上表可看出，當(dāng)發(fā)生假設(shè)條件的環(huán)境風(fēng)險時，氨的最大落地濃度是下風(fēng)向約330m處，冬春季將對*縣火車站一側(cè)，夏秋季將對雍渡村造成一定的影響。氨侵入途徑為吸入，低濃度氨對粘膜有刺激作用，高濃度可造成組織溶解壞死。根據(jù)居住區(qū)大氣中有害物質(zhì)的最高容許濃度限值(TJ36-79)0.20mg/m3(一次值)，本項目發(fā)生假設(shè)條件氨泄漏時，將對下風(fēng)向700m范圍內(nèi)造成污染影響。按照《冷庫設(shè)計規(guī)范》QBJ72—84第3.1.3條之規(guī)定，庫房與廠內(nèi)建(構(gòu))筑物的衛(wèi)生防護(hù)距離至少為30m。項目應(yīng)加強制冷設(shè)備管理維護(hù)，嚴(yán)防氨泄漏的發(fā)生。
(6)氨泄漏事故預(yù)防措施氨是乙類易燃?xì)怏w，在適當(dāng)壓力下液化成液氨，一般儲存于鋼瓶或儲罐中，在儲存、運輸、使用等環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)采取必要的防火措施，防止發(fā)生泄漏爆炸事故。首先儲存氨的容器為壓力容器，必須定期檢驗，鋼瓶或儲罐應(yīng)放在陰涼通風(fēng)的庫棚內(nèi)，遠(yuǎn)離火種、熱源，防止日光直射，與性質(zhì)相抵觸的氟、氯及酸類等危險物品分開儲存。其次是在搬運時輕拿輕放，防止鋼瓶及瓶閥受損，運輸槽車運送時要灌裝適量，不能超壓超量運輸，運輸車輛應(yīng)避開高溫時段，防止曝曬，同時要保護(hù)好附件閥門及液位表。另外在氨制冷工序中，應(yīng)當(dāng)注意氨壓縮機房的防火要求，在《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中將氨壓縮機房列為乙類火災(zāi)危險的廠房，應(yīng)采用一、二級耐火等級的建筑，《冷庫設(shè)計規(guī)范》中對氨壓縮機房也有專門的設(shè)計要求，應(yīng)當(dāng)有足夠的泄壓面積，電氣設(shè)備要按Q-2(1區(qū))級防爆要求考慮，并設(shè)有緊急泄壓裝置及可供搶救時噴灑水霧的消火栓。配備必要的防毒面具，有條件的可配備空氣呼吸器。
(7)液氨泄漏事故應(yīng)急處置措施要注意做好五個方面：一是根據(jù)現(xiàn)場情況劃分警戒區(qū)，處置車輛和人員一般停靠在較高地勢和上風(fēng)(或側(cè)上風(fēng))方向。二是處置人員的應(yīng)采取必要的個人防護(hù)措施，在處置泄漏或有關(guān)設(shè)備時，應(yīng)穿著隔絕式防化服，佩戴空氣呼吸器。直接接觸液氨時，應(yīng)穿著防寒服裝。緊急時也可穿棉衣棉褲，扎緊褲袖管，并用浸濕口罩捂住口鼻。三是應(yīng)迅速清除泄漏區(qū)的所有火源和易燃物，并加強通風(fēng)。如是鋼瓶泄漏，處置時應(yīng)用無火花工具，盡量使泄漏口朝上，以防液化氣體大量流淌。關(guān)閥和堵漏措施無效時，可考慮將鋼瓶浸入水或稀酸溶液中，或轉(zhuǎn)移至空曠地帶洗消處理。四是對泄漏的液氨應(yīng)使用霧狀水、開花水流驅(qū)散。處置時應(yīng)盡量防止泄漏物進(jìn)入水流、下水道或一些控制區(qū)。五是如發(fā)生火災(zāi)時應(yīng)用霧狀水、開花水流、抗溶性泡沫、砂土或CO2進(jìn)行撲救，同時注意用大量的直射水流冷卻容器壁。若有可能，應(yīng)盡快將可移動的物品轉(zhuǎn)移出火場。若出現(xiàn)容器通風(fēng)孔聲音變大或容器壁變色等危險征兆，則應(yīng)立即撤退。
(8)急救措施皮膚接觸：立即脫去被污染的衣著，應(yīng)用2%硼酸液或大量流動清水徹底沖洗。就醫(yī);眼睛接觸：立即提起眼瞼，用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫(yī);吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進(jìn)行人工呼吸，就醫(yī)。
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