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氨气泄漏应急处置装置的研发
本文是机械工程论文，本课题将基于空气动力学以及液氨泄漏特点,设计氨气快速收集装置,对液氨泄漏后的污染物进行快速收集,进行预处理,为后续处置装置的净化处理提供保障。
第一章绪论
1.1课题来源
安全生产是社会主义现代化建设中一项极为重要的工作,它与人民群众的生命财产安全,国家经济发展以及社会和谐稳定息息相关。针对欧美发达国家,有研究显示当人均GDP在美元时,安全事故频繁发生,是安全生产形势较为严峻的阶段⑴。英国、德国、美国等欧美发达国家,有很多高危工业,但他们在安全生产方面,有着相对健全的法律体系,并且对安全生产也实行规范的系统化管理,在近40年里,这些工业强国的安全生产事故发生率与我国相比,一直维持在较低水平。目前我国经济发展迅速,正处于安全事故频发的阶段,涉氨危险化学品泄漏事故时有发生。我国必须加强安全生产监管,建立完善的安全生产制度,并提高科技水平,利用科学技术提升安全生产水平,利用先进的科技手段对于突发事故进行应急处置。随着科技的不断发展,诸如氨气等危险化学品的生产,运输和应用已成产业化和规模化。工厂的不断增多,化学品产量的不断提升以及运输过程中距离的不断扩大,无疑增大了危险化学品泄漏、爆炸等事故发生的概率,威胁人民生命与财产。日,上海翁牌冷藏实业有限公司发生液氨泄漏事故,事故造成41人死伤; R,吉林宝源丰禽业有限公司液氣泄漏引发爆炸,现场发生严重火灾,造成180人严重伤亡;日,武汉市某食品公司发生的液氨泄漏事故,导致周边1万多平米农作物受到危害,造成严重经济损失。总之,氨气泄漏事故层出不穷,触目惊心。这些事故对社会、经济和居民的生产、生活造成巨大影响。迫切要求我国必须具备针对涉氨事故现场的应急处置能力。公共安全是目前国家中长期发展的重点研究领域,&危险化学品泄漏&成为其重点研究对象。日,国家安全监管总局印发《安全生产科技&十二五&规划》,其中就提及了开展事故灾难应急集成系统的研究,加快危险化学品泄漏应急处置装置的研发等内容,能够及时发现危险化学品泄漏,并对其进行准确定位,方便救援人员进行应急处置,使泄漏的危险化学品处于可控状态,对事故现场实现自动化控制,通过监测预警以及应急处置,尽量保障事故现场救援人员的安全,减少危险化学品泄漏造成的生命安全、经济财产损失。党和国家对于安全生产工作高度重视,紧密结合我国国情,不断完善安全生产方面的法律法规,使安全监管模式朝更加专业化的方向发展。目前,国内很多高危企业,其生产过程都是现场人为操控为主,自动化水平较低,对现场工作人员的生命安全造成一定威胁,并且一旦发生安全事故,现场的应急处置能力也较差,无法及时掌控现场信息并做出相应的应急对策,因此,迫切需要提升企业的安全监管水平,尤其是加强事故现场的应急系统的开发,实现应急处置的自动化控制。国家不断加大安全生产的研究和投入,鼓励企业引进先进的装备和技术,并积极进行自主研发,对事故现场进行自动化监控,增强现场应急处置能力,使危险的现场工作多层保护,最大程度的保障现场人员的人生安全。
1.2课题背景
随着科技的不断进步,化学工艺的不断提升,人们制备氨气的技术越来越纯熟,能以较低的成本生产出该产品。氣气从制备、运输和使用巳经形成一条完备的产业链。目前氨气应用于多个领域。首先,氨作为一种重要的化工原料,应用广泛。除了大量用来制造氮肥以及应用于有机合成工业中,氨气在光电领域,特别是在制冷方面都有着十分重要的地位。由于CFC (氟氯烧烃)制冷剂会破坏大气臭氧层,全球禁用CFC制冷剂,以保护地球环境,因而制冷、冰箱、空调行业亟需釆用新的制冷剂,从而使氨重新进入人们视线,作为一种廉价的天然制冷剂,氨气已经大量应用于制冷行业。虽然氨气应用十分广泛,但由于氨气本身的化学性能,氣具有毒性,并且在空间集聚到一定浓度时具有潜在的爆炸性威胁,所以氨气的安全应用尤为重要,防范措施必不可少。日,湖北德炎水产公司氣气泄漏长达80分钟,造成400多人中毒住院。此次安全事故,也暴露出冷冻设备严重老化、应急处置技术与装备落后等问题,生产企业缺乏严格的安全监管措施。且近年来,随着氣气利用的不断扩大,泄漏事故数呈上升趋势[2],不仅造成了严重的人员伤亡与财产经济损失,破坏环境,还对整个社会的安定和谐带来负面影响。要预防此类事故的发生,就必须加强安全生产体系建设,加强对液氨储罐薄弱环节的检修。同时,对泄漏事故进行研究,用科学的方法分析泄漏机理与扩散模型,为泄漏事故的防范与应急处置提供参考,因此,继续提高现场危险品泄漏的及时监测以及应急处理水平,以使泄漏现场得到有效控制。液氦泄漏时,由液体变为气态,体积迅速膨胀,从而大面积扩散到周围环境中,导致处理困难,灾害持续时间长。通常采用水喷淋或加盐酸中和的办法吸收氨气,但氣气易挥发,易产生次生影响。随着经济的发展,一些老城区逐渐被改造,例如北京西郊冷冻厂,涉氨场所周围不再是空矿地带,且制冷设备老化,很容易发生泄漏事故。针对高危敏感区域,为防止事故规模扩大,在毒气泄漏初期实现无害化处置,减少人员疏散成本,降低事故引起的财产损失,增强事故初期的应急处置能力。为了顺应安全生产的新趋势,本课题针对氨气应用过程出现的突发事故,设计氨气泄漏应急处置装置,快速安全有效的对大量泄漏的氨气进行吸收,并对氨气进行持续处理,实现无害化排空,避免二次污染。
第二章调研及方案设计
2.1调研情况
课题组对北京二商集团有限责任公司西郊食品冷冻厂进行调研。北京二商集团西郊冷冻厂拥有两座大型冷库和近百间小型冷库,总存储容量2万吨。西郊食品冷冻厂采用氨制冷系统,氨作为一种中压中温制冷剂,易于获得且廉价,不会像氟类制冷剂对臭氧层造成破坏。氨气是一种无色、有强烈刺激臭味的有毒气体。当温度低于_78&C时,氨就会结晶,当温度达到_34&C时,氨就会开始融化变成液态。氨的制冷量大,标准情况下,每立方米的氨气制冷量约为2173.6kJ[i4],制冷量大,因此工业中应用非常广泛。氨气极易溶于水生成氨水,且氨水的结冰点比水还低,所以在温度很低时,制冷系统也不会发生&冰塞&现象。氨水对于钢特别是碳钢的腐烛性较弱,但对于铜类制品却有着较强的腐烛作用,因此,绝对不能使用铜材料盛装氨气,在制冷系统中,也要避免使用铜材料,以防发生危险事故。氨有强烈的毒性,当空气中氨气浓度为40g/m3时,人们才会感知到,但此时,氣气已经会对人体产生刺激性。当含量较高时,会严重刺激人的眼睛和呼吸道,导致流泪流涕,如果液氧溅到皮肤上时,由于快速汽化吸收皮肤热量,而引起冻伤。当空气中氨气的体积分数达到0.5%?0.6%时,人就会中毒;当氨气体积分数为16~25%时,达到爆炸极限,这时遇到明火就会发生爆炸,导致火灾。因此,氨制冷系统中禁止一切火源,并加强通风排气,将氨气的浓度控制在安全范围内。如图2-1所示,是西郊冷冻厂的制冷工艺流程图。首先液氨在蒸发器中吸收外界物体热量,液态氨变为气态,再由压缩机吸入,将低压低温的氣气压缩为高温高压的氨蒸汽,通过油分离器,将氨气中混入的压缩机润滑油去除掉,防止影响冷凝器中的传热过程,之后将不含机油的高温氨气输送到冷凝器中,高温氨气中的热量被冷凝器中的冷却水带走,这时高温氨气失去热量重新冷凝为液氨,并输送到储液器中将液氨C存起来,通过节流阀的控制作用,再次将液氨输送给蒸发器,如此使制冷系统循环工作。而油分离器中分离出来的油则由集油器收集,并进行二次分离,并可对油和氣气回收利用,减少制冷系统中的损失。
..........
2.2方案设计
根据北京市大气污染排放标准DB11/501-2007,要求的氨浓度=30mg/m3,约为39ppm,当100kg氨气泄漏时,远远超过这个标准。本课题拟突破以隔绝、堵漏、栏截、稀释、中和、泄压、转移、收集、控制燃烧为主要手段的传统的氨气泄漏事故应急处置措施,采用主动收集与快速消纳的技术路线,以先进的氨气泄漏事故危险品快速收集、大风量低温等离子体净化、吸附净化技术为主,实现多级稱合净化,建立短流程、低功耗、适用于氨气泄漏事故现场的高效联合消纳技术,并研制可移动式涉氨现场危险品快速消纳装置。该装置的处置流程,如图2-3所示,使用柔性气体收集罩配合高压风机进行泄漏气体的快速收集,收集的气体通过管道进入高效吸收塔,高效吸收塔中的吸收剂对氨气进行初步的吸收,预计吸收效率为90%,此时气体的浓度已经大大降低,并保证进入下一环节的气体是纯气态不含液滴的。此后释放的气体进入低温等离子体净化器,等离子净化器将氨气净化掉50%左右,最后将低浓度的尾气通入到吸附净化器中,将尾气全部吸收,达到排放要求,实现尾气无害化排空,此过程气体浓度以及尾气浓度由智能传感系统密切监测。
第三章氨气快速收集装置的设计......12
3.1 一级泡沫吸收塔的结构设计......12
3.1.1填料层......12
3.1. 2 一级泡沫吸收塔的工艺计算......16
3.1. 3 一级泡沫吸收塔的结构图......25
3.2 二级喷雾吸收塔的结构设计......26
3.2.1 二级喷雾吸收塔的工艺计算......27
3.2. 2雾化器的选择......28
3.3三级脱水除雾塔的结构设计......31
3.3.1塔顶除雾器......31
3.3.2塔体的结构设计......35
3.4本章小结............37
第四章活性炭吸附装置的设计......38
4.1吸附机理......38
4.2吸附剂的选择......38
4.3活性炭吸附装置的设计.........39
4.4本章小结......42
第五章附属设备的设计与选型......44
5.1风机的选取......44
5. 2空压机的选择......47
5. 3排风口小车......48
5.4 本章小结........49
第六章移动式氨气泄漏应急处置装置的集成与实验评价
风机开启后,大量泄漏气体通过伸缩风管进入第一级泡沫吸收塔,随着反应的进行,部分为吸收的氨气以及挥发的氨气继续进入第二级喷雾吸收塔,较大的液滴沉降至塔底,细小的微米级雾滴则随气流进入第三级脱水除雾塔,由于湿度会影响等离子体反应器以及活性炭附装置的净化效率,因此需要进行脱水,脱水除雾后的气体依次进入低温等离体装置与活性炭吸附装置,将少量未处-的氣气以及低温等离子体装置中产生的副产物(臭氧、氮氧化物等)吸收掉,实现终端净化。根据净化工艺流程,将以上各装置集成,并设计电控柜,对系统进行集中控制与实时监测。在此基础上,模拟氨气泄漏过程,进行试验,并对整个系统的净化性能进行评价。
6.1应急处置装置集成
为使消纳装置能够快速移动至事故现场,将各装置与设备集成到移动平台上,主要包括氨气快速收集車元、等离子体净化单元、活性炭吸附净化单元、以及检测控制单元。考虑到装置的尺寸、安装要求,采用13米长的平板车来搭载各净化单元,由牵引车头连接快速移动至事故现场。净化系统的布置图如下图6-1所示。将移动伸缩罩、三级吸收塔、风机、低温等离子体设备、活性炭吸附装置依次连接。快速收集单元包括:伸缩风管、泡沫吸收塔、喷雾吸收塔、脱水除雾塔、风机、空压机、离心水粟等组成;通过风机将快速收集卑元的尾气继续通入到低温等离子体净化装置与活性炭吸附装置中。检测控制单元主要由断路器、氣气浓度传感器、温度变送器与集成控制器等构成。
.............
本文主要以氨气泄漏初期事故为研究对象,对北京二商集团冷冻厂进行调研,完成氨气泄漏应急处置装.置的研韓。首先,对冷冻厂进行现场调研,根据调研情况/冷冻厂最容易产生泄漏的位置在高压储罐间与泵房的管道,管道从开始泄漏到泄漏完毕,约有100kg的液氨,为此,本文针对大量泄漏的氨气进行无害化处置流程设计。处置流程是:使用伸缩风管配合大风量风机对泄漏氨气进行快速收集,收集的氨气进入吸收塔被水吸收,未被吸收的氨气以及挥发的氨气经脱水除雾后,进入下一级低温等离子体净化单元、活性炭吸附单元,最终实现尾气无害化排空。而后,针对调研情况与处置流程,对各处置单元就行详细设计。主要包括:(1)快速收集装置的设计快速收集装置包括三部分:第一级泡沫吸收塔,主要对大量泄漏的高浓度氨气进行预处理;第二级喷雾吸收塔,对部分未被吸收的氨气以及挥发的氨气进行吸收;第三级脱水除雾塔,对气体进行脱水除雾处理,保证进入下一级的气体处于可高效消纳的状态。(2)活性炭吸附装置的设计针对低温等离子体处理单元的尾气,对活性炭吸附装置进行结构设计,最终实现尾气的终端净化。(3)检测控制单元的设计检测控制单元是为了实现对系统相关信号的检测,并对整个系统进行实时监控与集成控制。主要包括电控柜的设计与WebAccess软件的配置。之后,将各处理单元集成,搭载于移动平台上,研创出一种适用于氨气泄漏事故的可移动式快速消纳装置,实现事故现场的快速应急处置。最后,模拟氨气泄漏过程,通过实验,对应急处置装置进行整体评价,整个净化系统可持续进行处理,实现无害化排放。
参考文献(略)
(责任编辑：gufeng)
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冷库企业液氨泄漏安全事故应急预案
导读：5应急处置，5.1.1根据发生事故的具体情况，当班员工、当班负责人、企业负责人按照制定的不同事故处理方案组织开展自救，防止事故蔓延，消除事故，5.1.2因抢救人员、控制事故、消除事故、恢复生产而需要移动现场物件的，采取拍照、摄像、绘图等方法详细记录事故现场原貌，难以控制和消除事故，企业负责人及员工应积极配合，报告事故发生情况、自行处置情况、目前情况等，当班员工、当班负责人、值班负责人、企业负责
5.1自行处置
5.1.1根据发生事故的具体情况，当班员工、当班负责人、企业负责人按照制定的不同事故处理方案组织开展自救，防止事故蔓延，消除事故，并及时报告和报警。
5.1.2因抢救人员、控制事故、消除事故、恢复生产而需要移动现场物件的，应当作好标志，采取拍照、摄像、绘图等方法详细记录事故现场原貌，妥善保存现场重要痕迹、物证。
5.2救助处置
难以控制和消除事故，由外部单位、政府部门赶到并组织开展处理时，企业负责人及员工应积极配合；报告事故发生情况、自行处置情况、目前情况等。
6.1通讯保障
当班员工、当班负责人、值班负责人、企业负责人和单位应配备必要的通讯设备，并确保通讯设备完好和联络通畅。当联系电话号码发生变更时，应互相通报。公示报警电话和应报告部门名称。
6.2器材保障
配备必要人员救治、防毒、堵漏、灭火等事故用品和器材。
6.3知识保障
接受和自行经常性地进行安全培训教育，提高安全意识。 定期进行事故应急演练，提高人员救治和事故处置能力。
1、本单位员工联系电话 2、报警电话 3、人员救治办法 4、事故处理方案
5、配备医疗、事故处理用品和器材 6、氨基本知识
本单位员工联系电话
人员救治办法
一、现场营救
1、救护者应做好个人防护，进入事故区营救人员时，首先要做好个人呼吸系统和皮肤的防护，佩戴好氧气呼吸器或防毒面具、防护衣、橡皮手套。
2、将被氨熏倒者迅速移至温暖通风处，注意伤员身体安全，不能强拖硬拉，防止给中毒人员造成外伤。
二、中毒急救
将中毒者颈、胸部钮扣和腰带松开，保持中毒者呼吸畅通，注意中毒者神态，呼吸状况，循环系统的功能及心跳变化，同时用2%硼酸水给中毒者漱口，少喝一些柠檬酸汁或3%的乳酸溶液，对中毒严重不能自理的伤员，应让其吸入1-2%柠檬酸溶液的蒸汽，对中毒休克者应迅速解开衣服进行人工呼吸，并给中毒者饮用较浓的食醋。严禁饮水。经过以上处治的中毒人员应迅速送往医院诊治。
三、沾氨处理
1、眼：切勿揉搓，可翻开眼皮用流动水或2%硼酸水冲洗眼并迅速开闭眼睛，使水充满全眼。
2、对于鼻腔、咽喉部位，向鼻内滴入2%硼酸水，并用硼酸水漱口，可以喝大量的0.5%柠檬酸水或食醋,以免助长氨在体内扩散。
3、对于皮肤，应脱掉沾有氨的衣、裤，用水和2%硼酸水冲洗受影响的部位，被烧伤的皮肤应暴露在空气中并涂上药物。 经过以上处治的人员应迅速送往医院诊治。
四、人工呼吸方法
最好采用口对口呼吸式，其方法是抢救者用手捏住中毒者的鼻孔，以每分钟12-16次的速度向中毒者口中吹气，同时可以用针灸扎穴进行配合，其穴位有人中、涌泉、太冲。 人工复苏胸外挤压法：将患者放平仰卧在硬地或木板上，抢救者在中毒者一侧或骑跨在中毒者身上，面向中毒者头部，用双手的冲击式挤压中毒胸腔下部部位，每分钟60-70次，挤压时应注意不可用力过大防止中毒者肋骨骨折。
事故处理方案
一、氨压缩机发生漏氨事故
1、氨压缩机发生漏氨事故后，先切断压缩机电源，马上关闭排气阀，吸气阀（双级氨压缩机应同时关闭二级排气阀及二级吸气阀）如正在加油，应及时关闭加油阀。
2、应将机房运行的机器全部停止，操作人员发现压缩机漏氨时立即停机并根据自己所处位置，在关闭事故机时顺便将就近运行的机器断电。
3、如漏氨事故较大，无法靠近事故机，应到室外停机，停机后立即关闭所有油氨分离器进气阀及与事故机吸气相连的低压桶出气阀。
4、迅速开启氨压缩机机房所有的事故排风扇。
5、在处理事故时，用水管喷浇漏氨部位，使氨与水溶解，注意压缩机电机的防水保护。
二、压力容器漏氨事故
处理此类事故，原则是首先采取控制，使事故不再扩大，然后采取措施将事故容器与系统断开，关闭设备所有阀门，漏氨严重不能贴近设备时要采取关闭与该设备相联接串通的其它设备阀门，用水淋浇漏氨部位，容器里氨液及时排空处理。属于此类设备有：油氨分离器、冷凝器、高压贮液桶、中冷、排液桶、集油器、放空气器、低压贮液桶等。
（一）油氨分离器漏氨
油氨分离器漏氨后，如压缩机正在运行工作中，应立即切断压缩机电源，迅速关闭该油分离器的出气阀、进气阀、供液阀、放油阀及关闭冷凝器进气阀，压缩机至油氨分离器的排气阀。
（二）冷凝器漏氨（立式、卧式、蒸发式冷凝器） 冷凝器漏氨后，如压缩机处于运行状态，应立即切断压缩机电源，迅速关闭所有高压桶均压阀和其它所有冷凝器均压、放空气器阀，然后关闭冷凝器的进气阀、出液阀。工艺允许时可以对事故冷凝器进行减压。
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