趙海濤(河南心連心化肥有限公司 453700)

一、保冷結(jié)構(gòu)材料的選擇

保冷結(jié)構(gòu)由內(nèi)至外，按功能和層次由防銹層、保冷層、防潮層、保護(hù)層、防腐蝕及識(shí)別層組成。

1.絕熱材料

絕熱材料是一種輕質(zhì)的絕熱性能優(yōu)良的材料，常溫下導(dǎo)熱系數(shù)低于0.2W/(m·K)。

常用的絕熱材料及制品主要有：礦棉制品、玻璃棉制品、泡沫玻璃制品、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料等。

選擇保冷材料時(shí)，應(yīng)滿足以下要求：①導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.064W/(m·K)；②密度不大于200kg/m3；③抗壓強(qiáng)度不小于0.15MPa；④質(zhì)量含水率不大于1%；⑤化學(xué)性能要穩(wěn)定，對(duì)金屬不含有腐蝕作用。

在投資費(fèi)用最少、施工難度最低的原則下，采用單殼體外保冷的結(jié)構(gòu)形式，罐體保冷材料選用泡沫玻璃。泡沫玻璃是一種以磨細(xì)玻璃粉為主要原料，通過添加發(fā)泡劑，經(jīng)燒熔、發(fā)泡、退火冷卻、加工處理而成。

它具有均勻、獨(dú)立密閉的氣隙結(jié)構(gòu)，具有絕熱、防潮、防火、防腐、抗老化等性能。

2.防水材料

為了防止外部水分或水蒸氣侵入影響絕熱層的工作，保冷結(jié)構(gòu)需要敷設(shè)防潮層。防水材料應(yīng)選擇具有抗蒸汽滲透功能、防水性能和防潮性能，且吸水率不大于1%的材料。

并且化學(xué)性能穩(wěn)定，無毒、耐腐蝕，在低溫使用時(shí)不脆化、不開裂、不脫落。綜合考慮選擇聚氨酯密封膏作為防潮層材料。聚氨酯密封膏是以聚氨基甲酸酯聚合物為主要成分的單組份或雙組分的密封材料，其收縮率小、耐磨性好，接縫允許有較大幅度運(yùn)動(dòng)。

3.保護(hù)層材料與輔助材料

保護(hù)層材料應(yīng)選擇強(qiáng)度高，防水防潮、化學(xué)穩(wěn)定性好，不燃或難燃性材料。金屬保護(hù)層材料主要包括鍍鋅薄鋼板和鋁及鋁合金板，其中鍍鋅薄鋼板在作為保護(hù)層材料時(shí)得到廣泛的應(yīng)用。

二、保冷層經(jīng)濟(jì)厚度計(jì)算

保冷計(jì)算的目的是確定絕熱層的選定類別品種及其所需要的厚度。通常為了減少冷損失而需要的保冷絕熱層厚度，應(yīng)按經(jīng)濟(jì)厚度的計(jì)算方法確定。

所謂經(jīng)濟(jì)厚度，即絕熱工程絕熱后的冷損失費(fèi)用和投資的年分?jǐn)傎M(fèi)用之和為最小值時(shí)絕熱層的計(jì)算厚度。圓筒面保冷層厚度可按下式計(jì)算：

式中δ：保冷層厚度，m；fn：冷價(jià)，元/106KJ；λ：保冷材料在使用溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)，λ=0.06W/(m·K)；τ：年運(yùn)行時(shí)間，τ=8000h；ta：環(huán)境溫度，ta=5℃；t：設(shè)備的外表面溫度，t=-33.3℃；an：保冷層外表面對(duì)周圍空氣的換熱系數(shù)，W/(m2·K)；Pi：保冷結(jié)構(gòu)的單位價(jià)格，Pi=500元/m3；D0：設(shè)備外徑，D0=19.5m；D1：保冷層外徑，m；S—投資償還年分?jǐn)偮?，S=0.264。

1.熱價(jià)計(jì)算

式中：PF：煤價(jià)，PF=220元/噸=0.22元/kg；qF：熱值，qF=0.0186×106KJ/kg；ηB：熱效率，ηB=0.75；C1：工況系數(shù)，C1=1.4；C2：熵值系數(shù)，C2=1.0。計(jì)算得到熱價(jià)為22.1元/106KJ。

2.保冷層外表面對(duì)周圍空氣的換熱系數(shù)

式中Vw：歷年平均風(fēng)速，地區(qū)年平均風(fēng)速為3～4m/s，取Vw=3.5=m/s。計(jì)算得到換熱系數(shù)為13.55W/(m2·K)。

3.保冷層經(jīng)濟(jì)厚度

三、液氨儲(chǔ)罐管理安全方面

1.為防止高溫超壓，液氨儲(chǔ)罐區(qū)應(yīng)建有擋棚，每個(gè)儲(chǔ)罐應(yīng)該安裝自動(dòng)噴淋水裝置，使儲(chǔ)罐的溫度與壓力保持穩(wěn)定。

2.液氨儲(chǔ)罐區(qū)四周應(yīng)裝上防護(hù)欄，防止閑雜人等隨意出人。液氨儲(chǔ)罐區(qū)的出人口處及四周要懸掛醒目的安全警示牌、液氨安全周知牌，提高公眾認(rèn)知應(yīng)急能力。液氨儲(chǔ)罐區(qū)臨界量為10t，而通常電解金屬錳企業(yè)任何一個(gè)液氨儲(chǔ)罐的儲(chǔ)量都大于10t，屬于重大危險(xiǎn)源，如果讓閑雜人員隨便出人，會(huì)存在諸多的安全隱患。

3.液氨儲(chǔ)罐的檢驗(yàn)、安裝、使用等應(yīng)符合《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》和有關(guān)規(guī)定的要求，同時(shí)要保證質(zhì)量，加強(qiáng)管理。各種安全附件如安全閥、壓力表、液位計(jì)、溫度計(jì)必須做好維護(hù)保養(yǎng)，保證設(shè)備安全運(yùn)行。此外，應(yīng)實(shí)行定期檢驗(yàn)制度，安全閥一般每年至少檢驗(yàn)一次，壓力表和溫度表應(yīng)按計(jì)量部門規(guī)定的期限校驗(yàn)，保證其有效性。

4.電解金屬錳企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢液因?yàn)楹写罅康乃嵝猿煞?，揮發(fā)出來的廢氣具有強(qiáng)烈的腐蝕性，所以在工藝流程設(shè)計(jì)上，液氨儲(chǔ)罐區(qū)不要靠近廢液溝，更不要靠近廢液池，以免加速設(shè)備管路及各種閥門開關(guān)的腐蝕。液氨儲(chǔ)罐區(qū)內(nèi)的管道、閘閥必須定期或不定期地進(jìn)行巡查、點(diǎn)檢，定期上漆防腐，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

5.氨是一種有毒氣體，排放到空氣中，容易污染環(huán)境，造成人體傷害。因?yàn)榘币兹苡谒?，所以液氨?chǔ)罐的排氣管應(yīng)該接人水中，這樣做既可以避免污染環(huán)境、傷害人體，生成的氨水還可以回收利用。

6.液氨儲(chǔ)罐區(qū)要嚴(yán)格執(zhí)行動(dòng)火審批制度。必須要?jiǎng)踊鸬囊喊眱?chǔ)罐，要確保管道或罐體內(nèi)無殘留氨氣，通常可向管道或罐體注人清水沖洗，再放空，直到用氨氣濃度檢測儀檢測合格后方可動(dòng)火。

7.液氨儲(chǔ)罐裝載量不得超過罐體容積的90%。為防止液氨儲(chǔ)罐內(nèi)氣體受熱膨脹爆炸，液氨儲(chǔ)罐不應(yīng)充裝滿罐。

8.成立應(yīng)急指揮領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)，配備專職或兼職的應(yīng)急救援隊(duì)伍，分工職責(zé)明確，保證通信暢通。配備足夠的應(yīng)急設(shè)備器材，并定時(shí)檢查和維護(hù)保養(yǎng)，以保證應(yīng)急設(shè)備器材的有效性。

制定詳細(xì)的液氨泄漏事故應(yīng)急預(yù)案并定期進(jìn)行演練。應(yīng)急預(yù)案制定后，應(yīng)對(duì)相關(guān)員工和周邊的人群進(jìn)行教育培訓(xùn)，使他們了解液氨潛在的危險(xiǎn)性和對(duì)人體健康的危害性，掌握必要的自救知識(shí)，了解預(yù)先指定的主要及備用疏散路線和集合地點(diǎn)，了解各種警報(bào)的含義及應(yīng)急處置辦法。

9.應(yīng)急處置。發(fā)生少量液氨泄漏。撤退區(qū)域內(nèi)所有人員，并立即隔離150m，嚴(yán)格限制人員出人，切斷火源，作好事故現(xiàn)場緊急警戒。處置人員要防止吸人蒸氣，防止接觸液體或氣體。處置人員應(yīng)使用呼吸器，開霧狀水對(duì)漏點(diǎn)噴淋，防止氨氣外漏。禁止進(jìn)人氨氣可能匯集的局限空間，并加強(qiáng)通風(fēng)。

在保證安全的情況下堵漏，可用砂土、蛙石等惰性吸收材料收集和吸附泄漏物。收集的泄漏物應(yīng)放在貼有相應(yīng)標(biāo)簽的密閉容器中，以便廢棄處理。大量液氨泄漏。疏散場所內(nèi)所有人員，并向上風(fēng)向(逆風(fēng)向)轉(zhuǎn)移。泄漏處置人員應(yīng)身穿防護(hù)服，戴呼吸設(shè)備，同時(shí)盡可能切斷泄漏源并及時(shí)控制危險(xiǎn)源，應(yīng)用噴淋系統(tǒng)及消防栓對(duì)泄漏部位進(jìn)行噴淋，使液氨及時(shí)溶于水，避免事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大。

四、結(jié)論

液氨的儲(chǔ)存方式一般選擇低溫常壓工藝，因此在設(shè)計(jì)過程中首先根據(jù)儲(chǔ)罐的容量確定儲(chǔ)罐的高度和內(nèi)徑，然后選定保冷結(jié)構(gòu)各層的材料，并計(jì)算保冷層的經(jīng)濟(jì)厚度。

1.保冷層材料

(1)因?yàn)榫哂薪^熱、防潮、防火、抗老化等性能，因此選擇泡沫玻璃作為絕熱材料。

(2)化學(xué)性能穩(wěn)定，無毒、耐腐蝕，在低溫工況下使用時(shí)不脆化、不開裂、不脫落，因此選擇聚氨酯密封膏作為防潮層材料。

(3)鍍鋅薄鋼板強(qiáng)度高，防水防潮、化學(xué)穩(wěn)定性好、不易燃，可作為保護(hù)層材料。復(fù)合保護(hù)層材料較為常用的是玻璃纖維布。

2.保冷層經(jīng)濟(jì)厚度

熱價(jià)計(jì)算結(jié)果為22.1元/106KJ，冷價(jià)計(jì)算結(jié)果為57.15元/106KJ，保冷層外表面對(duì)周圍空氣的換熱系數(shù)13.55W/(m2·K)，保冷層經(jīng)濟(jì)厚度最后計(jì)算結(jié)果為100毫米，儲(chǔ)罐外徑達(dá)到20.7米。進(jìn)行保冷后的液氨儲(chǔ)罐，能夠滿足液氨在零下33.3℃的低溫環(huán)境中常壓儲(chǔ)存的要求。

[1]GB50264.工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].1997：6-8.

[2]秦景娜，佟富維.低溫液氨儲(chǔ)罐的保冷設(shè)計(jì)[J].化工設(shè)備及管道，2001(4)19-20.