石春發(fā)

（云南云天化紅磷化工有限公司，云南 開(kāi)遠(yuǎn) 661600）

云南云天化紅磷化工有限公司（以下簡(jiǎn)稱公司）液氨罐區(qū)共有4 個(gè)液氨球罐。其中2 個(gè)單罐全容積均為400 m3，稱為1#、2#球罐，于1992 年投用；另外2個(gè)單罐全容積均為1 000 m3，稱為3#、4#球罐，于2001年投用。原所有球罐的安全閥均無(wú)放空吸收裝置，整個(gè)罐區(qū)構(gòu)成了一級(jí)重大危險(xiǎn)源?！妒突て髽I(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50160—2018）中5.5.10 規(guī)定：“氨的安全閥排放氣應(yīng)處理后放空”。公司液氨球罐必須增加安全閥排放氣氨吸收處理系統(tǒng)，為此公司針對(duì)液氨球罐放空氣回收做了改造，筆者對(duì)此次改造做簡(jiǎn)要總結(jié)。

1 改造方案選擇

1.1 液氨球罐概況

公司2 個(gè)1 000 m3液氨球罐的設(shè)計(jì)壓力均為1.76 MPa，每個(gè)球罐設(shè)置2 只安全閥，安全閥的口徑為DN100，整定壓力（ps）為1.70 MPa，回座壓力為1.445 MPa。2個(gè)400 m3液氨球罐的設(shè)計(jì)壓力均為1.57 MPa，每個(gè)球罐設(shè)置2只安全閥，安全閥的口徑為DN80，整定壓力1.55 MPa，回座壓力為1.318 MPa。以上安全閥放空均直接排放在大氣中。

1.2 安全閥排放量計(jì)算

因4 個(gè)液氨球罐使用時(shí)間比較長(zhǎng)，找不到安全閥排放量相關(guān)資料，因此本次改造最大的難點(diǎn)為安全閥排放能力的計(jì)算。為確定安全閥排放氣吸收裝置能力，對(duì)4 個(gè)球罐的單個(gè)安全閥的排放量進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)《壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)》［1］3-8-4計(jì)算公式計(jì)算安全閥的排放能力Ws：

安全閥銘牌顯示，3#、4#球罐安全閥最小流道直徑為65 mm，1#、2#球罐安全閥最小流道直徑為50 mm，則3#、4#球罐安全閥最小排氣截面積A1=3 316.6 mm2，1#、2#球罐安全閥最小排氣截面積A2=1 962.5 mm2。

查《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)：下冊(cè)》［2］，氨氣絕熱系數(shù)k=1.313，根據(jù)《壓力容器》（GB 150—2011）［3］中安全閥氣體特性系數(shù)取值表，當(dāng)氣體絕熱系數(shù)k=1.313時(shí)，氣體特性系數(shù)C=346。

安全閥銘牌顯示，公司液氨球罐所使用的安全閥排放系數(shù)K為0.7。

3#、4#球罐安全閥的排放壓力pd1= 1.1ps+ 0.1 MPa = 1.97 MPa，1#、2#球罐安全閥的排放壓力pd2=1.805 MPa。

查《壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)》壓縮系數(shù)Z圖可得Z= 0.77。取排放壓力1.7 MPa 下氨的飽和溫度40 ℃計(jì)算（T=313 K）。

3#、4#球罐單個(gè)安全閥的排放能力按（1）式計(jì)算：

Ws1= 7.6×10-2×3 316.6×346×0.7×1.97×［17/（0.77×313）］1/2kg/h=31 941.75 kg/h。

1#、2#球罐單個(gè)安全閥的排放能力按（1）式計(jì)算：

Ws2= 7.6×10-2×1 962.5×346×0.7×1.805×［17/（0.77×313）］1/2kg/h=17 317.54 kg/h。

1.3 吸收水量的確定及排水設(shè)計(jì)

根據(jù)事故發(fā)生概率，本吸收裝置只考慮收集處理體積最大的球罐單個(gè)安全閥起跳時(shí)的排放量，即1 000 m3球罐安全閥排放量。根據(jù)1.2節(jié)計(jì)算結(jié)果排放量約為32 000 kg/h，根據(jù)氨在水中的溶解及放熱情況計(jì)算，事故時(shí)理論需要水量為356 m3/h?？紤]事故時(shí)放空較為激烈以及吸收效率，設(shè)計(jì)事故時(shí)實(shí)際供水量為理論需要水量的1.2倍，按420 m3/h供給考慮。

洗滌水溫度按20 ℃計(jì)算，在此工況下排水溫度約50 ℃，w（NH3）約5.2%。此氨水無(wú)法回收，因此設(shè)計(jì)為事故時(shí)排放的廢水，經(jīng)過(guò)地溝，送至全廠事故水池處理。

1.4 吸收流程及主要設(shè)備尺寸

根據(jù)計(jì)算結(jié)果和實(shí)際情況，本次改造采用兩級(jí)洗滌，一級(jí)為文丘里洗滌，二級(jí)為填料塔洗滌。事故時(shí)液氨球罐安全閥排放氣先進(jìn)入文丘里吸收器，部分氣氨被吸收后再進(jìn)入氣氨吸收塔，吸收后排至大氣。每個(gè)液氨球罐安全閥后設(shè)置一個(gè)壓力表作為啟動(dòng)裝置，工藝水上水管設(shè)置氣動(dòng)閥以及手動(dòng)旁路，氣動(dòng)閥與每個(gè)液氨球罐安全閥后設(shè)置的壓力表聯(lián)鎖，當(dāng)液氨球罐安全閥開(kāi)啟時(shí)，氣動(dòng)閥開(kāi)啟，工藝水分別進(jìn)入文丘里吸收器和氣氨吸收塔，噴淋吸收氨后的稀氨水排至污水地下管，送至公司污水處理，具體流程見(jiàn)圖1。

圖1 液氨球罐安全閥排放氣吸收流程

按照規(guī)范要求，氣氨吸收塔吸收后排放口高度須高于液氨球罐頂部安全閥出口3 m，該區(qū)域球罐最高點(diǎn)約16 m，因此吸收塔排放口距地面高度定為25 m。該吸收裝置的主要設(shè)備規(guī)格及材質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 主要設(shè)備一覽表

1.5 改造后系統(tǒng)運(yùn)行方式

4 個(gè)球罐安全閥回收管線上均設(shè)有壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，只要其中一個(gè)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力達(dá)到0.1 MPa，氣氨回收聯(lián)鎖動(dòng)作，吸收裝置工藝水管切斷閥打開(kāi)；當(dāng)球罐壓力降低至安全閥回座壓力時(shí)，安全閥關(guān)閉后，手動(dòng)復(fù)位氣動(dòng)蝶閥聯(lián)鎖，上水蝶閥關(guān)閉，聯(lián)鎖恢復(fù)投用狀態(tài)。

當(dāng)壓力排放至安全閥復(fù)位壓力時(shí)，安全閥未復(fù)位，需要手動(dòng)關(guān)閉事故球罐頂部安全閥根部截止閥，更換安全閥。直至手動(dòng)復(fù)位氣動(dòng)蝶閥聯(lián)鎖，上水蝶閥關(guān)閉，聯(lián)鎖恢復(fù)投用狀態(tài)。

當(dāng)向吸收塔排放氣氨，未達(dá)到壓力聯(lián)鎖動(dòng)作值時(shí)，手動(dòng)打開(kāi)氣動(dòng)蝶閥旁路閘閥，洗滌吸收氣氨。

2 結(jié)語(yǔ)

采用增加吸收塔方式回收事故狀態(tài)下氣氨，理論和實(shí)踐上可行，符合公司液氨球罐實(shí)際狀況。公司液氨球罐加裝氣氨吸收裝置后，增加了公司的安全應(yīng)急設(shè)施，降低了安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，因此是十分有必要的。