浅谈氨制冷系统中液氨储罐的安全措施

马燕惠 李世鹏

摘  要：在现代化工生产过程中，部分工艺需要在低温环境下开展，所以对于化工企业来讲就需要有较高水平的制冷工艺。氨制冷系统具有较强的制冷效果，非常适合应用于化工行业中，但是同时氨制冷系统也存在着一些安全隐患。基于此，该文以某项目为例，对氨制冷系统中液氨储罐的安全措施展开了分析和探讨，旨在为同行业工作人员提供一些参考和借鉴。

关键词：液氨储罐  仪表与阀门  DCS控制系统  SIS安全仪表系统  安全

中图分类号：TQ05   文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）06（b）-0226-02

近年来，很多化工企业都制造了对应的冷冻系统，以便于满足了生产要求。制冷系统通常使用氨作为制冷剂。氨是一种具有良好的热力学性质的理想的自然冷媒。氨的毒性等级为2级，对人类的危害主要表现在对呼吸道的刺激以及腐蚀上。当工作人员被高浓度的氨直接接触时，接触部位会引起碱性化学性灼热伤害，氨也可能引起深呼吸道及肺损伤。因此，在化工升级生产过程中必须要重视生产安全，氨制冷系统也是如此。

1  液氨储罐的作用

该文以某项目氨制冷系统为例，通过运用压缩机至蒸发式冷凝器冷凝下来的低温液氨流入液氨储罐，冷源由液氨储罐来进行提供，以便于能够达到生产所需要的低温环境，由此可知在氨制冷系统中液氨储罐起着非常重要的作用。

2  液氨储罐上仪表及控制阀门的设置

2.1 温度仪表的设置

实际生产中，液氨储罐的温度仪表为TU0031，能够对液氨储罐上的温度进行实时监测和显示，以便于可以使得相关工作人员能够及时地对仪表温度进行记录并对比;温度传感器TE0001用来对液氨储罐上部的超高温度进行检测，同时还具备着报警功能;温度传感器TE0005，用来对液氨储罐下部的温度进行实时监控;温度传感器TE0006，用来对液氨储罐整体温度进行检测，改仪表具备温度指示、高温警告和连锁控制功能，用在DCS控制系统中。

2.2 压力仪表的设置

压力计PU 0035被安装与液氨储罐上，该仪表可以明确地使工作人员看到液氨储罐的压力状况，从而使得相关工作人员能够及时地对仪表压力进行记录并对比;温度传感器PT0001用来对液氨储罐上部的高压进行检测，同时还具备着报警功能;温度传感器PT0002，用来对液氨储罐高压进行实时监控;温度传感器PT0003，用来对液氨储罐整体压力进行检测，改仪表具备压力指示、高温警告和连锁控制功能，用在SIS控制系统中。

2.3 液位仪表的设置

液位传感器LT0001被安装与液氨储罐上，该仪表可以明确地使工作人员查看液氨储罐的液位状况，从而使得相关工作人员能够及时地对仪表液位进行记录并对比;液位传感器LT0001用来对液氨储罐液位进行检测，同时还具备着高液位报警功能;现场液位计LG，用来对液氨储罐液位高低状况进行实时监控，可以便于相关工作人员进行比较。

2.4 控制阀门的设置

在液氨储罐中设置有两级阀门，分别为手动和气动，为了进一步提升其安全性，还应该为其配备紧急泄氨器。我们都知道，液氨储罐是一种压力设备，为了保障储罐的安全还应该设置有安全阀，安全阀的设置要符合国家相关标准要求。

3  DCS控制系统和SIS安全仪表系统

3.1 温度报警系统

根据相关必要条件，温度警报系统可分割成至少两个级。第一级的警报阈值是通常的工作温度的上限。液氨储罐系统的通常工作温度为30℃～35℃。根据相关规定，第一级的阈值与绝对压力Pt对应，为T=35℃。Pt=1.38MPa。第二级别是第一级别警告阈值的1.25～2倍，第二级别警告阈值T2=（1.25-2）T1。该项目是T2=1.25T1，即T2=43.75C，满足规定要求，同时可以满足规范要求低于介质的闪点或燃点。

当液氨储罐系统的温度达到第一警报阈值T1=35℃时，检测到的温度信号经由槽主体的温度传感器TE0006被发送到DCS控制系统。DCS控制系统发出警报信号，并按顺序在冷却喷雾系统上打开空气压电磁控制阀XV0004，以喷雾冷却。当液体氨储罐系统的温度到达第二层时，喷雾温度下降。在警报阈值T2=43.75C时，检测到的温度信号经由槽主体上的温度传感器TE 0001变换为电信号，传送到SIS安全装置系统。SIS安全装置在液体氨储罐上的空气压电磁控制阀XV0001-XV0002和XV0003被关闭时，即液体氨储罐的管道上的所有空气式电磁控制阀被关闭并被互锁时，发送警报信号，关闭连接上下游的通道。

3.2 压力报警系统

压力警报系統必须根据相关要求设置至少两个级别。第一级警报阈值是正常工作压力的上限。该项目中液体氨储罐系统的正常工作压力Pc在1.19MPa～1.38MPa之间，第一级警报阈值为P1=1.38MPa。第二级是容器的设计压力8000。该项目中液体氨气罐的设计压力为Ps=21.10MPa，P2=80%，Ps=11.68MPa。警告阈值低于安全阀的设置值，以满足相关规范要求。

当液氨储罐系统的压力达到第一警报阈值P1=1.38 MPa时，经由储罐主体的压力传感器PT0001向DCS控制系统传输所检测的压力信号。DCS控制系统在冷却喷雾系统上打开空气压电磁控制阀XV0004，以便发出警报信号并喷雾冷却，并且液氨储罐系统的压力达到第二级报告。当警告阈值P2=1.68MPa时，通过储罐主体上的PT0002或PT0003压力传感器将检测到的压力信号传送到SIS安全装置系统。SIS安全仪器系统发出警报信号，并在联动的液体氨气罐上同时关闭气压电磁控制阀XV0001、XV0002和XV0003。上游和下游流处理装置的阀门连锁关闭。

3.3 液位报警系统

根据相关要求，液面警报装置应高、低位至少各设置一级，并将警报阈值分别设定高位限以及低位限。本项目中液氨储罐的直径为d=2600mm，规定最大液面水平时，对应的储罐容积在8000以下。因此，计算超高液面级别的警告阈值为H0=1900mm。高液面水平的警告阈值为H1=1500mm，低液面水平为H2=500mm。当液氨储罐系统的液面级别达到高级别警报阈值H或低级别警报阈值H2时，液面传感器LT0001将检测出的液面信号转换为电信号，发送到DCS控制系统。当液面传感器LT0002将检测到的液面级别信号转换为电信号并将警报信号发送到SIS安全装置系统时，液氨储罐系统的液面级别达到超高级别的警报阈值H0，同时，SIS安全仪器系统关闭了液体氨气储存罐上的气压电磁控制阀XV0001、XV0002和XV0003，关闭上下游工艺装置。

3.4 有毒气体报警系统

依据我国相关规范和要求，有毒气体报警系统最少需要设定两个级别，第一级报警阈值的最高允许浓度为75%，但是如果设置的报警仪表灵敏度较低，无法达到检测要求，那么第一级报警的阈值可以根据实际情况进行调整，但是调整的前提是既要能够避免中毒事故的发生，同时也要能够发出报警指令，所以该项目中氨的报警阈值设置成22.5mg/m?，能够达到相关要求;第二级报警阈值通常都设置为最高允许浓度的2～3倍，所以该项目中第二级报警阈值设置成50mg/m?，也可以满足相关需求。

4  结语

综上所述，液氨制冷系统中必须要注重液氨储罐的安全，只有保证了液氨储罐的安全，才能够保障生产安全和生产效益。

参考文献

[1] 潘保安.试论液氨储罐泄漏事故模拟分析及安全对策措施[J].广东化工，2018，45（10）：154-155，160.

[2] 徐鑫.大型低温液氨罐区的安全设计[J].化工设计通讯，2018，44（8）：180-181.

[3] 赵昆玉，孙琦，谢青延.背压对液氨制冷系统用安全阀技术性能指标影响的讨论[J].中国特种设备安全，2017，33（5）：67-71.