火電廠SCR脫硝系統(tǒng)液氨泄露的環(huán)境風(fēng)險評價

楊 晨 龐俊磊

南京博環(huán)環(huán)保有限公司

1.液氨的相關(guān)概論

氨的化學(xué)式為NH3，氨在常態(tài)下呈現(xiàn)氣體狀態(tài)，無色且?guī)в袧庵氐拇碳ば詯撼魵馕?。氨氣的分子量為l7.03，沸點為-33.5℃，熔點為-77.7℃，自燃點為651℃，其密度比空氣略小。氨氣通過冷卻、壓力下就會發(fā)生液化并放出熱量。液氨密度為0.639g/cm3也極易被氣化，只要減小壓力就會吸收熱量快速蒸發(fā)。氨即使處于正常溫度下具有一定的揮發(fā)性、腐蝕性，一旦與空氣發(fā)生接觸易發(fā)生爆炸，在高溫條件下更容易發(fā)生燃燒爆炸。氨對人體的心臟有著強烈的刺激，液氨會灼傷人體的皮膚與眼睛，也可引發(fā)中毒性肺氣腫、劇烈咳嗽、呼吸窘迫、休克等病癥，液氨位列危險化學(xué)品名錄。

2.液氨泄漏產(chǎn)生的危害分析

在火電廠的生產(chǎn)中對于液氨保存提出了更高的要求，不僅需要較高的壓力避免發(fā)生蒸發(fā)，還需要可靠的運輸來保障安全性，因而需通過液氨槽車進行運輸，利用液氨儲罐對其進行保存。如果在液氨儲存?zhèn)}庫中發(fā)生泄漏，伴隨蒸氣在空氣中傳輸擴散及發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程，將會對有關(guān)區(qū)域作業(yè)人員、居民及其它人員構(gòu)成威脅，會對各有關(guān)環(huán)境圈層造成污染，還有可能進一步引發(fā)火災(zāi)及爆炸事故等。

圖1：SCR脫硝流程示意圖

3.火電廠SCR脫硝系統(tǒng)液氨泄漏的環(huán)境風(fēng)險評價

(1)液氨泄漏情況分析。本次研究主要通過某大型火電廠SCR脫硝系統(tǒng)液氨泄漏進行了分析，并對可能波及的范圍內(nèi)進行評估，同時針對其中問題制定科學(xué)、有效的解決對策。此火電廠安放了兩個160m3的液氨儲罐，其儲存量最高可達263噸。

(2)源項分析。以液氨儲罐發(fā)生泄漏時間為10min計算；通過《建設(shè)項目環(huán)境風(fēng)險評價技術(shù)導(dǎo)則》極少的模型對泄漏量進行計算；源強。

儲罐最常出現(xiàn)泄漏的位置主要在罐身邊緣交接處，當(dāng)線路故障或閥門受損造成液氨泄漏時，儲罐泄漏的孔徑為1cm，且泄漏位置與液面相差1.2m，相關(guān)人員須保證在lOmin之內(nèi)作出反應(yīng)。按照導(dǎo)則中的規(guī)定液氨通過小孔泄漏的基本公式來計算其源強：，其中Ql代表液體泄漏速度，單位kg/s；Cd表示液體泄露系數(shù)，取值0.64；A表示裂口面積，單位m2，液氨輸送管道的內(nèi)徑為8.7cm，根據(jù)管道20%破裂計算；p表示液體泄露密度，取值616kg/m3；P表示容器內(nèi)介質(zhì)壓力，設(shè)計值為1.6MPa；P0表示環(huán)境壓力，取標(biāo)準(zhǔn)氣壓值1.01325x105Pa；g表示重力加速度，取值9.8m/s2；h表示裂口之上液位高度，取值1m。通過計算得出液氨泄漏強度為2.743kg/s，而10min內(nèi)可能達到的泄漏量為1646kg。

(3)液氨泄露的環(huán)境風(fēng)險評價分析。通過導(dǎo)則規(guī)定的要求進行分析，利用多煙團疊加模式，計算公式為：

分別以D類穩(wěn)定度U10=3.6m/s(平均風(fēng)速)、B穩(wěn)定度U10=0.5m/s(小風(fēng))2.2m/s來評估液氨泄漏的濃度。當(dāng)天氣為D類條件下，發(fā)生泄漏事故5min后，液氨下風(fēng)向軸線濃度先快速增大后不斷降低，最大落地濃度為1300171mg/m3，于下風(fēng)向7.8m處，當(dāng)液氨泄漏后下風(fēng)向涉及最大范圍達到527.6m。當(dāng)天氣為B類條件下，發(fā)生泄漏事故5min后，液氨下風(fēng)向軸線濃度先快速增大后不斷降低，最大落地濃度為3449849mg/m3，于下風(fēng)向0.5m處，當(dāng)液氨泄漏后下風(fēng)向涉及范圍達到82.9m，影響程度沒有超出規(guī)定范圍。

4.火電廠液氨泄漏風(fēng)險防范對策

(1)液氨儲罐區(qū)。對于液氨儲罐的選擇必須要經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢測，然后在按照規(guī)范的要求進行合理的安裝；在儲罐邊緣連接處應(yīng)用有效的防腐材料，從而確保焊接處的封閉性；可在液氨儲存?zhèn)}庫內(nèi)安裝監(jiān)控系統(tǒng)和報警系統(tǒng)，并在其周圍設(shè)置圍護或沖水系統(tǒng)，從而減少對環(huán)境造成的破壞；對于儲存設(shè)備進行有效的監(jiān)測和維護，避免設(shè)備存在故障。

(2)液氨運輸。由于液氨屬于高危有害物質(zhì)，所以對其的運輸必須要給與高度的重視，按照相關(guān)部門頒布的《化學(xué)危險物品安全管理條理》、《道路危險貨物運輸管理規(guī)定》嚴(yán)格遵循其中條例對化學(xué)危險品進行妥當(dāng)?shù)墓芾怼?/p>

5.火電廠液氨泄漏風(fēng)險應(yīng)急預(yù)案

為了防止危險事故的出現(xiàn)，火電廠需要制定科學(xué)、有效的環(huán)境風(fēng)險應(yīng)急預(yù)案，從而保證火電廠各個部門都能夠團結(jié)一致、相互協(xié)作、按部就班的進行事故救援工作。當(dāng)突發(fā)事件發(fā)生時，需要立即進行環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測，并根據(jù)檢測的結(jié)果對附近的居民進行疏散；在條件允許的情況下，可在火電廠附近安放警報裝置，并在合適的位置安放風(fēng)向標(biāo)與風(fēng)袋；在事故發(fā)生時可保證區(qū)域內(nèi)的人員在15min內(nèi)撤離；對于火電廠所處的區(qū)域進行合理規(guī)劃，減少周圍居住人口的增長，從而減少雙井突發(fā)事件對人帶來的傷害。

結(jié)束語：

由于火電廠生產(chǎn)過程中燃料消耗較大，排放的污染物較多，已成為國家環(huán)保部門的主要監(jiān)查目標(biāo)，應(yīng)用SCR脫硝系統(tǒng)能夠起到節(jié)能減排的作用。眾所周知液氨是SCR系統(tǒng)還原劑主要成分，一旦發(fā)生泄漏非同小可，不僅會為火電廠帶來巨大的經(jīng)濟損失，還會造成較大的人員傷亡，所以對液氨泄漏進行環(huán)境風(fēng)險評價，旨在為火電廠能夠安全、可靠的運行。

[1]李慧.火電廠SCR脫硝系統(tǒng)液氨泄露的環(huán)境風(fēng)險評價[J].中國科技縱橫，2012(22)：41-41.

[2]劉翠玲，LiuCuiling.火電廠SCR脫硝工程液氨儲罐泄露風(fēng)險評價研究 [J].環(huán)境保護科學(xué)，2015，41(1)：113-116.