论文部分内容阅读
摘 要：福清核电站二回路系统采用全挥发（氨+联氨）处理，减缓二回路腐蚀，保障设备安全、可靠稳定性运行。。二回路系统原设计用液氨配制氨水，通过加氨储罐、加药泵加至二回路系统。文章从分析了液氨钢瓶配制氨水溶液存在的薄弱环节，给出了应对的优化策略，给其他电厂液氨钢瓶使用技改替代提供借鉴意义。
关键词：液氨;氨水;优化
1.前言
随着我国核电事业的发展，核电厂的安全运行显得尤为重要。福清核电二回路系统通过加氨的方式调节pH，减缓二回路腐蚀，保障设备安全、可靠稳定性运行。为便于储存和运输，工业上通常采用常温高压或低温加压的方式将氨液化，液氨的化学性质表现为水溶液呈碱性。液氨遇热、明火等难以点燃，其危险性较低，但氨和空气混合物达到16 %～25 %浓度范围时遇明火会燃烧和爆炸，福清核电同样采样液氨气化方式配制氨水溶液。
氨气经呼吸道侵入人体，对粘膜和皮肤有碱性刺激及腐蚀作用，可造成组织溶解性坏死，高浓度时可引起反射性呼吸停止和心脏停搏。眼晴接触液氨或高浓度氨气可引起灼伤，严重者可发生角膜穿孔。皮肤接触液氨可致灼伤。当空气中氨浓度达700 mg/m3时，人体吸入30 min即可中毒，浓度达到1750～4500 mg/m3时，可危及生命[1]。
2013年6月3日，吉林省德惠市宝源丰禽业有限公司因氨气泄漏爆炸，导致121人死亡，76人受伤，17234 m2 主厂房及主厂房内生产设备被损毁，直接经济损失1.82亿元[2];2013年8月31日，上海市宝山区上海翁牌冷藏实业有限公司发生液氨泄漏，造成15人死亡，25人不同程度受伤[3]。
安全放第一位的核电厂，通过技改优化由液氨改为氨水储罐的配药方式已迫在眉睫，文章通过分析现有液氨加药方式不足，提出技改增加非能动加氨存储设备，以降低现场加氨导致的安全风险，保障现场安全稳定运行。通过技改实际，保障现场设备安全性。
2.福清核电厂二回路加氨装置的设置
M310型压水堆核电站二回路化学添加剂注入系统（SIR）设计上使用纯度为99.6%的液氨来配制浓度为3%-5%的氨水溶液。供货厂家通过供货液氨钢瓶到现场，化学人员联系叉车卸载液氨钢瓶，将空液氨钢瓶叉回厂家装货物。
氨水配制过程为：化学人员需穿戴全面罩，防护服更换新的液氨钢瓶，先开启液氨钢瓶瓶阀，再打开氨溶液箱氨气管电动球阀，开启液氨钢瓶喷淋水球阀，喷淋液氨钢瓶外壁加快液氨钢瓶内氨气蒸发的速度。氨气经管道通入注满除盐水的氨溶液箱中，完成3%-5%的氨水溶液配制过程。现场使用存在以下几个方面问题：
液氨钢瓶的使用存在重大安全风险。电站设计上共存储6个高压液氨钢瓶，每个液氨钢瓶重约800kg（液氨净重400kg），充压3MPa.a。液氨钢瓶更换时，使用房间内起重量为1t的单轨吊，两名起重人员配合。高压液氨使用是重大风险源。严重情况下，可能出现氨气爆炸及人身伤害的后果。
氨气泄漏事故状态下无缓解措施，威胁机组安全稳定运行。一旦出现不可控的氨气泄漏，工作人员将无法及时更换氨气钢瓶，可能导致核电厂二回路给水系统无法及时注入氨水溶液而停机。福清核电曾经出现过液氨钢瓶出口阀无法关严，导致只能讲液氨钢瓶气体全部排出更换。
液氨使用浪费率高。在实际使用中，由于液氨钢瓶使用的是压力差加药原理，钢瓶中必须保持一定的压力，否则水溶液可能从配制罐向液氨钢瓶回流。随着药品的使用，钢瓶压力逐渐降低，最终400kg的液氨只能有效利用350kg，有约10%的药品无法使用。
配药时间长，工作效率低。使用液氨钢瓶进行氨溶液配制，每罐3%-5%浓度的氨水溶液配药时间平均为2h，耗时较长，并且随着液氨钢瓶压力的下降，配药速率持续下降。
加药间虽然每日巡检，且配置了氨气报警仪器，氨气喷淋装置，但是设备泄漏带来的风险及经济损失无法估量。
3.福清核电厂二回路加氨装置的优化
為解决液氨带来的安全问题，福清核电厂通过分析论证并结合核电厂现场设备布置情况，设计了一套二回路给水非能动加氨设备。将非能动理念应用到氨水配制过程中，取消原有压力差原理的高压钢瓶加药方式，新增两个氨水转运箱，将高压液氨钢瓶更换为贮存浓度17%的氨水原液转运箱。该转运箱采用高位布置，在配制过程中利用重力原理自动流入配药计量箱中。
转运箱使用316L不锈钢材质，其中氨水转运箱为2个容积为5m3的罐体转运箱与配药计量箱高位差2m，实现氨水通过重力流入计量箱。
每个转运箱配套设置1个磁翻板液位计，1个对空呼吸阀（氨气吸收），1个进药阀，1个出药阀以及1个排污阀。进药管道使用DN25的304不锈钢管，出药管及排污管使用DN32的不锈钢管。
供货厂家用槽车运输17%的氨水溶液，车上配制车载泵，现场提供电源。整个氨水管线采用不锈钢包裹聚四氟乙烯，法兰连接。有效保障氨水卸载安全性。最终现场设计施工见流程图。
4.二回路非能动加氨装置效果
福清核电1-4号机组相继完成了非能动加氨设备的安装使用，现场使用效果良好。相比于原液氨钢瓶加药方式，产生了良好的经济效益：
用17%的氨水替代彻底消除了高压液氨钢瓶使用带来的重大安全风险，同时两个5立方的储运罐体，也保障现场生产的需要;
使用重力原理加药，保障氨水全部得到使用，药品浪费量为0，节约了成本;
改造之后氨水溶液平均配药时间由2h降低为0.25h，显著提升了生产效率。
5.结语
福清核电有限公司二回路加氨系统由液氨改为氨水，彻底消除了液氨使用带来的安全风险。
非能动加氨设备的使用，能满足现场使用要求，可推广到其他电厂。
参考文献：
[1]邹志红，云逸，王惠文.两阶段模糊法在海河水系水质评价中的应用[J].环境科学学报，2008，28（4）：799-803.
[2]国家安全生产监督管理总局. 吉林省长春市宝源丰禽业有限公司火灾爆炸事故调查报告[EB/OL].[2013-07-11].
[3]上海翁牌冷藏实业公司“8？31”重大事故追踪[N/OL].（ 2013-09-03）.中国安全生产报.
关键词：液氨;氨水;优化
1.前言
随着我国核电事业的发展，核电厂的安全运行显得尤为重要。福清核电二回路系统通过加氨的方式调节pH，减缓二回路腐蚀，保障设备安全、可靠稳定性运行。为便于储存和运输，工业上通常采用常温高压或低温加压的方式将氨液化，液氨的化学性质表现为水溶液呈碱性。液氨遇热、明火等难以点燃，其危险性较低，但氨和空气混合物达到16 %～25 %浓度范围时遇明火会燃烧和爆炸，福清核电同样采样液氨气化方式配制氨水溶液。
氨气经呼吸道侵入人体，对粘膜和皮肤有碱性刺激及腐蚀作用，可造成组织溶解性坏死，高浓度时可引起反射性呼吸停止和心脏停搏。眼晴接触液氨或高浓度氨气可引起灼伤，严重者可发生角膜穿孔。皮肤接触液氨可致灼伤。当空气中氨浓度达700 mg/m3时，人体吸入30 min即可中毒，浓度达到1750～4500 mg/m3时，可危及生命[1]。
2013年6月3日，吉林省德惠市宝源丰禽业有限公司因氨气泄漏爆炸，导致121人死亡，76人受伤，17234 m2 主厂房及主厂房内生产设备被损毁，直接经济损失1.82亿元[2];2013年8月31日，上海市宝山区上海翁牌冷藏实业有限公司发生液氨泄漏，造成15人死亡，25人不同程度受伤[3]。
安全放第一位的核电厂，通过技改优化由液氨改为氨水储罐的配药方式已迫在眉睫，文章通过分析现有液氨加药方式不足，提出技改增加非能动加氨存储设备，以降低现场加氨导致的安全风险，保障现场安全稳定运行。通过技改实际，保障现场设备安全性。
2.福清核电厂二回路加氨装置的设置
M310型压水堆核电站二回路化学添加剂注入系统（SIR）设计上使用纯度为99.6%的液氨来配制浓度为3%-5%的氨水溶液。供货厂家通过供货液氨钢瓶到现场，化学人员联系叉车卸载液氨钢瓶，将空液氨钢瓶叉回厂家装货物。
氨水配制过程为：化学人员需穿戴全面罩，防护服更换新的液氨钢瓶，先开启液氨钢瓶瓶阀，再打开氨溶液箱氨气管电动球阀，开启液氨钢瓶喷淋水球阀，喷淋液氨钢瓶外壁加快液氨钢瓶内氨气蒸发的速度。氨气经管道通入注满除盐水的氨溶液箱中，完成3%-5%的氨水溶液配制过程。现场使用存在以下几个方面问题：
液氨钢瓶的使用存在重大安全风险。电站设计上共存储6个高压液氨钢瓶，每个液氨钢瓶重约800kg（液氨净重400kg），充压3MPa.a。液氨钢瓶更换时，使用房间内起重量为1t的单轨吊，两名起重人员配合。高压液氨使用是重大风险源。严重情况下，可能出现氨气爆炸及人身伤害的后果。
氨气泄漏事故状态下无缓解措施，威胁机组安全稳定运行。一旦出现不可控的氨气泄漏，工作人员将无法及时更换氨气钢瓶，可能导致核电厂二回路给水系统无法及时注入氨水溶液而停机。福清核电曾经出现过液氨钢瓶出口阀无法关严，导致只能讲液氨钢瓶气体全部排出更换。
液氨使用浪费率高。在实际使用中，由于液氨钢瓶使用的是压力差加药原理，钢瓶中必须保持一定的压力，否则水溶液可能从配制罐向液氨钢瓶回流。随着药品的使用，钢瓶压力逐渐降低，最终400kg的液氨只能有效利用350kg，有约10%的药品无法使用。
配药时间长，工作效率低。使用液氨钢瓶进行氨溶液配制，每罐3%-5%浓度的氨水溶液配药时间平均为2h，耗时较长，并且随着液氨钢瓶压力的下降，配药速率持续下降。
加药间虽然每日巡检，且配置了氨气报警仪器，氨气喷淋装置，但是设备泄漏带来的风险及经济损失无法估量。
3.福清核电厂二回路加氨装置的优化
為解决液氨带来的安全问题，福清核电厂通过分析论证并结合核电厂现场设备布置情况，设计了一套二回路给水非能动加氨设备。将非能动理念应用到氨水配制过程中，取消原有压力差原理的高压钢瓶加药方式，新增两个氨水转运箱，将高压液氨钢瓶更换为贮存浓度17%的氨水原液转运箱。该转运箱采用高位布置，在配制过程中利用重力原理自动流入配药计量箱中。
转运箱使用316L不锈钢材质，其中氨水转运箱为2个容积为5m3的罐体转运箱与配药计量箱高位差2m，实现氨水通过重力流入计量箱。
每个转运箱配套设置1个磁翻板液位计，1个对空呼吸阀（氨气吸收），1个进药阀，1个出药阀以及1个排污阀。进药管道使用DN25的304不锈钢管，出药管及排污管使用DN32的不锈钢管。
供货厂家用槽车运输17%的氨水溶液，车上配制车载泵，现场提供电源。整个氨水管线采用不锈钢包裹聚四氟乙烯，法兰连接。有效保障氨水卸载安全性。最终现场设计施工见流程图。
4.二回路非能动加氨装置效果
福清核电1-4号机组相继完成了非能动加氨设备的安装使用，现场使用效果良好。相比于原液氨钢瓶加药方式，产生了良好的经济效益：
用17%的氨水替代彻底消除了高压液氨钢瓶使用带来的重大安全风险，同时两个5立方的储运罐体，也保障现场生产的需要;
使用重力原理加药，保障氨水全部得到使用，药品浪费量为0，节约了成本;
改造之后氨水溶液平均配药时间由2h降低为0.25h，显著提升了生产效率。
5.结语
福清核电有限公司二回路加氨系统由液氨改为氨水，彻底消除了液氨使用带来的安全风险。
非能动加氨设备的使用，能满足现场使用要求，可推广到其他电厂。
参考文献：
[1]邹志红，云逸，王惠文.两阶段模糊法在海河水系水质评价中的应用[J].环境科学学报，2008，28（4）：799-803.
[2]国家安全生产监督管理总局. 吉林省长春市宝源丰禽业有限公司火灾爆炸事故调查报告[EB/OL].[2013-07-11].
[3]上海翁牌冷藏实业公司“8？31”重大事故追踪[N/OL].（ 2013-09-03）.中国安全生产报.