SNCR脫硝技術(shù)在國內(nèi)外水泥行業(yè)爐窯煙氣脫硝工程中的運(yùn)用最為廣泛。水泥爐窯SNCR脫硝系統(tǒng)還原劑主要有氨水和尿素兩種：在國內(nèi)水泥生產(chǎn)線除福建龍麟水泥、都江堰拉法基水泥等項(xiàng)目采用尿素作為還原劑外，其他水泥企業(yè)大部分采用氨水作為還原劑。

2012年10月，福建某水泥廠發(fā)生氨水爆炸事故造成2人死亡，2013年6月3日，吉林禽業(yè)有限公司液氨特大爆炸事故致119人遇難。因此，水泥脫硝系統(tǒng)使用氨水作為還原劑的系統(tǒng)安全性應(yīng)得到重視。

浙江杭州大馬水泥有限公司所在地浙江臨安，有飲用水水源地青山湖水庫。本文結(jié)合飲用水水源地保護(hù)和水環(huán)境功能區(qū)劃的相關(guān)條款，對于企業(yè)是否可以使用氨水作為還原劑，以及氨水在運(yùn)輸、貯存、使用中存在的危險(xiǎn)因素進(jìn)行全面分析，并提出安全保障措施及方案。

1氨水的理化性質(zhì)及危險(xiǎn)性

氨水是易燃、有毒且具有刺激性的危險(xiǎn)化學(xué)品，當(dāng)人體吸入低濃度氨對黏膜有刺激作用，吸入高濃度氨可造成組織溶解壞死；液氨或高濃度氨可致眼灼傷；液氨可致皮膚灼傷。氨水易分解放出氨氣，溫度越高，分解速度越快，可形成爆炸性氣氛。若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開裂和爆炸的危險(xiǎn)。SNCR采用作還原劑氨水濃度在20%~25%，沒有達(dá)到國家將氨溶液列為重大危險(xiǎn)化學(xué)品的濃度（35%<含氨≤50%），但由于存在氨水氨氣揮發(fā)體積濃度爆炸極限15%~20%的因素，對氨水系統(tǒng)需考慮防爆、防腐蝕和事故應(yīng)急救援預(yù)案。

根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》（2008），20%~25%氨水屬于危險(xiǎn)化學(xué)品；根據(jù)GB18218—2009《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識》，氨水未被劃歸為重大危險(xiǎn)源；根據(jù)《首批危險(xiǎn)化學(xué)品使用量的數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)》，氨水并未被列入名錄，未規(guī)定企業(yè)辦理“危險(xiǎn)化學(xué)品安全使用許可證”；作為使用企業(yè)，需滿足《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》(國務(wù)院令第591號)的相關(guān)儲(chǔ)存和使用條例。

2使用氨水作為還原劑的安全可行性分析

根據(jù)《浙江省飲用水源地管理?xiàng)l例》，在飲用水水源一級保護(hù)區(qū)內(nèi)，禁止建設(shè)與水源保護(hù)無關(guān)的項(xiàng)目及可能污染水源的項(xiàng)目。在飲用水水源二級保護(hù)區(qū)內(nèi)，禁止貯存、堆放可能造成水體污染的固體廢物和其他污染物。水泥爐窯SNCR脫硝存在氨泄漏污染飲用水源的危險(xiǎn)性，需遵從項(xiàng)目所在地水功能區(qū)規(guī)劃及其管理要求。

根據(jù)《浙江省水功能區(qū)、水環(huán)境功能區(qū)劃表（苕溪）》，浙江杭州大馬水泥有限公司所處板橋鄉(xiāng)，為編號苕溪11的水系，水功能區(qū)為靈溪臨安農(nóng)業(yè)用水區(qū)，水環(huán)境功能區(qū)為多功能區(qū)，現(xiàn)狀水質(zhì)為Ⅲ類，目標(biāo)水質(zhì)為Ⅲ類，并非飲用水水源保護(hù)區(qū)。浙江杭州大馬水泥使用氨水作為還原劑，不在《浙江省飲用水源地保護(hù)條例》中規(guī)定的禁止或是限定的建設(shè)項(xiàng)目范圍內(nèi)，即可以使用氨水作為還原劑。

3氨水采購、運(yùn)輸和儲(chǔ)存安全管理措施探索

3.1氨水采購運(yùn)輸管理制度的建立健全

由于項(xiàng)目鄰近飲用水水源保護(hù)區(qū)，根據(jù)《浙江省飲用水水源保護(hù)條例》第二十六條，縣級以上人民政府公安機(jī)關(guān)在劃定、調(diào)整危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸車輛通行區(qū)域或者指定劇毒化學(xué)品運(yùn)輸車輛線路時(shí)，應(yīng)當(dāng)避開飲用水水源保護(hù)區(qū)；確實(shí)無法避開的，縣級以上人民政府及其有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)按照相關(guān)規(guī)定采取相應(yīng)的安全防護(hù)措施。

為進(jìn)一步提高企業(yè)自身及與企業(yè)運(yùn)行相關(guān)的安全性措施，企業(yè)采購氨水時(shí)，在氨水供應(yīng)廠家選擇的管理上要做到：

1）氨水供應(yīng)廠家需具備“安全生產(chǎn)許可證”；

2）氨水供應(yīng)廠家需提供“危險(xiǎn)化學(xué)品公路運(yùn)輸通行證”復(fù)印件。辦理此證，氨水運(yùn)輸企業(yè)需提交的資料：《運(yùn)輸單位危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸經(jīng)營許可證》、《運(yùn)輸車輛危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸證》、《駕駛?cè)藦氖挛ｋU(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸?shù)纳蠉徺Y格證》、《押運(yùn)人員從事危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸?shù)纳蠉徺Y格證》、運(yùn)輸車輛的《行駛證》、車輛駕駛?cè)说摹恶{駛證》；

3）氨水供應(yīng)廠家按照《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》(國務(wù)院令第591號)進(jìn)行生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸，并能提供相應(yīng)的證明文件。氨水運(yùn)輸和卸載安全由氨水供應(yīng)廠家保證并提供運(yùn)輸方案，企業(yè)初審后，提交相關(guān)部門溝通確認(rèn)并予以善。

3.2氨水儲(chǔ)存管理制度的建立健全

企業(yè)在氨水儲(chǔ)存的內(nèi)部管理制度上要做到：

1）應(yīng)當(dāng)委托具備國家規(guī)定的資質(zhì)條件的機(jī)構(gòu)，對本企業(yè)的安全生產(chǎn)條件每三年進(jìn)行一次安全評價(jià)，提出安全評價(jià)報(bào)告，并將安全評價(jià)報(bào)告以及整改方案的落實(shí)情況報(bào)所在地縣級人民政府安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門備案；

2）氨水應(yīng)當(dāng)儲(chǔ)存在專用儲(chǔ)罐內(nèi)，并由專人負(fù)責(zé)管理；

3）應(yīng)當(dāng)建立危險(xiǎn)化學(xué)品（氨水）出入庫核查、登記制度；

4）氨水儲(chǔ)罐應(yīng)當(dāng)符合國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并設(shè)置明顯的標(biāo)志；

5）應(yīng)當(dāng)對氨水儲(chǔ)罐配套的安全設(shè)施、設(shè)備定期進(jìn)行檢測、檢驗(yàn)。

4氨水使用的危險(xiǎn)源分析及安全措施

4.1水泥脫硝使用氨水的主要危險(xiǎn)源分析

危險(xiǎn)主要在于氨水的泄漏，泄漏點(diǎn)主要在儲(chǔ)罐及管路管件連接處，如：

1）在充裝過程中由于操作不慎或誤操作造成泄漏；

2)儲(chǔ)罐、閥門、管道及附件因腐蝕損壞造成泄漏；

3）運(yùn)行巡視不到位或檢修質(zhì)量問題，造成設(shè)備泄漏。

另外，還有不常發(fā)生但潛在的危險(xiǎn)源，如：

1）因高溫、雷擊、過量儲(chǔ)存或其他不可抗力引發(fā)儲(chǔ)罐爆炸；

2）運(yùn)行和定期檢修工作不到位，造成氨區(qū)設(shè)備損壞，不能正常運(yùn)行；

3）運(yùn)輸槽車運(yùn)輸量超限或設(shè)備維護(hù)不當(dāng)，發(fā)生泄漏，爆炸起火。

4.2水泥脫硝安全性設(shè)計(jì)及設(shè)備配置實(shí)例介紹

以杭州大馬水泥公司為例，在安全性設(shè)計(jì)及設(shè)備配置上，采取如下措施：

1）總平面布置時(shí)，氨區(qū)遠(yuǎn)離電控室和輸煤棧道等對消防要求較高的區(qū)域，該公司氨區(qū)選取布置在靠近路邊的生料均化庫邊上，離熱輻射較大的回轉(zhuǎn)窯50m以上，離主配電室最短距離20m以上，卸氨及氨區(qū)環(huán)境通風(fēng)良好。

2）配置氨氣吸收儲(chǔ)罐，用于吸收氨水卸載時(shí)儲(chǔ)罐排空氣體中所含的NH3，采用Φ4m×13m的臥式氨水儲(chǔ)罐，容積150m3，可滿足脫硝系統(tǒng)最大耗量使用5d以上。儲(chǔ)罐設(shè)置有事故池及圍堰，地下部分尺寸為L13500mm×B5800mm×H2000mm，容積為156.6m3，地上部分為圍堰，與事故池為一體化結(jié)構(gòu)，尺寸為L13500mm×B5800mm×H300mm，事故池設(shè)置有事故排出泵，故障排除后，將氨水泵送回氨水儲(chǔ)罐，做到節(jié)約資源和不產(chǎn)生二次污染。

3）設(shè)置事故噴淋裝置，當(dāng)出現(xiàn)大面積泄漏、環(huán)境溫度＞50℃時(shí)，氨氣濃度＞500ppm時(shí)，連鎖啟動(dòng)噴淋用水量和水壓要能滿足消防用水要求。氨水儲(chǔ)罐的保護(hù)面積約165m2。滅火及冷卻方面的噴淋要求見表1。


系統(tǒng)采用滅火及冷卻一體化裝置，按照最大用水量和壓力等級設(shè)計(jì)，噴淋水引自業(yè)主生活用水口，增設(shè)增壓泵，流量60m3/h，揚(yáng)程45m，克服管道阻力損失后，噴嘴工作壓力0.35MPa以上。具體噴淋持續(xù)時(shí)間根據(jù)警報(bào)來源不同而有所不同，根據(jù)應(yīng)急處理情況，運(yùn)行人員可以手動(dòng)關(guān)閉噴淋。噴淋系統(tǒng)示意見圖1。


共選用10個(gè)噴嘴，120°實(shí)心錐噴嘴，單只噴嘴流量10m3/h，工作壓力0.35MPa，噴淋系統(tǒng)母管距離罐體表面700mm，對稱分布。事故池設(shè)置泵坑，噴淋用廢水進(jìn)入事故池，可以通過事故排出泵排去廢水處理系統(tǒng)，事故排出泵流量60m3/h，與噴淋的最大用水強(qiáng)度一致。

4）為氨水儲(chǔ)罐配置遮陽棚進(jìn)行隔熱，并對氨水儲(chǔ)罐包覆30~50mm保溫巖棉予以隔熱，氨水儲(chǔ)罐所處空間需具備較好的通風(fēng)效果。

5）連鎖保護(hù)，一旦高溫風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，連鎖脫硝裝置停止運(yùn)行并能自動(dòng)啟動(dòng)軟水沖洗系統(tǒng)，對氨水流經(jīng)的設(shè)備和管道上殘留的氨水進(jìn)行洗滌，洗滌時(shí)間通常控制在60s以上，可通過程序予以調(diào)整。

6）加強(qiáng)氨泄漏檢測：對于易于出現(xiàn)氨水泄漏的點(diǎn)位，如卸氨模塊、氨水計(jì)量分配模塊、氨水輸送模塊等處，需設(shè)置氨氣泄漏檢測儀，當(dāng)環(huán)境中氨氣濃度超過報(bào)警上限（500ppm）時(shí)，啟動(dòng)系統(tǒng)警報(bào)系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)。

7）閥門、儀表選型需為防爆型設(shè)備，氨水流通路徑上均為氣動(dòng)閥，避免電動(dòng)閥可能出現(xiàn)電火花引起爆炸，而且氣動(dòng)閥動(dòng)作力矩比電動(dòng)閥門大，關(guān)斷性更優(yōu)。

此外，加強(qiáng)系統(tǒng)外部的安全性配置：

1）氨區(qū)設(shè)置安全標(biāo)識和護(hù)欄避免主干道可能發(fā)生的不必要的機(jī)械撞擊；

2）卸氨劃定專門的區(qū)域，卸氨過程中，卸氨區(qū)域需放置警示牌；

3）足夠的水源及處理事故用的通風(fēng)設(shè)施；

4）配備足夠的事故搶救物品專用柜——柜內(nèi)設(shè)有空氣呼吸器、防毒衣、過濾罐、防毒面具、橡膠防護(hù)手套和膠皮水管等防護(hù)用具；配備必要的搶修工具，放置易取處，如：管鉗子、活扳手、各種規(guī)格管卡子、橡膠板、石棉板、閥門、填料、鐵絲、改錐和克絲鉗子等。

配備足夠數(shù)量的搶救藥品，其中包括：檸檬酸、硼酸和酸性濃縮檸檬汁、酸梅汁或食用醋等。

4.3水泥脫硝氨水的安全使用管理制度

在安全性管理上，可采取如下措施：

1）做好運(yùn)行人員安全培訓(xùn)，氨的危害性描述，安全操作規(guī)程，經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的人員方可進(jìn)入氨區(qū)并操作相關(guān)設(shè)備；

2）設(shè)備材料必須滿足存儲(chǔ)氨水及氨氣的使用要求；

3）運(yùn)輸槽車運(yùn)送時(shí)要灌裝適量，不能超壓超量(85%)；

4）氨水進(jìn)廠后，氨區(qū)周圍50m內(nèi)嚴(yán)禁明火；

5）定期對救援物資進(jìn)行檢查，并記錄備案。

5結(jié)束語

浙江杭州大馬水泥有限公司水泥脫硝項(xiàng)目廠址所在地雖然鄰近飲用水水源地保護(hù)區(qū)，但根據(jù)氨水的危險(xiǎn)性及水源地保護(hù)的要求，項(xiàng)目所在地的水功能區(qū)劃為農(nóng)業(yè)用水區(qū)和多功能區(qū)，項(xiàng)目可以使用氨水作為還原劑；根據(jù)相關(guān)安全性文件規(guī)定，提出了適合項(xiàng)目的氨水采購、運(yùn)輸、儲(chǔ)存制度的建設(shè)；并且，氨水使用過程中也存在泄漏、雷擊、運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)?shù)任ｋU(xiǎn)源。

以杭州大馬水泥有限公司為例，從總平面布置、事故池設(shè)置、事故噴淋、緊急連鎖停機(jī)保護(hù)、加強(qiáng)安全性設(shè)施配置和企業(yè)安全管理制度建立健全上進(jìn)行全方位設(shè)置，以期為提高水泥脫硝工程安全性提供借鑒。