液氨制冷企业热融霜作业安全探讨

张秀华

（山东正信安全评价有限责任公司，山东 聊城 252000）

1 制冷的基本原理［1-2］

制冷就是使某一空间或某物体达到低于周围环境介质的温度，并维持这个低温过程。同种物质在不同的条件下，由于分子间相互作用及分子运动的结果也会以不同的物理状态存在。当物质在吸热或放热时，除了发生温度的升高或降低变化外，还有可能发生状态的变化。液氨制冷，是利用液体汽化时的吸热变成气体、气体再冷凝时放热转化成液态效应来实现制冷循环的。

液体汽化时要吸收热量，热量值的大小是由物质本身的属性来决定的。汽化过程，需要持续不断地从容器中抽走蒸汽，并使其凝结成液体后再回到容器中去。

液氨在低温、低压下蒸发，产生冷效应，并在常温、高压下冷凝，向周围环境或冷却介质放出热量。氨蒸汽在常温、高压下冷凝后变为高压液体，通过膨胀后其压力降低，直到蒸发压力后才能进入容器［1］。液体汽化制冷循环包括液氨汽化、氨蒸汽升压、蒸汽冷凝、转化为液体降压这4个过程。

2 制冷系统简介

在制冷循环中，蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀是必不可少的4大部件：

1）蒸发器：氨低温蒸发，实现制冷。是向外输送冷量的设备。

2）压缩机：输送蒸汽。是输入功的设备。

3）冷凝器：冷凝成温度较高的（冷凝温度）液体。是放出热量的设备。

4）节流阀：液体节流降压后进入蒸发器，同时控制和调节氨流量。

直接蒸发制冷系统简图见图1。

图1 直接蒸发制冷系统简图

在实际的制冷系统中，为了提高运行的经济性、可靠性和安全性，还设有一些辅助设备，如气液分离器、油分离器、油冷却器、空气分离器、贮液器、集油器、过滤器以及安全附件、阀门等。

氨制冷是由制冷压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器等设备、阀件通过管道连接，形成一个密闭的制冷循环系统。

3 液氨特性

1）液氨的理化性质

气氨相对密度（空气＝1）：0.590 0；液氨相对密度（水＝1）：0.706 7；

标准状态下沸点-33.4℃，熔点-77.7℃；爆炸极限15.7%～27.4%；极易溶于水，1体积的水可以溶解600体积的氨气。

2）危险特性［3］

液氨为液化状态的氨气，又称为无水氨，是一种无色液体，具有毒性、腐蚀性，且容易挥发。

液氨遇高热，容器内压力增大，有开裂和爆炸的危险。一旦泄漏到空气中，马上形成气态氨气。氨气与空气或氧气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。

氨气能伤害湿皮肤、黏膜和眼睛，不慎吸入，可引起严重咳嗽、支气管痉挛、急性肺水肿，甚至会造成失明或窒息死亡。氨气对人体的危害见表1。

表1 氨气对人体的危害

4 事故多发部位和环节

1）制冷系统的设计和安装施工环节，特别是改造和拆除施工环节；

2）充注氨、融霜、检维修和外来施工等作业环节；

3）制冷压缩机、压力容器（贮氨罐等）、压力管道、阀门、仪表等部位。

5 融霜作业简介

液氨制冷企业为了使设备安全运行，延长设备的使用寿命，增加冷库运行的经济性，要定期对蒸发器除霜，且规范操作。

1）定义：将压缩机排出的高温制冷剂气体引入蒸发器内，利用过热蒸汽冷凝所放出热量来融化蒸发器外表面的霜层，同时蒸发器内原有的积油在压差的作用下排走。这种方法融霜时间短，劳动强度低，除霜效果好。但操作比较复杂，能量损失大，对库温有较大影响。

2）作业要求：热氨融霜作业时，应严格按照技术操作规程要求排净蒸发器内的液氨。

6 典型案例分析

1）事故经过：上海翁牌冷藏实业有限公司于2013年8月31日发生氨泄漏事故，共造成15人死亡、7人重伤、18人轻伤。

2）事故发生的直接原因：热氨融霜作业过程中未严格遵守安全操作规程，融霜作业前蒸发器内的液体未彻底排放干净，引入高温制冷剂后蒸发器内液氨急剧膨胀，造成氨泄漏。

3）间接原因：上海翁牌冷藏实业有限公司违规设计、施工和生产，主体建筑竣工验收后擅自改变功能布局，存在安全设施不齐全、操作规程不健全、人员安全培训不到位、特种作业人员未取证上岗等管理缺陷。

7 融霜作业安全要求

1）融霜前准备工作

融霜频次应根据气侯条件以及产品出入量而定，融霜在未结成冰之前进行，保证库房蒸发器发挥最大制冷效率，降低制冷能耗。该项作业在库房货物出库或转库后进行。尤其是使用顶排管式蒸发器的库房，如果库内有货物，应在货物上加盖帆布，地面上铺席子等防水材料，以防将货物弄脏及地面结冰。冷风机的热氨融霜一般都伴有水融霜过程，融霜用水温度一般控制在18℃～20℃。

2）融霜前检查

检查排液桶的液位（不高于40%）和压力。必要时，先进行排液和减压，使排液桶处于准备工作状态。

检查融霜水箱的水量。

3）融霜操作步骤

热氨融霜时，提前15min关闭调节站供液阀，然后关闭蒸发器对应的回气阀，断开冷风机电源。

打开排液桶的降压阀和进液阀、分调节站的排液阀，接通氨液回路。注意排液桶的降压阀开启度不易太大。

缓慢打开热氨融霜阀，向蒸发器内供热氨。注意调节站排液集管的压力表，其压力达到0.58MPa（不能超过0.60MPa）后再打开分调节站的排液阀和排液桶的进液阀。排液桶内贮氨量不得超过80%。

当蒸发器管壁上霜层开始融化脱落时，打开蒸发器对应的融霜水路阀门，开启融霜水泵，调节和检查融霜水量，避免接水盘内融霜水外溢。水融霜一般不超过30min。融霜30min后，关闭融霜水路阀门。延迟5min后，关闭热氨融霜阀、调节站上的排液阀和排液桶进液阀，热氨融霜工作完成。

在恢复冷库工作时，应缓慢开启分调节站的回气阀，使排管、蒸发器内的压力降低。当降至接近系统蒸发压力时，开启分调节站的供液阀，开启冷风机，恢复正常制冷状态，并做好融霜记录。

4）注意事项

在进行热氨融霜时，不得随意调整热氨总管上的恒压阀，更不得采取人为升高冷凝压力或关闭调节站排液阀（所谓的闭路融霜）的方式来加快融霜速度。

无论采用何种融霜操作，严禁一边融霜一边打冷。否则，蒸发器集管或回气管道易发生“液爆”现象。

水融霜过程中，要保证水的压力，避免局部水量不足而结冰，造成冰堵。

注意检查融霜排水情况，防止下水道堵塞，冲霜水溢出水盘而淋坏货物。冷风机水盘内和库内不得有积水。

水融霜完毕，一定要关好相关阀门，低温库要放掉水融霜水管内的积水。

采取人工方式除霜时，只能扫霜或用木片等刮霜，严禁采用锤击、镐刨和用锐器刮霜。

8 结论

在液氨制冷企业采用热氨融霜作业方式，经济实用，只要严格执行操作规程，是可控的，也是切实可行的。

［1］ 国家质量监督检验检疫总局.GB/T 30134-2013冷库管理规范［S］.北京：中国标准出版社，2014.

［2］ 国家商务部.SB/T 11091-2014冷库节能运行技术规范［S］.北京：中国标准出版社，2013.

［3］ 工业和信息化部.HG/T 4686-2014液氨泄漏的应急处理方法［S］.北京：化学工业出版社，2014.