商靠定

(武警学院 消防指挥系，河北 廊坊 065000)

●灭火救援技术

冷库液氨泄漏事故处置方法研究

商靠定

(武警学院 消防指挥系，河北 廊坊 065000)

近年来，我国冷库建设的数量和规模不断扩大，各类事故频发，特别是液氨泄漏事故时有发生，造成大量人员伤亡和财产损失。冷库因其制冷设备和制冷工艺的特殊性，使得其液氨泄漏也具有不同于槽罐车泄漏的特点，处置难度极大。通过对冷库液氨泄漏事故特点的总结，结合液氨泄漏扩散范围的判定，提出了稀释防爆、截流堵源、减压回抽、疏转外排、覆盖控制等五种处置方法，以期为部队实战提供一定的借鉴。

消防指挥；灭火救援；冷库；氨泄漏

0 引言

近年来，我国冷库各类安全事故频发，特别是液氨泄漏事故时有发生(见表1)，给人民的生命财产安全造成严重威胁。冷库的制冷设备众多，制冷工艺复杂，液氨储量较大，使得冷库一旦发生液氨泄漏事故，具有不同于罐车液氨泄漏的特有特点，处置难度极大[1-2]。目前国内外学者对液氨泄漏事故的研究多集中在罐车泄漏，对冷库中的液氨泄漏研究较少。因此，加强对冷库中液氨泄漏事故的研究已成为当前消防部队的迫切需要。

1 冷库液氨泄漏事故特点

冷库中的液氨泄漏事故有其自身的特点：一是属于受限空间泄漏。冷库中的氨制冷系统置于冷库的库房或氨压缩机房内，四周均有墙体维护。一旦发生氨泄漏，泄漏形成的氨气云团会在整个库房空间内四处扩散，遇到开口才会继续逸散到大气中。因此在一定时间内冷库液氨泄漏属于受限空间泄漏，极易达到爆炸浓度范围，遇火源发生爆炸。二是泄漏可能会引发次生事故。冷库氨泄漏扩散有多种模式[3]，不同的泄漏(气相泄漏、液相泄漏、气液混合泄漏、瞬时泄漏、连续泄漏)的特点不同，而且由于氨的毒性和可燃爆炸性，泄漏在外界条件的作用下，极易引发多种次生事故，如图1所示。三是会产生“压力连带效应”。冷库制冷系统多为带压设备，一旦某处发生氨泄漏，若不及时处置或采取的措施不利，会造成整个系统的压力失衡。某些部位压力过高或负压状态就会发生爆裂，造成多点泄漏。而且由于泄漏或关阀措施造成的压力变化，有时会产生液击、液爆、憋压等现象，造成制冷设备和管道的损坏。例如，若在压缩机未停车状态下，采取关阀堵漏的措施关闭压缩机的排液阀，则压缩机会造成憋压，可能会造成压缩机爆炸。四是泄漏会形成残留隐患。冷库中若发生氨泄漏事故，泄漏的液氨或氨气除逸散消亡和水雾溶解消亡外，还会有剩余残留于屋顶、角落或保温夹层内，受火源影响，极易再次燃烧爆炸或使人员中毒[4]。

表1 冷库液氨泄漏事故典型案例

图1 氨泄漏引发次生事故框图

2 冷库液氨泄漏扩散范围的确定

在冷库液氨泄漏事故处置中，确定泄漏扩散的范围并进行警戒区的划分是事故处置的关键环节，也是人员按等级进行防护的前提。因此，消防部队在初期到场后，首先就是进行侦察检测，确定液氨扩散的范围并进行严格的警戒。

在到场初期，指挥员可以利用泄漏模拟法和经验判断法初步划定警戒范围，并进行力量部署。《危险化学品应急处置速查手册》[5]中对初期泄漏扩散范围进行了判定，如表2。

在初期范围划定后，还需组成不少于2个侦察组，携带侦检仪器由远及近、由外至里进行现场侦检。因为氨的毒害性要远大于其燃爆性，因此警戒区域的划分主要以氨的毒害浓度阈值为标准。侦检的几个关键浓度及区域划分如表3和图2所示。

表2 初始警戒范围确定

表3 氨质量浓度相关阈值[6]

图2 警戒区域划定

侦检人员在进行范围标定时要讲究方式方法，不能盲目随意走动。首先要组成若干侦检组，辨别风向，在下风向要增加侦检组。在侦检过程中，按照各个警戒区氨浓度阈值寻找等浓度线，可以采用横向移动、定点标定或插旗标定等方法，并逐步纵向深入，如图3所示。

图3 扩散范围标定法

3 冷库液氨泄漏事故处置方法

3.1 稀释防爆

冷库一旦发生氨泄漏，及时稀释防爆是事故处置的基本方法。(1)稀释。喷雾稀释是处置氨泄漏事故最常用的方法：一是因为氨极易溶于水；二是由于冷库中氨泄漏属于受限空间泄漏，氨气不易外散，利于喷雾吸收。操作过程中可以设置水幕水带、屏障水枪于泄漏点附近，构造水幕隔离带，防止泄漏氨气的扩散；利用喷雾水枪对泄漏区域内的有毒混合气体进行喷雾稀释、吸收降毒。(2)防爆。温度升高，液氨制冷管线内或储罐内的压力会集聚升高，极易发生物理性爆炸，造成氨的泄漏。泄漏出的氨遇明火进一步加剧燃烧。因此，保护好涉氨管道和储罐，避免发生次生灾害事故是灭火行动的基本准则，应从以下几方面做好防爆：一是在喷雾稀释的基础上，加强氨气驱散。可以派遣攻坚组人员携带无火花工具破拆泄漏空间下风方向的窗口，在上风方向和侧风方向出喷雾水枪边喷雾稀释，边移动进行驱散。还可以设置水驱动排烟机进行机械驱散。二是要全力堵截火势向储氨(制冷)车间蔓延。火势蔓延的途径主要是通过屋顶等连接部位的保温层蔓延的。因此堵截火势蔓延可以通过部署举高消防车利用水炮控制火势沿屋顶彩钢板保温层蔓延；拆除连接部位的保温层，阻止蔓延；部署攻坚组内攻堵截火势蔓延。三是加强对受火势威胁的液氨储罐、管线的冷却。液氨属于加压液化，储罐采用的是全压力式储存，因此可以对受火焰炙烤的储罐表面进行冷却，防止储罐受热内部压力增大而发生爆炸。对于受火势威胁的管线，若管线表面有保温材料，则严禁剥除，因为此管线钢材多为深冷钢，剥除后对管线冷却会适得其反。四是要防止液池“冷爆炸”。若液氨储罐下部大面积破裂泄漏，则会在罐底形成液氨滞留池，简称液池。液池中液氨以平衡状态向空气中蒸发。在处置液池过程中，严禁对池中喷射直流水，防止破坏平衡态，造成液池中液氨闪蒸，甚至急剧沸腾发生爆炸[7]。应首先对下水管道等地下孔洞进行封堵，在确保液氨不会流入地下后，让其自由蒸发形成云团，然后出喷雾枪对云团进行稀释。

3.2 截流堵源

冷库火灾一旦发生氨泄漏，及时地截流堵源是控制氨泄漏事故进一步扩大的最根本、最有效的方法。(1)关阀。关阀就是通过关闭相关阀门达到抑制氨泄漏的一种方法。在采取关阀措施时，应在冷库技术人员的指导下首先关停压缩机，然后按“先上后下，泄压避火”的原则进行作业。“先上后下”是指对泄漏部位两端上下游的阀门应该先关闭上游阀门，下游暂开进行泄压，但泄压一定程度后应关闭泄漏口就近处阀门。因为氨制冷系统是一个封闭循环的系统，若只关闭上游端的阀门，则由于压力的作用和氨的气化流动性，下游管线的氨仍会从泄漏口泄漏。避火，是指关闭的阀门应选择就近的但不受火势直接威胁的阀门。(2)堵漏。在处置漏氨事故时，首选关阀，但若是储罐、高压储液桶、低压储液桶、油氨分离器等含有大量氨液的容器，若其容器壁破损或容器与近端阀门之间的管道破裂，此时无法实施关阀，则应采取堵漏的方法控制泄漏。另一种情况是若阀门无法关闭或两个阀门之间的管道内存有大量的氨，此时也应当采取堵漏措施。对于储罐破裂，小尺寸的裂纹或裂缝可以使用外封式堵漏带或磁压堵漏工具堵漏；稍大一点的小孔可以用木楔堵漏工具或堵漏枪进行堵漏；对于低压储氨容器，有时也可以利用棉被覆盖泄漏处，然后喷水，利用泄漏氨蒸发吸热制冷，使棉被冻结，达到短期堵漏的目的。对于管道破裂，也可以使用一些夹具进行堵漏，如图4所示。常用的主要有凸形法兰夹具、直管、弯头、三通夹具等[7]。一些冷库单位通常也常备有各种类型、尺寸的管卡夹具，必要时可以使用。

图4 简易管卡堵漏示意图

3.3 减压回抽

“减压回抽”主要针对管线内残余液氨，指发生火灾后利用相关设备降低管线内压力，将氨液回抽至储液器内。实施此方法主要用于氨制冷系统中的压缩机和氨泵。(1)压缩机回抽法。冷库液氨泄漏常规处置方法是到达现场首先要关停压缩机，防止造成更大的泄漏或引发爆炸事故。但在实际灭火救援过程中，若压缩机暂时不受火势威胁且离泄漏区域较远，无引燃爆炸性氨混合气体的可能时，可暂时不关停压缩机[8]。在技术人员的指导下，可以利用压缩机将其上游管道内的氨气进行回抽压缩，并排入下游安全的、不受火势危险的储液器内，降低管道内氨气残余量，使得火灾危险性大大降低(见图5所示)。例如，若冷库蒸发器至压缩机某管道破裂造成氨泄漏，则可以关闭蒸发器的进液阀，开启压缩机抽气，尽可能的减少管道内的余氨。(2)氨泵回抽法。在氨制冷系统中，氨泵是系统供液用到的主要动力设备。氨泵回抽法与压缩机回抽法类似，也是通过吸收上游部位的液氨排入下游安全容器内，达到降压排空的目的。采用减压回抽方法时，必须要在冷库单位技术人员的全面指导下进行，要首先查清氨泄漏的部位，以此来决定压缩机和氨泵的开停，并要对下游的接收容器或管道进行安全评估。不论是压缩机还是氨泵，在运转过程中一定要随时注意泄漏区管道内残余氨的量，不能使压缩机或氨泵空吸，当压力降低至0 MPa时就应停止，以免造成设备损伤。

图5 氨压缩机回抽原理

3.4 疏转外排

疏转外排，是指对受火势威胁较大管道或储罐内的大量液氨进行疏导和转移的方法。疏转，即疏转导液，指在系统内进行氨液疏导转移，可以减少液氨或氨气的外泄。外排，即外排释放，是指在采取一定安全措施的前提下将液氨或氨气直接排放入系统外的环境中进行稀释扩散的方法，可以降低系统内的压力，操作简单。(1)疏转导液。倒罐是输转导液的常用方法。当储罐泄漏或受火势威胁时要及时进行倒罐转存。倒罐的方法有多种，包括静压高位倒罐、压缩气体加压倒罐、泵法倒罐和压缩机倒罐。由于冷库中储罐的高度有限，不宜用静压高位倒罐；压缩气体加压倒罐即往储罐内充入高压惰性气体，使储罐内压力增大，然后通过管道连接导液；泵法倒罐法是利用泵吸取事故储罐的液氨导入备用储罐中，但在操作过程中泵易吸入气相氨气，产生气蚀现象。目前国内冷库中对氨罐的倒罐多采用压缩机倒罐法，见图6所示。首先将两个储罐的气、液两相管道相连接，然后利用压缩机抽取转存储罐中的气相组分，加压后导入到事故储罐中，事故储罐中的液氨在压力作用下经液相管路导入到转存储罐内(如图6(a))；当液氨不再流入时，关闭事故储罐的液相管路，利用压缩机抽吸事故储罐内的气相组分并导入转存储罐中[9]。当事故储罐内压力降到约为0 MPa时停止(如图6(b))。(2)外排释放。排放主要有三种方式，一是在确定下风向无人员聚集、无火源的情况下，利用储罐的安全阀向空气中排放，使氨气在空气中稀释逸散；二是将氨液利用管道(耐压胶皮管、放油管)排入预制的水池中进行中和吸收。两种方法在操作中必须要进行安全监护，向水池中排放后形成的废液要注意防污染处理[10]。三是利用挖掘机、起重机等大型机械设备将冷库氨泄漏厂房的屋顶或侧墙进行凿洞破拆，加速氨气云团对外的排放，并向洞口射水稀释。

图6 压缩机倒罐技术示意图

3.5 覆盖控制

覆盖控制是由美国化学理事会提出的一种处置液氨泄漏事故的进攻战法。该方法主要是用聚乙烯或聚丙烯材质的油布对泄漏点进行覆盖处置的一种方法。当液氨或氨气泄漏后，会形成浓厚的气体云团，遮蔽内攻关阀或堵漏人员的视线，妨碍处置。油布覆盖，就是内攻处置人员在做好安全防毒、防冻等防护措施后，携带若干块油布从上风向接近氨气云团(可以用正压式排烟机辅助)，逐块的将油布覆盖向泄漏处，使泄漏出的厚重气体在油布上发生相变由气态转为液态，减少扩散，增加能见度，利于下一步的关阀堵漏作业[11]。在整个覆盖处置过程中，油布下方可能会形成液氨滞留池，池内液氨会以平衡态稳定蒸发，应出喷雾水枪在偏上部位进行喷雾稀释。对于液氨泄漏稳定燃烧状态，除了用干粉灭火外，也可以用覆盖控制的方法进行扑救，但必须保证喷雾稀释冷却不间断。

4 结论

通过对冷库液氨泄漏事故特点的阐述，明确了冷库液氨泄漏事故处置难点以及处置过程中需要注意的事项。液氨泄漏事故处置的关键点和难点是对泄漏范围的判断和对现场环境的警戒。在确定警戒范围并做好安全防护后，采取一定的合理有效的技战术措施是成功处置泄漏事故的基础。本文在稀释防爆、截流堵源等传统技战术方法的基础上结合冷库的制冷特点提出了减压回抽、疏转外排、覆盖控制等方法，以期为部队的实战提供一定的参考。

[1] GB 50072—2010，冷库设计规范[S].

[2] “6·3”特别重大火灾爆炸事故调查组.吉林省长春市宝源丰禽业有限公司“6·3”特别重大火灾爆炸事故调查报告[R].2013.

[3] 国家安全监管总局监管四司.涉氨制冷企业液氨专项治理技术指导书(试行)[M].北京，2013.

[4] 张引标.液氨泄漏事故处置的探讨[J].安全、健康和环境，2010，10(5):32-34.

[5] 张海峰.危险化学品速查手册[M].北京：中国人事出版社,2002.

[6] 姚卫华，赵明，阮继锋,等.液氨泄漏事故应急处置关键环节研究[C]//2010中国消防协会科学技术年会论文集，2010.

[7] 李建贵，潘立标.基于事故致因理论的冷库火灾扑救危险性分析[J].中国公共安全:学术版，2014,4:62-66.

[8] 吴振坤，黄东来.某乳业公司冷库火灾事故原因的调查及思考[J].消防科学与技术，2007，26(5)：579-581.

[9] ANDERSON J R. Abandoned Cold Storage Warehouse Multi-firefighter Fatality Fire[J]. US Fire Administration, Emmitsburg, Maryland,1999.

[10] 魏捍东，熊伟.液氨泄漏事故处置战术要点[J].消防技术与产品信息，2014,(3)：39-41.

[11] Minnesota Department of Agriculture. Ammonia Incident Summaries [EB/OL].(2014-03-20).http://www.mda.state.mn.us/chemicals/.

(责任编辑 陈 华)

A Research on the Disposal Measures of Ammonia Leakage Accident in Freezing Storage

SHANG Kaoding

(DepartmentofFireCommanding，TheArmedPoliceAcademy，Langfang,HebeiProvince065000，China)

In recent years, the number and size of freezing storage constructions are increasing, resulting in various kinds of cold storage accidents，especially the ammonia leakage accidents, which seriously threatens people’s lives and property safety from time to time. The ammonia leakage accidents are difficulty to dispose. On the basis of practical research, measures such as diluting, valve closing, pressure reducing, discharging and covering are suggested.

fire commanding; fire-fighting; cold storage; ammonia leakage

2015-06-25

商靠定(1965— )，男，陕西咸阳人，教授。

X937

A

1008-2077(2015)10-0024-05