关于大型火力发电厂重大危险源辨识
宋进京 2012-04-02
摘要：本文结合姚孟发电有限责任公司4×300MW、2×600 MW机组情况，对目前大型火力发电厂中存在的危险源进行了辨识和分析，提出火力发电厂存在的重大危险源和管理方法
关键词：火电厂；危险源；重大；控制
1 引言
火力发电厂以煤为燃料，通过锅炉将化学能转换为热能，产生高温高压的蒸汽，蒸汽在汽轮机中膨胀做功，使热能产生机械能，驱动汽轮机转动，从而带动发电机，再将机械能转变为电能。其原料为煤、水、石灰石等，产品为电和蒸汽。锅炉燃烧产生的烟气经过除尘、脱硫、脱硝后从烟囱排出，除尘器下的灰和锅炉排出的渣可供综合利用或送灰渣场贮存。火电厂生产系统包括：输煤系统、燃烧系统、汽水循环系统、发电输电系统、循环冷却水系统、供排水系统、点火油系统、除灰系统、除渣系统、化水系统、供氢系统、工业废水处理、脱硫系统、脱硝系统等。
电厂的特点是大型设备多、运转设备多、带电设备多、压力容器多、高温高压管道多，高层建筑多，带煤粉的车间较多，自动化程度高，并要使用一定量的油、氢、酸、碱、氨等等。
2 主要危险有害因素分析
2.1 危险、有害因素分析
根据GB/T13861-92《生产过程危险和有害因素分类与代码》的规定，按导致事故的直接原因，将生产过程中的危险和有害因素分为6类，即：
2.1.1 物理性危险和有害因素；
2.1.2 化学性危险和有害因素；
2.1.3 生物性危险和有害因素；
2.1.4 心理、生理性危险和有害因素；
2.1.5 行为性危险和有害因素；
2.1.6 其他危险和有害因素。
火力发电厂中5类危险和有害因素均被涉及；
（1) 物理性爆炸、高处坠落、物体打击、机械伤害、雷击、触电、噪声、粉尘、热辐射、电磁辐射等属“物理性危险和有害因素”；
（2) 氢气、0号轻质柴油、石灰石、各种氮氧化物、二氧化硫、氨、氮气、次氯酸钠及其它一些酸碱类的化学品属化学性危险和有害因素；
（3) 负荷超限、健康状况异常、从事禁忌作业、情绪异常、冒险心理、过度紧张、感知延迟、识别错误等属“心理、生理性危险和有害因素”；
（4) 指挥失误、违章指挥、误操作、违章作业、监护错误等属“行为性危险和有害因素”；
（5) 搬举重物、作业空间、工具不合适、标识不清等属“其他危险和有害因素”。
主要作业场所的危险有害因素有如下几个方面；
(1) 贮煤场、输煤系统：火灾、爆炸、机械伤害等；
(2) 主厂房(汽机房、锅炉房、除氧煤仓间)：火灾、爆炸、电伤、机械伤害、高处坠落伤害等；
(3) 主变压器、室外配电装置；火灾、电伤等；
(4) 化学水处理室：有毒物、化学伤害等；
(5) 干灰库：机械伤害、高处坠落伤害等；
(6) 油库；火灾、爆炸等；
(7) 贮氢站：火灾、爆炸等；
(8) 脱硫：电伤、机械伤害、高处坠落伤害等；
(9) 脱硝：爆炸、电伤、机械伤害、高处坠落伤害等。
2.2 危险源识别
现代系统安全认为：系统中存在的危险源是事故发生的根本原因，防止事故就是消除、控制系统中的危险源。危险源分为第一类危险源和第二类危险源。
第一类危险源主要由危险物质和可能发生意外释放的能量构成，其中有：
危险物质：储存的次氯酸钠、氢、氨、氮、盐酸、烧碱危险化学品等。
可能发生意外释放的能量：化学能(可燃气体氢气和氨与空气形成混合引起化学爆炸、酸碱的化学灼伤)、势能(承压设备、管道的物理性爆炸、高处坠落)、机械能(物体打击)、电能(雷击、触电)、声能(噪声)、热能(热辐射及烫伤)等。
第二类危险源主要由人、机、环境构成，其中有：人的不安全行为(管理失误、心理、生理、行为失常等)、物的不安全状态(机械设备故障、防护设施失效等)、环境因素(平面及设施布局不当、物流运输不合理、气象条件、地质因素等)。
2.3 重大危险源辨识
根据《重大危险源辨识》GB18218-2000，火力发电厂中可构成重大危险源的危险物质有氢气、助燃燃油、供脱硝使用的液氨。按照生产场所进行重大危险源辨识，氢气临界量为1t，氨的临界量为40t。
2.3.1 氢冷发电机
国内最大发电机充氢容积约125m3/台；温度≤40℃；运行氢压：额定0.50MPa；最大0.52MPa；补氢量(额定氢压)≤10Nm3/d.台；氢气纯度≥99.5%，湿度≤-40℃。 根据理想气体状态方程式，将氢冷发电机中氢气的正常工作温度（按40℃计）与压力下容积换算为标准状态下（101.325kPa，273.15K）的容积，V=558.9Nm3，标准状况下氢气密度为0.09kg/m3，一台氢冷发电机中氢气最大贮量为25kg。生产场所氢量远小于临界量1t，通常氢冷发电机单独构不成生产场所重大危险源。
2.3.2 贮氢库
按国内较大的贮氢库20组集装瓶，共400瓶（每只瓶40L，15MPa）进行计算。将氢气的正常使用温度（293.15K）与压力下容积换算为标准状态下（101.325kPa，273.15K）的容积，每只氢气瓶标准状态下容积V=4.1Nm3，标准状况下氢气密度为0.09kg/m3，氢库最大贮量为149kg。氢气贮存场所贮存量远小于临界量10t，因此贮氢库单独构不成贮存场所重大危险源。
2.3.3 给水用液氨
在每台机组设2点加氨（凝结水精处理装置出口和除氧器出口），使用液氨，单台机组OT工况用量约8kg/天，按贮存量为10天的使用量（～80kg）。
因此，给水用液氨单独构成生产场所重大危险源。
2.3.4 脱硝用液氨
类比600MW机组采用3台容积110m3液氨储罐，可满足脱硝中液氨用量要求。
液氨常温贮存，充装系数按0.8计，充装压力为16kgf/cm2，液氨密度为820kg/m3。
则液氨总贮量为：M=0.8×0.82×330=216.48（t）
因此，脱硝用液氨单独构成生产场所重大危险源。
2.3.5 重大危险源辨识结果
根据《重大危险源辨识》GB18218-2000时，应按下式对单元内氢气、液氨进行重大危险源辨识：
q氢冷/1+q储氢库/1+q氨/40>1，因此生产场所构成重大危险源。
2.4 根据《关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见》，符合下列条件的应进行重大危险源申报：
2.4.1闪点在28℃~60℃之间的易燃液体，储存区的临界量为100吨。
2.4.2 额定蒸汽压力大于2.5MPa，且额定蒸发量大于等于10t/h的蒸汽锅炉。
2.4.3 易燃介质，最高工作压力≥0.1MPa，且PV≥100MPam3的压力容器（群）。
2.4.4 全库容≥100万m3或者坝高≥30m的尾矿库。
因此：
（1）火力发电厂使用的高压抗燃油、绝缘油的闪点均大于60℃，不属于重大危险源。
（2）助燃用油闪点通常在60℃左右，需按照闪点和储量来确定是不是危险源。鉴于每批油品供应均存在不稳定性，且柴油贮量较大，建议按重大危险源进行管理。
（2）锅炉。一般火电厂锅炉的压力和蒸发量均高于重大危险源标准，应进行重大危险源申报；另注意启动锅炉是否符合重大危险源条件。
（3）氢气瓶组
储氢库中储存的氢气为易燃气体，其气瓶压力大于0.1MPa，
PV=15×0.04×400=240>100MPam3
因此火电厂储氢库中的氢气瓶组通常应列为重大危险源申报。
（4）尾矿库
旺河灰场沟顶标高约215m以上，沟底标高约175m，理论坝高为40m，设计库容1600×104m3；连沟灰场沟顶标高约192m以上，沟底标高约163m，理论坝高约29m，设计库容2800×104m3。
因此两个灰场作为尾矿库均应进行重大危险源申报。
[1] 《中华人民共和国职业病防治法》；
[2] 《职业病危害因素分类目录》（卫法监发［2002］63号）
[3] 《电力行业劳动环境监测技术规范》(DL/T799.1～7)。
