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光熱電站突出安全風險分析、控制 及應急處置

2021-01-26
來源:中國(guo)安全生產 作(zuo)者:中廣核太(tai)陽能德(de)令哈(ha)有限公司 劉萬軍 嚴兆平 趙雄


   太陽(yang)能(neng)(neng)光(guang)熱(re)(re)發電(dian)(dian)集發電(dian)(dian)與儲能(neng)(neng)為(wei)一身,電(dian)(dian)力(li)輸出穩定可(ke)靠、調(diao)節(jie)性能(neng)(neng)優(you)越,同(tong)(tong)時具有(you)(you)較大的環(huan)保(bao)效(xiao)益和(he)節(jie)能(neng)(neng)效(xiao)益,將逐(zhu)步承接火電(dian)(dian)技術優(you)勢,與其共同(tong)(tong)成(cheng)為(wei)電(dian)(dian)力(li)系統的壓艙石。光(guang)熱(re)(re)發電(dian)(dian)作為(wei)當前可(ke)再生能(neng)(neng)源(yuan)領域的熱(re)(re)點(dian)之(zhi)一,對推動能(neng)(neng)源(yuan)轉型及(ji)太陽(yang)能(neng)(neng)資(zi)源(yuan)高效(xiao)利用具有(you)(you)重要(yao)意義。本文簡要(yao)總(zong)結了國內光(guang)熱(re)(re)發電(dian)(dian)發展(zhan)(zhan)情況,辨識分析了光(guang)熱(re)(re)電(dian)(dian)站(zhan)生產運行(xing)過程中(zhong)存(cun)在的突出安全(quan)風(feng)險,并從風(feng)險管控和(he)應急能(neng)(neng)力(li)建(jian)設方面提出建(jian)議和(he)思路,以促進光(guang)熱(re)(re)行(xing)業的安全(quan)發展(zhan)(zhan)。

 

光熱發電技術簡介

 

  熔鹽塔式光(guang)熱發電

  熔(rong)鹽(yan)塔式(shi)光熱(re)發電是一種當前全(quan)球(qiu)范圍內公認極具潛力的技術(shu),由于采(cai)用(yong)熔(rong)鹽(yan)作為(wei)工(gong)作介質,相(xiang)比常(chang)規槽式(shi)導熱(re)油光熱(re)發電技術(shu),系(xi)統工(gong)作溫度更(geng)高,發電效率高,同時節(jie)省了導熱(re)油工(gong)藝,工(gong)藝流程更(geng)加簡化,閥門管(guan)路更(geng)加簡單(dan),整個(ge)系(xi)統較為(wei)緊湊。

  導熱油槽式光熱發電

  槽式導熱(re)油傳熱(re)熔鹽(yan)儲熱(re)是目前(qian)國際范圍內公認發展最(zui)為成(cheng)熟(shu)的(de)一種技(ji)術(shu),是光(guang)熱(re)發電技(ji)術(shu)路線(xian)中技(ji)術(shu)成(cheng)熟(shu)度(du)和商(shang)業化驗證程度(du)最(zui)高的(de)。該(gai)技(ji)術(shu)使用(yong)拋物面槽式聚光(guang)器和集(ji)熱(re)管,采(cai)用(yong)合成(cheng)導熱(re)油、熔鹽(yan)等作(zuo)為工作(zuo)介質。

  熔鹽線性菲涅爾式光熱發電

  菲涅爾(er)式是(shi)相對較新的光熱發電技(ji)術,具有抗(kang)風性能好(hao),功(gong)率密(mi)度高,清洗方(fang)便等優點,而(er)且工質(zhi)更(geng)加靈活(huo),可(ke)以(yi)(yi)(yi)是(shi)水,可(ke)以(yi)(yi)(yi)是(shi)熔鹽(yan),也可(ke)以(yi)(yi)(yi)是(shi)導熱油。當前使用熔鹽(yan)作(zuo)為線性菲涅爾(er)聚光技(ji)術的集(ji)熱介質(zhi)已成為國際(ji)線性菲涅爾(er)式技(ji)術的主流發展(zhan)方(fang)向。

  碟式斯(si)特林光熱發(fa)電

  蝶(die)式(shi)斯特林光熱發(fa)電的核心技(ji)術(shu)是斯特林發(fa)電機(ji),通(tong)過聚焦加熱空氣(qi),發(fa)電效率較(jiao)高,但目前,國內(nei)外在運機(ji)組的容量和數量相(xiang)對塔(ta)式(shi)、槽式(shi)較(jiao)少(shao),技(ji)術(shu)成熟度有待商業化驗證,且蝶(die)式(shi)的儲能技(ji)術(shu)尚處于實(shi)驗階段,距大規模商業化還(huan)有距離。

 

光熱電站運行中的安全風險

 

  風險(xian)識別(bie)

  針對(dui)當前國內(nei)已進入(ru)商業化運營光熱(re)(re)(re)電(dian)站的光熱(re)(re)(re)技術(shu)路(lu)線(熔(rong)鹽塔(ta)式、導熱(re)(re)(re)油槽式、熔(rong)鹽線性(xing)菲(fei)涅爾式)和(he)(he)生產特征,開展(zhan)安全(quan)風險識別(bie)(bie),將設備系統識別(bie)(bie)單元劃分(fen)為集熱(re)(re)(re)、傳熱(re)(re)(re)系統和(he)(he)儲(chu)熱(re)(re)(re)系統,并確定識別(bie)(bie)對(dui)象如(ru)下:

  熔鹽(yan)塔式技術路(lu)線:分為集熱(re)、傳(chuan)熱(re)、儲熱(re)系(xi)統,其(qi)主要危險源為高(gao)溫熔融(rong)鹽(yan)(60%NaNO340%KNO3),工作溫(wen)度范圍(wei)(290/565℃);

  槽(cao)式導(dao)熱(re)油(you)技術路線:集(ji)熱(re)、傳熱(re)系統主要危險源為高溫導(dao)熱(re)油(you)(26.5%聯苯和73.5%聯苯醚),工(gong)作(zuo)溫度范圍(293/393℃);儲熱系統主要危險源為(wei)高溫熔融鹽(60%NaNO340%KNO3),工作(zuo)溫(wen)度范圍(286/386℃);

  熔(rong)鹽線性菲涅爾技術路(lu)線:分為集熱(re)、傳熱(re)、儲熱(re)系統,主要危險源(yuan)為高溫熔(rong)融鹽(60%NaNO3和(he)40%KNO3),工作溫(wen)度范(fan)圍(290/550℃)。

  危害因素分析

  通過上述分析(xi)可看(kan)出(chu)共同存在的危險源為熔(rong)(rong)融(rong)(rong)鹽(yan)(yan)、導熱油(you)(you),同時,均配(pei)備了氮氣(qi)系統用于導熱油(you)(you)及(ji)熔(rong)(rong)融(rong)(rong)鹽(yan)(yan)與大氣(qi)隔(ge)離,防(fang)止導熱油(you)(you)氧化和空(kong)氣(qi)中的水分侵入導熱油(you)(you)和熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)系統。

  第一,導熱油(you)系統具有低毒、高溫易(yi)燙(tang)傷、氣(qi)化狀態(tai)下易(yi)發生火災,低溫狀態(tai)下易(yi)凝固等危害(hai)因素,故系統作業需(xu)配(pei)備(bei)相應防(fang)(fang)毒、防(fang)(fang)燙(tang)防(fang)(fang)護用品,區域內需(xu)實行防(fang)(fang)爆(bao)管理,為防(fang)(fang)止(zhi)高溫狀態(tai)下導熱油(you)閃沸,檢修作業須將介質溫度、壓力(li)降至可控范圍。

  第二,熔鹽系(xi)統主要危害因(yin)素為高溫易(yi)燙傷(shang)、低溫易(yi)凝固及(ji)遇(yu)有機物、還原劑、可燃物易(yi)發生火災。

  第三,氮氣系統主要危害因素為濃(nong)度超標(biao)易造成人(ren)員(yuan)窒息,液氮更是易致人(ren)員(yuan)凍傷。

 

應急能力建設

 

  應急物資(zi)配備(bei)

  針對光熱電站生產運行過程(cheng)中(zhong)存在(zai)的危害因素,應至少配備如下針對性應急(ji)物資。

  隔熱服:高(gao)溫作業,防(fang)止(zhi)人(ren)員高(gao)溫燙傷;低溫作業,防(fang)止(zhi)凍(dong)傷。

  防化(hua)服(fu)(半(ban)封閉式):有毒有害作業或檢修作業,防止人員中毒、腐(fu)蝕等。

  防護服(fu)(重型全封閉連體服(fu)):事故狀態(tai)下緊急(ji)處置導(dao)熱(re)油閥門操(cao)作等,防止(zhi)人員中毒、腐蝕等。

  防毒面具: 導熱油油氣(qi)低毒性質,防(fang)止(zhi)人員(yuan)中毒。

  護目鏡: 防(fang)止眼(yan)睛(jing)接觸導熱油,受(shou)到刺激。

  防護面罩: 防(fang)止導(dao)熱(re)油、熔鹽等介質噴濺到人員(yuan)臉部(bu),造(zao)成燙(tang)傷。

  耐腐蝕橡膠手(shou)套: 導熱(re)油系(xi)統(tong)作業,油不易(yi)滲(shen)入手套造成手部燙傷。

  氣防裝備(bei):正壓呼吸器/長管呼吸器(qi),在(zai)有(you)毒有(you)害區(qu)域或氧氣(qi)不(bu)足區(qu)域作業時使用。

  偏光鏡(jing):進入鏡(jing)場區域,防止(zhi)強光反(fan)射對(dui)人員眼睛造成損傷。

  消(xiao)防類:消(xiao)防車(che),在(zai)導熱油、液(ye)氮(dan)系統(tong)發(fa)生泄漏時,均需要消(xiao)防水(shui)(shui)噴水(shui)(shui),用以降(jiang)溫、滅火(huo)和稀釋液(ye)氮(dan)。

  移動洗眼器(qi):導熱(re)油(you)等介質一旦進入人員眼睛緊急(ji)處置設(she)施(shi)。

  防(fang)爆應急(ji)照明燈具:防(fang)爆區域夜間臨(lin)時照明。

  防爆軸流風機:對(dui)有毒(du)、有害氣體(ti)進行(xing)擴(kuo)散(san)。

  氣(qi)體(ti)檢測(ce)儀(yi):作業區域內氧氣(qi)濃度、揮發性有機物氣(qi)體(ti)含量檢測(ce)。

  高(gao)溫導熱油危險性分析及泄漏處(chu)置措施

  導熱(re)油(you)作為(wei)傳熱(re)介質(zhi)使(shi)用(yong)的(de)有機(ji)物質(zhi)的(de)統(tong)稱,即有機(ji)熱(re)載(zai)體,其主要成分為(wei)73.5%的聯苯醚(mi)和26.5%的聯苯,屬低毒類,對眼睛、黏(nian)膜有刺激(ji)作用。遇高熱(re)、明火或與氧(yang)化劑接觸(chu),有引起燃燒的危險。燃燒(分(fen)解)產(chan)生一氧(yang)(yang)化碳、二(er)氧(yang)(yang)化碳、成(cheng)分未(wei)知(zhi)的黑色煙(yan)霧。

  發生導熱油泄(xie)漏時(shi),首先(xian)應及時(shi)疏散泄(xie)漏污染區(qu)人員至(zhi)安(an)全(quan)區(qu),設置警戒(jie)區(qu),切斷(duan)臨(lin)近(jin)點火源。應急處理人員須佩戴自給(gei)式呼吸(xi)器或防(fang)毒面(mian)具,穿防(fang)燙(tang)服。采取噴(pen)水霧措施冷卻減少導熱油油氣揮發,防(fang)止引起(qi)閃爆,在確保(bao)安(an)全(quan)情況下堵漏。泄(xie)漏物用砂土或其它不(bu)燃性吸(xi)附劑混合吸(xi)收,然后收集(ji)運至(zhi)危險廢物處理場所,如(ru)大量(liang)泄(xie)漏,利用沙袋等圍堤收容。

  高溫熔融(rong)鹽危險性分(fen)析及泄漏處置措施(shi)

  熔鹽(yan)主要成(cheng)分(fen)為(60% NaNO340% KNO3)混合物,屬于(yu)工業(ye)級硝酸鹽,純度為(wei)98%,具(ju)有(you)很強的吸(xi)濕特性。屬于氧(yang)化劑(ji),在與強還(huan)原劑(ji)、強酸(suan)、易燃(ran)或(huo)可燃(ran)物(wu)(wu)、活性金屬粉末共同存放(fang)遇(yu)明火時容(rong)易發生火災。高溫下,分(fen)解釋放(fang)氧(yang)氣,能助燃(ran),與有(you)機物(wu)(wu)、還(huan)原劑(ji)、易燃(ran)物(wu)(wu)接觸或(huo)混(hun)合時有(you)引起燃(ran)燒爆(bao)炸的危險(xian),燃(ran)燒分(fen)解時,釋放(fang)出(chu)有(you)毒的氮氧(yang)化物(wu)(wu)氣體(ti)。

  熔(rong)(rong)融鹽(yan)系統發生泄漏,應立即停運熔(rong)(rong)鹽(yan)系統,隔(ge)離熔(rong)(rong)鹽(yan)泄漏部位,緊(jin)急(ji)疏(shu)散周圍(wei)人(ren)員,應急(ji)處置(zhi)人(ren)員穿戴全(quan)套防(fang)(fang)燙(tang)服,用沙土(tu)掩蓋泄露出(chu)來(lai)的(de)熔(rong)(rong)鹽(yan),或用滅(mie)火器澆滅(mie)燃燒火焰,并用沙土(tu)掩蓋,防(fang)(fang)止高溫(wen)熔(rong)(rong)鹽(yan)的(de)進一(yi)步擴(kuo)散,嚴禁(jin)用水澆滅(mie)熔(rong)(rong)鹽(yan),防(fang)(fang)止造成高溫(wen)熔(rong)(rong)鹽(yan)的(de)噴濺。

  液氮危險性分析(xi)及泄漏處置(zhi)措施

  液(ye)氮(dan)(dan)(dan)(dan)無(wu)色(se)、無(wu)臭、無(wu)腐蝕性,不可(ke)燃、不助燃、溫(wen)度(du)極低。吸(xi)(xi)入氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣濃度(du)不太高時,患者(zhe)最(zui)初感胸悶、氣短(duan)、疲軟(ruan)無(wu)力(li),繼(ji)而(er)(er)有(you)煩躁(zao)不安(an)、極度(du)興(xing)奮、神(shen)情恍(huang)惚、步態不穩,稱之為“氮(dan)(dan)(dan)(dan)酩酊”,可(ke)進入昏(hun)(hun)睡(shui)或(huo)昏(hun)(hun)迷狀態。吸(xi)(xi)入高濃度(du)時,患者(zhe)可(ke)迅速昏(hun)(hun)迷,因呼吸(xi)(xi)和(he)心跳停止而(er)(er)死亡。人體(ti)皮膚直接(jie)接(jie)觸(chu)液(ye)氮(dan)(dan)(dan)(dan)瞬間是沒有(you)問題的,超(chao)過(guo)2秒才會凍傷且不(bu)可逆轉(zhuan)。

  液氮(dan)發生泄(xie)(xie)漏(lou)(lou),應迅(xun)速(su)撤離(li)(li)泄(xie)(xie)漏(lou)(lou)污染區人(ren)員至(zhi)上(shang)風處(chu)(chu),并使(shi)(shi)(shi)用(yong)警戒(jie)帶進行區域隔離(li)(li),嚴格限(xian)制出入(ru),監測區域氧(yang)氣(qi)濃度。應急處(chu)(chu)理(li)人(ren)員穿(chuan)戴(dai)正壓式呼吸器,穿(chuan)防寒服,戴(dai)防寒手套。搶修過程中,必須使(shi)(shi)(shi)用(yong)噴霧(wu)水槍(qiang)保護。不(bu)(bu)要直接(jie)接(jie)觸泄(xie)(xie)漏(lou)(lou)物,盡可(ke)(ke)能切斷泄(xie)(xie)漏(lou)(lou)源。使(shi)(shi)(shi)用(yong)霧(wu)狀水噴淋加速(su)液體(ti)蒸發,但不(bu)(bu)可(ke)(ke)使(shi)(shi)(shi)水槍(qiang)射至(zhi)液體(ti)。防止(zhi)氣(qi)體(ti)在低凹處(chu)(chu)積聚,用(yong)排風機(ji)將漏(lou)(lou)出氣(qi)送(song)至(zhi)空曠處(chu)(chu)。漏(lou)(lou)點處(chu)(chu)理(li)完畢后(hou),繼續使(shi)(shi)(shi)用(yong)噴霧(wu)水槍(qiang)驅散(san)、稀釋泄(xie)(xie)漏(lou)(lou)氣(qi)體(ti)。

 

結語

 

  光(guang)熱(re)電(dian)(dian)站(zhan)的(de)(de)(de)工藝(yi)流程與常規火電(dian)(dian)和風(feng)電(dian)(dian)、光(guang)伏等其他新(xin)能源(yuan)存在較大差異,作(zuo)為近年(nian)來新(xin)崛起的(de)(de)(de)新(xin)能源(yuan)行(xing)(xing)業,本文僅(jin)從風(feng)險識(shi)別、安(an)全(quan)防護(hu)、應(ying)急措施方面對(dui)光(guang)熱(re)電(dian)(dian)站(zhan)的(de)(de)(de)安(an)全(quan)管理(li)進行(xing)(xing)了初步的(de)(de)(de)探(tan)討(tao)分析,還需(xu)要行(xing)(xing)業同仁們(men)不斷探(tan)索、鞏固和創新(xin),走(zou)出一條適應(ying)于光(guang)熱(re)的(de)(de)(de)、可操作(zuo)性強(qiang)的(de)(de)(de)安(an)全(quan)管理(li)之路,為光(guang)熱(re)行(xing)(xing)業的(de)(de)(de)安(an)全(quan)、健康發展(zhan)保駕護(hu)航。

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