燃煤電廠SCR液氨系統(tǒng)的置換

蔣 波

(四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司，四川 廣安 638017)

燃煤電廠SCR液氨系統(tǒng)的置換

蔣 波

(四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司，四川 廣安 638017)

針對(duì)燃煤電廠煙氣脫硝系統(tǒng)中液氨檢修置換操作不甚明了的現(xiàn)狀，介紹了液氨儲(chǔ)存系統(tǒng)置換的思路、方法，分析了液氨置換危險(xiǎn)點(diǎn)及防控措施，列舉了典型的液氨儲(chǔ)罐置換操作方式，具有較高的實(shí)用性，為火電廠同類操作提供借鑒。

液氨；脫硝系統(tǒng)；置換

0 引言

隨著國(guó)家對(duì)NOx排放的管控，燃煤電廠都配套建設(shè)或通過(guò)技術(shù)改造增設(shè)煙氣脫硝系統(tǒng)。在常見(jiàn)的脫硝還原劑中，液氨以其投資少、運(yùn)行成本低而成為多數(shù)燃煤電廠的首選。但液氨屬于易燃易爆有毒危險(xiǎn)品，大型燃煤電廠的液氨設(shè)計(jì)儲(chǔ)存量已構(gòu)成重大危險(xiǎn)源，其不安全性給電廠安全和技術(shù)管理帶來(lái)了一系列的新課題。

目前，部分電廠氨站的液氨罐使用已超過(guò)3年，一方面，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，需對(duì)壓力容器內(nèi)部探傷檢查；另一方面，隨液氨帶來(lái)的油污、鐵銹等雜質(zhì)沉積在液氨儲(chǔ)罐底部，嚴(yán)重時(shí)會(huì)進(jìn)入蒸發(fā)器，造成液氨蒸發(fā)器積油、SCR(選擇性催化還原法)噴氨流量計(jì)堵塞等問(wèn)題，影響脫硝系統(tǒng)正常運(yùn)行，因此有必要對(duì)儲(chǔ)存系統(tǒng)定期進(jìn)行檢查清洗。

1 氨的理化特性及危險(xiǎn)性

氨是一種無(wú)色、有刺激性惡臭的氣體，易溶于水、乙醇、乙醚。氨氣可以700∶1的體積溶于水，液氨遇水會(huì)放熱和發(fā)生震動(dòng)。氨氣與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱會(huì)燃燒、爆炸，與氟、氯等接觸會(huì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)。若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開(kāi)裂和爆炸的危險(xiǎn)，在空氣中的爆炸極限是15．7 %-27．4 %(V/V)。同時(shí)，氨還是有毒氣體，低濃度氨對(duì)人體粘膜有刺激作用，高濃度氨可引起人體反射性呼吸停止，液氨或高濃度氨可致眼、皮膚灼傷。氨對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重危害，對(duì)水體、土壤和大氣也可造成污染。

基于氨的特殊理化特性和危險(xiǎn)性，在進(jìn)行液氨儲(chǔ)存系統(tǒng)檢修前，必須對(duì)液氨進(jìn)行可靠置換。

2 SCR液氨儲(chǔ)存系統(tǒng)簡(jiǎn)介

SCR液氨儲(chǔ)存系統(tǒng)一般包括液氨卸料壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)罐、液氨蒸發(fā)器、氨氣緩沖罐、氨稀釋罐、廢水收集池、廢水泵及氮?dú)庵脫Q裝置等，液氨的儲(chǔ)存、供應(yīng)及排放流程如下。

(1) 液氨由液氨槽車運(yùn)送，槽車與氨儲(chǔ)罐之間用流體裝卸臂(鶴管)連接，利用卸料壓縮機(jī)將儲(chǔ)罐內(nèi)的氨氣排入槽車，維持槽車與儲(chǔ)罐間的壓差，將槽車內(nèi)的液氨壓入儲(chǔ)罐。

(2) 儲(chǔ)罐內(nèi)的液氨通過(guò)壓差進(jìn)入液氨蒸發(fā)器，吸熱蒸發(fā)成氨氣進(jìn)入氨氣緩沖罐，經(jīng)緩沖罐供往鍋爐SCR反應(yīng)區(qū)。

(3) 氨氣系統(tǒng)緊急排放和置換排放的氨氣進(jìn)入氨氣稀釋罐，經(jīng)水吸收后排入廢水池。廢水池的水可通過(guò)廢水泵排到化學(xué)廢水處理系統(tǒng)。

(4) 液氨儲(chǔ)罐、蒸發(fā)器、緩沖罐及管道與氮?dú)庀到y(tǒng)相連，通過(guò)操控相應(yīng)閥門，實(shí)現(xiàn)液氮置換。

3 置換思路

根據(jù)液氨的理化特性，結(jié)合氨站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，采取如下方式進(jìn)行置換。

(1) 利用機(jī)組SCR運(yùn)行消耗儲(chǔ)罐內(nèi)的液氨，將液位降至0。

(2) 利用蒸發(fā)器或壓縮機(jī)將儲(chǔ)罐氨氣送至其他液氨罐或排放至稀釋罐，將壓力降至0．1-0．2 MPa。

(3) 向液氨儲(chǔ)罐充入氮?dú)?，靜置一定時(shí)間，從上部往稀釋罐排氨(可間斷反復(fù)排1-2次)。

(4) 向液氨儲(chǔ)罐注入工業(yè)水吸氨排氣，反復(fù)2-3次至排水合格后交檢修。

4 置換危險(xiǎn)點(diǎn)分析及防控措施

針對(duì)液氨的物理化學(xué)性質(zhì)和危險(xiǎn)性，在置換操作前應(yīng)進(jìn)行專業(yè)危險(xiǎn)點(diǎn)分析，找出其中的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)并采取有效防控措施，保證人員和設(shè)備安全。置換操作主要危險(xiǎn)點(diǎn)及防控措施如表1所示。

5 置換操作流程

5.1 耗盡儲(chǔ)罐內(nèi)的液氨

(1) 按照SCR供氨系統(tǒng)正常運(yùn)行方式，將需停運(yùn)置換的液氨儲(chǔ)罐作為優(yōu)先使用罐，降低液位。緊急情況下，也可通過(guò)倒罐方式降低儲(chǔ)罐液氨量，確保儲(chǔ)罐液氨液位下降。

(2) 儲(chǔ)罐液位降至下限時(shí)，聯(lián)系熱控解除氨罐低液位保護(hù)，繼續(xù)運(yùn)行直至液氨罐內(nèi)液氨耗盡。

耗盡儲(chǔ)罐內(nèi)的液氨非常關(guān)鍵，如果儲(chǔ)罐內(nèi)有殘存液氨，在下一步排氨氣降壓過(guò)程中，液氨會(huì)再度氣化直到儲(chǔ)罐內(nèi)氣液相平衡，造成儲(chǔ)罐壓力反彈，嚴(yán)重時(shí)需反復(fù)數(shù)日，影響置換進(jìn)度。

5.2 液氨儲(chǔ)罐降壓

氨罐內(nèi)液氨用完后，儲(chǔ)罐內(nèi)仍會(huì)保持一定的壓力（壓力大小取決于環(huán)境溫度），為減少氨氣排放損失和負(fù)面環(huán)境影響，宜將儲(chǔ)罐內(nèi)殘存氨氣抽至相鄰儲(chǔ)罐，也可利用儲(chǔ)罐余壓使氨氣經(jīng)蒸發(fā)器、緩沖罐供往SCR，將其消耗掉。

氨氣倒罐流程如下：倒出罐氨氣出口閥→卸氨壓縮機(jī)→液氨接卸液相/氣相管道聯(lián)絡(luò)門→倒入罐液氨入口閥（具體倒罐途徑可根據(jù)各單位現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，合理安排）。

在氨氣倒罐過(guò)程中應(yīng)注意：

(1) 防止倒入氨氣的儲(chǔ)罐超壓，同時(shí)應(yīng)保留氨氣倒出儲(chǔ)罐的壓力不低于0．1 MPa；

(2) 當(dāng)進(jìn)/出口壓差大于其設(shè)計(jì)值時(shí)，壓縮機(jī)無(wú)法有效排氣，導(dǎo)致出口溫度升高；

(3) 原則上不宜向正在往蒸發(fā)器供氨的儲(chǔ)罐排氨氣（供氨儲(chǔ)罐壓力升高會(huì)影響蒸發(fā)器進(jìn)氨量，若調(diào)整不及時(shí)可能引起蒸發(fā)器超壓、安全閥動(dòng)作）。

5.3 充氮置換

根據(jù)置換容積準(zhǔn)備充足的氮?dú)?，檢查確認(rèn)氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)至各設(shè)備充氮閥門全部關(guān)閉后，開(kāi)始對(duì)系統(tǒng)充氮。為提高效率，可在匯流排上掛多個(gè)氮?dú)馄客瑫r(shí)供氮。當(dāng)?shù)獨(dú)馄繅毫Σ蛔銜r(shí)，及時(shí)更換。

對(duì)小而長(zhǎng)的管道局部置換，可采取一端充氮另一端排放的吹掃方式進(jìn)行置換。對(duì)于罐體，自底部充入氮?dú)?，靜置2 h，從頂部排出氨氣，如此反復(fù)充排2次。在儲(chǔ)罐排氨時(shí)，可以利用儲(chǔ)罐氮?dú)鈱?duì)相應(yīng)管路進(jìn)行預(yù)吹掃，以減少氮?dú)庀摹?/p>

表1 液氨置換作業(yè)危險(xiǎn)點(diǎn)及防控措施

充氮時(shí)應(yīng)注意以下3點(diǎn)：

(1) 監(jiān)視管道或罐體壓力，防止超壓造成安全閥動(dòng)作；

(2) 罐體排氣時(shí)宜緩慢，減少混合氣體擾動(dòng)和避免排放過(guò)快，因摩擦產(chǎn)生靜電；

(3) 在更換氮?dú)馄繒r(shí)，應(yīng)關(guān)閉匯流排總閥，防止氨氣倒流傷人。

5.4 充水吸氨

考慮到氨氣與水的溶解比是700∶1，當(dāng)液氨儲(chǔ)罐充入水時(shí)，儲(chǔ)罐產(chǎn)生瞬時(shí)負(fù)壓，嚴(yán)重時(shí)甚至損壞設(shè)備。液氨儲(chǔ)罐充水前可先充入氮?dú)?，將?chǔ)罐壓力提高至0．2-0．3 MPa。由于臥式液氨儲(chǔ)罐槽體長(zhǎng)、支撐間隔較大，為防止充水后罐體和基礎(chǔ)受力變形，對(duì)沒(méi)有進(jìn)行過(guò)水壓試驗(yàn)的儲(chǔ)罐，建議注水前在槽體中間加裝支撐或采取半罐注水方式吸收氨氣。

就近接工業(yè)水至儲(chǔ)罐排污管道排放口，微開(kāi)液氨儲(chǔ)罐排污一、二次門，開(kāi)工業(yè)水門，觀察就地壓力表變化，若有強(qiáng)負(fù)壓風(fēng)險(xiǎn)，迅速關(guān)儲(chǔ)罐排污門，通入氮?dú)饩S持正壓后繼續(xù)觀察。密切注意檢查罐底各部位溫升情況，必要時(shí)采取間斷注水方式，盡量將溫升控制在2 ℃/min內(nèi)。

注水至儲(chǔ)罐滿水(若儲(chǔ)罐承重能力不足，注水至1/2儲(chǔ)罐高度即可)，關(guān)閉儲(chǔ)罐排污門和工業(yè)水注水門，浸泡2-3 h后拆下臨時(shí)注水管，開(kāi)排污門排水。反復(fù)注水、浸泡和排水操作，直至pH值小于9，方可停止水置換(排水口可能有較重氨味，注意個(gè)人防護(hù))。

6 置換注意事項(xiàng)

(1) 參與置換人員必須穿戴好防護(hù)用品，使用合格工器具，嚴(yán)格執(zhí)行氨區(qū)進(jìn)出管理制度、氨系統(tǒng)安全管理制度要求。

(2) 充氮排氣、注水吸氨過(guò)程中，應(yīng)注意管道死角置換。

(3) 置換完畢后，應(yīng)對(duì)未置換的帶氨系統(tǒng)管道加盲板，進(jìn)行可靠隔離。

(4) 打開(kāi)罐體和管道前，應(yīng)確認(rèn)系統(tǒng)內(nèi)無(wú)壓。對(duì)于液氨儲(chǔ)罐，可先關(guān)就地壓力表的隔離門，拆下壓力表，緩開(kāi)隔離門，經(jīng)檢查無(wú)壓力、無(wú)氨氣外溢后，再由小到大打開(kāi)備用接口堵板、人孔等。

(5) 打開(kāi)罐體、管道，可能有殘余氨氣味，應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)吹掃。

(6) 發(fā)現(xiàn)氨輕微泄漏時(shí)，立即停止置換。若發(fā)生大量泄漏，應(yīng)按照氨泄漏應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行處理。

(7) 進(jìn)入罐體內(nèi)部時(shí)，應(yīng)按受限空間作業(yè)要求向罐體送風(fēng)，保證設(shè)備內(nèi)氧濃度達(dá)到18 %-22 %。

7 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，采用上述步驟對(duì)液氨儲(chǔ)存系統(tǒng)進(jìn)行置換，具有安全性高、用氮少、耗時(shí)短的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)用性較高。在實(shí)際操作中，現(xiàn)場(chǎng)人員還可結(jié)合本單位設(shè)備系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，不斷提升火電廠設(shè)備安全運(yùn)行能力。

1 陳建維．火電廠SCR脫硝系統(tǒng)氨區(qū)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與防范[J]．電力安全技術(shù)，2013，15(9)：8-9．

2016-06-18。

蔣 波(1973-)，男，高級(jí)工程師，主要從事化學(xué)運(yùn)行管理工作，email：172567276@qq．com。