提高氨區(qū)運行安全性的技術(shù)措施

楊惠玲

摘要：侯馬熱電分司的氨區(qū)自2014年投運以來，因氨區(qū)合同簽定時為2008年11月，對脫硝及氨區(qū)的投運要求較低，氨區(qū)的設(shè)備、門及系統(tǒng)已不能滿足超低排放改造的容量及長期安全穩(wěn)定運行的要求，經(jīng)化學專業(yè)人員的調(diào)研后，制定氨區(qū)改造方案，增加氨汽化罐的容量，按最新要求更換原來的碳鋼氨閥為不銹鋼氨專用閥門，增加蒸汽管路，以期達到適應(yīng)超低排放改造的要求。

關(guān)鍵詞：氨區(qū) 汽化罐 閥門 超低排

中圖分類號： X773 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2016）08（b）-0000-00

1設(shè)備情況簡介

侯馬熱電分公司建設(shè)規(guī)模為2×300MW燃煤發(fā)電機組，采用一次再熱、雙缸雙排汽、直接空冷、抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機組，配2×1065t/h國產(chǎn)亞臨界，四角切圓燃燒，一次中間再熱，固態(tài)排渣爐。 脫硝裝置由上海電氣石川島電站環(huán)保工程有限公司設(shè)計。脫硝采用SCR工藝，還原劑是液氨。氨區(qū)現(xiàn)已運行1年半時間。

2氨區(qū)運行中出現(xiàn)的問題及現(xiàn)狀

氨制備系統(tǒng)投運一年來，由于設(shè)計和設(shè)備制造先天不足（因為本工程合同簽定時間為2008年11月，對脫硝及氨區(qū)的相關(guān)要求較低），存在的各種問題和隱患已經(jīng)凸顯出來，且直接影響現(xiàn)場安全運行和正常維護，急需進行設(shè)計完善和設(shè)備系統(tǒng)整改，以保證機組煙氣脫硝效果，避免發(fā)生嚴重的環(huán)保事件，保證公司安全生產(chǎn)。

現(xiàn)將近期氨區(qū)設(shè)備發(fā)生的問題及主要存在的問題，說明如下：

1、氣化罐換熱量不夠。雙機運行期間，曾因脫硝噴氨量瞬間增大而導致氣化罐溫度降低，引起聯(lián)鎖保護動作，關(guān)閉液氨閥的情況?，F(xiàn)雙機運行期間采用兩臺氣化罐同時工作，緩沖罐壓力也只是在低限（0.2 MPa）附近，為設(shè)計問題，雙罐同時運行存在較大風險。

如：A氣化罐3次漏水，B汽化罐2次漏水，均是罐體換熱蒸汽加熱罐體振動底部排污門處產(chǎn)生應(yīng)力導致金屬疲勞裂開，2015年12月24日處理A氣化罐時發(fā)現(xiàn)罐體底部排污管20mm處鋼板有一道裂縫，后檢修人員將底部排污口封堵，罐體側(cè)面開口排污，處理效果正在觀察中。

2、我公司氨區(qū)設(shè)計有兩個氣化罐，只有一個氨氣緩沖罐（2.3 m?），兩氣化罐出口并入母管進入唯一緩沖罐，系統(tǒng)出現(xiàn)缺陷時，機組運行狀態(tài)下無法進行隔離檢修處理，存在停止供氨的隱患。

3、輔汽來汽管道，同時供液氧站等地使用，液氧站供汽管道故障時，直接影響液氨氣化，進而影響脫硝效率。

4、部分閥門內(nèi)漏，設(shè)備無法完全隔離，再加上系統(tǒng)設(shè)計存在問題，更換閥門需要雙機停運時方可進行。

2調(diào)研情況

為了有效解決我公司氨區(qū)存在的汽化器振動大、系統(tǒng)不能可靠隔離等問題，生技部組織化學專業(yè)有關(guān)人員赴山西省宏光電廠、大唐臨汾熱電進行為期兩天的現(xiàn)場調(diào)研。現(xiàn)對調(diào)研情況匯報如下：

（1）宏光電廠調(diào)研情況：

1. 宏光電廠簡況：該廠裝機容量為2X300MW循環(huán)流化床機組，兩套機組分別于2013、2014年投產(chǎn)，2015年完成超低排改造。

2. 氨區(qū)系統(tǒng)及設(shè)備情況：氨區(qū)液氨氣化系統(tǒng)為母管制，兩臺氨氣化罐（氣化量為300公斤/臺/小時，型號與我廠相同，為同一廠家生產(chǎn)），一臺氨緩沖罐（10立方米）。

3. 設(shè)備運行情況：系統(tǒng)不能隔離；單臺汽化器供氨量不能滿足兩臺機組運行需要，液氨泵24小時連續(xù)運行強制供氨，氣化罐及緩沖罐在0.8MPa（正常為0.2-0.3 MPa）壓力、80℃下運行，運行狀態(tài)安全風險很大；汽化罐振動較大，比我廠的稍小，氣化罐沒有做過改動及泄漏過。在雙機運行情況下供氨量不足時采取機組降負荷運行措施。

4. 超低排放改造前后用氨量情況：

改前：用氨量設(shè)計值：120公斤/爐/小時；實際用量：150公斤/爐/小時。

改后：用氨量設(shè)計值：150公斤/爐/小時；實際用量：200公斤/爐/小時。

5 我廠可借鑒的經(jīng)驗及教訓：⑴在汽化器液氨進口管上安裝調(diào)節(jié)門，利用氨沖罐壓力變化調(diào)節(jié)液氨的流量，可減少蒸汽的啟動次數(shù)，提高汽化罐運行穩(wěn)定性，有可能會減小振動。⑵實際用量比設(shè)計用量要高出33%左右，汽化罐的實際容量應(yīng)有約三分之一的富裕量。⑶系統(tǒng)需由母管改為并聯(lián)，便于檢修及維護工作的開展。⑷安全上在卸氨臂處增加漏點監(jiān)測點，在液氨貯罐區(qū)增高導流溝道。

（2）大唐臨汾熱電的調(diào)研情況：

1. 大唐臨汾熱電廠簡況：該廠裝機容量為2X300MW煤粉空冷機組，2015年完成#1爐超低排改造，#2爐計劃今年完成改造。

5. 氨區(qū)系統(tǒng)及設(shè)備情況：氨區(qū)液氨氣化系統(tǒng)為單元制，兩臺氨氣化罐（氣化量為500m3/臺/小時，型號與我廠不同，換熱方式為表面式），兩臺氨緩沖罐（3立方米/臺），現(xiàn)氨區(qū)閥門已全部更換為不銹鋼氨專用閥門，閥門費用為60萬，沒有閥門內(nèi)漏現(xiàn)象，系統(tǒng)安全性較高。

6. 設(shè)備運行情況：系統(tǒng)能可靠隔離，但改造后單臺汽化器供氨量不能滿足兩臺機組運行需要，現(xiàn)在#1機組改造后供氨量能滿足雙機運行需要，如#2爐改造后根據(jù)#1爐運行數(shù)據(jù)判斷，雙機運行時將需啟動兩臺氣化罐運行；氨氣化罐運行平穩(wěn)，無振動現(xiàn)象，運行壓力0.2 MPa。蒸汽管路中無過濾器，沒有發(fā)生過堵塞現(xiàn)象；液氨管道中的調(diào)節(jié)閥多次堵塞清理（分析原因為液氨中有雜質(zhì)及液氨管道過細）。

7. 超低排放改造前后用氨量情況：

改前：用氨量設(shè)計值：200m3/爐/小時；實際用量：220 m3/爐/小時。

改后：用氨量設(shè)計值：270/爐/ m3小時；實際用量：310m3/爐/小時。超低排改造成后，單臺氣化器不能滿足雙機運行需要，需啟動雙罐供氨，否則需限負荷運行。

6 我廠可借鑒的經(jīng)驗及教訓；⑴將現(xiàn)母管式液氨氣化系統(tǒng)改為單元制；增加一個氨緩沖罐；系統(tǒng)改為一個氣化罐對應(yīng)一臺緩沖罐，便于系統(tǒng)可靠隔離。⑵實際用量比設(shè)計用量要高出20-33%，汽化罐的實際容量應(yīng)有約三分之一的富裕量。⑶閥門盡快更換為不銹鋼專用閥門，提高氨系統(tǒng)的安全性。⑷更換為表面式氨氣化器，且要把容量提高為650公斤/臺/小時，以滿足超低排改造后雙機同時運行的需用，實現(xiàn)一用一備的運行要求。

3解決方案

經(jīng)與廠家多次溝通及對周邊兄弟單位的調(diào)研，結(jié)合侯馬熱電分公司超低排放改造的要求，提出氨區(qū)的改造方案如下，以期達氨區(qū)及脫離硝系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行的生產(chǎn)、環(huán)保要求：

1.將現(xiàn)母管式液氨氣化系統(tǒng)改為單元制，一個氣化罐對應(yīng)一臺緩沖罐，便于系統(tǒng)可靠隔離，且能提高供氨系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.將原振動大的混合式氣節(jié)化器更換為表面式氨氣化器，且要把容量提高為650公斤/臺/小時以滿足超低排改造后雙機同時運行的需要，實現(xiàn)一用一備的運行要求。實際用量比設(shè)計用量應(yīng)高出1/3左右，汽化罐的實際容量應(yīng)有約三分之一的富裕量?？商岣呦到y(tǒng)運行穩(wěn)定性和安全性，防止再振斷有關(guān)管道特別是液氨管道。氣化罐更換原因為：⑴原設(shè)備振動強烈，易造成泄漏，安全性較差。（2）超低排放改造后，根據(jù)所調(diào)研的大唐臨汾電廠，設(shè)計為500公斤/臺/小時，氣化量的氣化器不能滿足超低排改造成后雙機運行的需要，只能啟動兩臺氣化罐運行。我方改造應(yīng)設(shè)計有足夠的裕量，避免發(fā)生單氣化罐供氨不足雙機運行的設(shè)計要求。

3.氨區(qū)涉氨閥門全部更換為不銹鋼專用閥門，提高氨系統(tǒng)的安全性，達到國家氨區(qū)設(shè)備的最新要求。

4.在機組雙停期間，對氨區(qū)內(nèi)漏的12個閥門進行更換（現(xiàn)已完成）；清理蒸汽過濾器（已清理），并增加蒸汽旁路過濾裝置，便于定期清理過濾器，防止蒸汽量不足而影響供氨量，以確保雙機運行期間氨區(qū)設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

5.在兩臺氣化罐液氨入口管上增加調(diào)節(jié)閥，可根據(jù)氨緩沖罐的壓力變化調(diào)整流量，保證氣化罐的穩(wěn)定安全運行。

6.就近增加一路蒸汽管道，防止單路閥門泄漏致使供汽中斷。（此前已因液氧站蒸汽閥門泄漏引起供氨系統(tǒng)波動，經(jīng)采取臨時措施才免于氨氣供應(yīng)中斷）。

7.技改氨用閥門技術(shù)要求；

（1）生產(chǎn)廠家必須有氨用閥專業(yè)制造資質(zhì)，其企業(yè)資質(zhì)必須具備有效的法人營業(yè)執(zhí)照、ISO9001：2008質(zhì)量管理體系認證、特種設(shè)備制造許可證；（2）氨用閥應(yīng)選用主體304不銹鋼、固溶、暗桿、免維護316不銹鋼雙層波紋管、氨專用截止閥AWJ41F-25P或AWJ41F-40P和304不銹鋼固溶波紋管安全閥AWA42F-25P或AWA42F-40P；（3）閥門填料箱的深度應(yīng)不少于5圈未經(jīng)壓縮的填料的高度，填料應(yīng)采用聚四氟乙烯材質(zhì)；填料箱內(nèi)徑應(yīng)是閥桿直徑加兩倍填料寬度之和，精度Hll級；（4）閥蓋與閥體用法蘭連接應(yīng)采用螺柱，數(shù)量不得少于4個，螺栓最小直徑按下表的規(guī)定：

（5）除法蘭等部位外，在閥蓋殼壁承壓區(qū)域不允許打固定標牌；（6）閥門所有零部件不允許使用銅材料；（7）在閥體上應(yīng)注有以下永久性的標記：制造廠名或商標標記、閥體材料或代號、公稱壓力、公稱尺寸、介質(zhì)流向標記；公稱尺寸不大于DN 50的閥門，在閥體上應(yīng)盡可能按要求標記。若因閥體的尺寸限制，可以將一部分內(nèi)容標記在銘牌上：公稱尺寸、公稱壓力、閥體材料；（8）閥門的銘牌上應(yīng)有如下的內(nèi)容：制造廠名、公稱壓力、公稱尺寸、產(chǎn)品型號、材料、依據(jù)的標準號；（9）結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、厚度、密封方式等符合GB/T 26478-2011、國家能源局[2014]328號文件、GB/T 12235-2007、GB/T 12224-2005等相關(guān)標準要求。 氨區(qū)閥門須更換為不銹鋼閥門（閥門清單詳見供貨范圍，最終應(yīng)滿足氨區(qū)系統(tǒng)需求，并應(yīng)得到買方的確認）。（10）對液氨罐一、二次門、隔離門必須選用符合國標要求的高等級不銹鋼氨專用閥門。

4方案進行情況

上述方案已由具有氨區(qū)設(shè)計資質(zhì)的設(shè)計單位認可并完成了技改圖紙設(shè)計，由侯馬熱電超低排放改造施工隊伍正在緊張的實施過程中。

5預期目的

侯馬熱電經(jīng)過上述改造后，將使氨區(qū)設(shè)備運行的安全性得到全面的提高，有效地控制了氨區(qū)液氨泄漏的環(huán)保風險的發(fā)生，為脫硝系統(tǒng)的正常運行及超低排放的改造要求打好了基礎(chǔ)，減少了因氨區(qū)設(shè)備故障而停機的風險，為侯馬市的正常供熱提供的有力的保證，其安全、環(huán)保效益是巨大的，由此而產(chǎn)生的經(jīng)濟效益將是顯著的。

參考文獻

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