火力發(fā)電廠脫硝工程氨水區(qū)儲(chǔ)罐區(qū)消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張崔燦

摘 要：我國(guó)大型火電廠采用氨水作為脫硝試劑越來(lái)越多，需要規(guī)范明確氨水危險(xiǎn)等級(jí)，及《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》、《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《火力發(fā)電廠煙氣脫硝設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》對(duì)氨水消防設(shè)計(jì)的要求。

關(guān)鍵詞：火電廠 氨水區(qū) 脫硝 消防設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）01（a）-0000-00

0 引言

目前火力發(fā)電廠脫硝技術(shù)脫硝試劑有液氨法脫硝、氨水法脫硝、尿素法脫硝，由于液氨屬于乙類(lèi)危險(xiǎn)類(lèi)別，屬于重大危險(xiǎn)源，儲(chǔ)存起來(lái)危險(xiǎn)性較大?，F(xiàn)在越來(lái)越多的電廠選用氨水法脫硝。氨水區(qū)氨水儲(chǔ)罐的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)宜安丙類(lèi)液體。在《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014中8.1.4中規(guī)定甲、乙、丙類(lèi)液體儲(chǔ)罐區(qū)內(nèi)的儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)移動(dòng)水槍或固定水冷卻設(shè)施。但規(guī)范并沒(méi)有規(guī)定噴淋水強(qiáng)度。所以為配合越來(lái)越多的電廠改造需要完善消防規(guī)范。

1 氨水的特性

氨水（NH?[aq]）常稱(chēng)為氫氧化銨，指氨氣的水溶液，有強(qiáng)烈刺鼻氣味，具弱堿性。氨水中，氨氣分子發(fā)生微弱水解生成氫氧根離子及銨根離子。1M氨水的pH值為11.63，大約有0.42%的NH?變?yōu)镹H4?。氨水是實(shí)驗(yàn)室中氨的常用來(lái)源。它可與含銅（II）離子的溶液作用生成深藍(lán)色的配合物，也可用于配置銀氨溶液等分析化學(xué)試劑。

2 氨水區(qū)消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

在《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014中8.1.4中規(guī)定甲、乙、丙類(lèi)液體儲(chǔ)罐區(qū)內(nèi)的儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)移動(dòng)水槍或固定水冷卻設(shè)施。沒(méi)有明確什么固定水冷卻設(shè)施及強(qiáng)度。只能參考液氨區(qū)消防系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。液氨區(qū)域水噴霧系統(tǒng)的水量計(jì)算主要依據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中8.10.4規(guī)定，全壓力式及半冷凍式液化烴儲(chǔ)罐固定式消防冷卻水系統(tǒng)的用水量計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定：著火罐冷卻水供給強(qiáng)度不應(yīng)小于9.00L/min·m 2，

3 火電廠氨水脫硝工程工藝流程

氨區(qū)指的是氨水卸料泵、氨水儲(chǔ)罐、氨水計(jì)量/輸送泵等；液氨被稀釋制備成濃度為 20%的氨水。氨水在經(jīng)氨水輸送泵輸送至計(jì)量模塊之前，與稀釋水模塊輸送過(guò)來(lái)的水混合，稀釋為5%左右的氨水溶液。然后，經(jīng)過(guò)分配裝置的精確計(jì)量分配至每個(gè)噴槍?zhuān)?jīng)噴槍噴入爐膛，進(jìn)行脫硝反應(yīng)。

4 以某電廠氨水區(qū)消防為例

某電廠裝機(jī)容量為180萬(wàn)千瓦（1、2、3號(hào)機(jī)組），其中1、2號(hào)機(jī)組為60萬(wàn)千瓦亞臨界機(jī)組，于2006年9月投產(chǎn)發(fā)電；3號(hào)機(jī)組為60萬(wàn)千瓦超臨界機(jī)組，于2009年7月投入運(yùn)行。2014年2月，公司1、2、3號(hào)機(jī)組銘牌增容獲湖南省經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)批復(fù)，出力均由60萬(wàn)千瓦變更為65萬(wàn)千瓦，現(xiàn)機(jī)組總裝機(jī)容量為195萬(wàn)千瓦。

某電廠3號(hào)機(jī)組于2009年7月投產(chǎn)發(fā)電，同步建設(shè)脫硝設(shè)施，3號(hào)機(jī)組脫硝因運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)五年，于2014年5月份更換了一層催化劑，2015年5月更換了另一層催化劑。配置2臺(tái)脫硝反應(yīng)器，反應(yīng)器的截面尺寸長(zhǎng)×寬×高=11.1m×15.9m×12.76m，每臺(tái)脫硝反應(yīng)器設(shè)計(jì)成2+1層催化劑布置方式，其中上層為預(yù)留層。脫硝系統(tǒng)與鍋爐同步投產(chǎn)，在常用煤質(zhì)，負(fù)荷600MW下，鍋爐NOx排放濃度基本在1200mg/m3左右。

隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能減排工作的不斷深入，火力發(fā)電廠的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)也相應(yīng)隨之提高。根據(jù)環(huán)境保護(hù)部和質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布的新的國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）的要求，火力發(fā)電鍋爐煙塵、二氧化硫、氮氧化物最高允許排放濃度提高到30mg/m3、200 mg/m3、200 mg/m3。

2014年9月，國(guó)家發(fā)改委、環(huán)保部、國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）》，文件要求到2020年?yáng)|部地區(qū)現(xiàn)役30萬(wàn)千瓦及以上公用燃煤發(fā)電機(jī)組、10萬(wàn)千瓦及以上自備燃煤發(fā)電機(jī)組以及其他有條件的燃煤發(fā)電機(jī)組，改造后大氣污染物排放濃度基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值。

根據(jù)湖南省發(fā)布的《湖南省煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）》文件，某電廠將對(duì)二期3號(hào)機(jī)組進(jìn)行超低排放改造。改造目標(biāo)為煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別低于10 mg/m3（標(biāo)態(tài)，干基，6%O2）（下同）、35 mg/m3、50 mg/m3。

本次脫硝系統(tǒng)改造結(jié)合電廠的實(shí)際情況，從燃煤電廠煙氣污染物整體協(xié)同治理的角度出發(fā)，采用低氮燃燒改造+SNCR+SCR脫硝增容、增加煙氣均流裝置+增加兩層噴淋層+塔外漿池、高效除塵除霧裝置、引增合一、預(yù)留MGGH和濕式靜電除塵器位置的技術(shù)路線。

（1）脫硝SNCR系統(tǒng)技術(shù)要求

采用的SNCR脫硝工藝技術(shù)，至少應(yīng)必須包括氨水制備、儲(chǔ)存及輸送系統(tǒng)、除鹽水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、計(jì)量混合系統(tǒng)、計(jì)量噴射系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、儀表及自動(dòng)控制系統(tǒng)、安全防護(hù)、防凍伴熱系統(tǒng)等。原劑采用20%濃度氨水，儲(chǔ)存在脫硝裝置公用區(qū)域的氨水儲(chǔ)罐。

（2）對(duì)于SNCR系統(tǒng)及氨噴射系統(tǒng)，其改造方案如下。

必須根據(jù)流場(chǎng)模擬試驗(yàn)，在鍋爐上選擇合適的噴槍數(shù)量和氨水噴射位置，氨水通過(guò)噴射器，直接在鍋爐高溫?zé)煔庵羞M(jìn)行加熱分解制氨。

（3）電廠氨水區(qū)布置及消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

平面布置圖為：寬25米，長(zhǎng)50米，高11米的半開(kāi)放性的建筑。

室外消防系統(tǒng)：本次設(shè)計(jì)室外設(shè)置消火栓系統(tǒng)，消防水源來(lái)至原廠區(qū)消防水管網(wǎng)，室外消火栓設(shè)計(jì)流量為20L/S，采用兩路接口形成環(huán)狀消防管網(wǎng)。

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)：根據(jù)規(guī)范要求，在氨水制備區(qū)及氨水儲(chǔ)罐區(qū)設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，本系統(tǒng)兼有吸收泄漏到空氣中的氨氣的作用。雨淋系統(tǒng)噴淋強(qiáng)度按中危險(xiǎn)I級(jí)設(shè)計(jì)。防護(hù)區(qū)劃分按氨水制備區(qū)為一個(gè)區(qū)，氨水儲(chǔ)罐區(qū)為一個(gè)區(qū)。

火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)為中危險(xiǎn)級(jí)Ⅱ級(jí)，設(shè)計(jì)噴水強(qiáng)度9.00L/min·m 2，所有噴頭用DN25短管與主管連接。

滅火器布置：在氨區(qū)配置手提式磷酸銨鹽干粉滅火器和推車(chē)式干粉滅火器。滅火器配置點(diǎn)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。

5 電廠氨水區(qū)消防現(xiàn)狀

目前火力發(fā)電廠脫硝工程利用氨水作為脫硝劑的比較少，消防系統(tǒng)可參考項(xiàng)目不多。提供脫硝模塊廠家對(duì)自己設(shè)備危險(xiǎn)等級(jí)定位不清晰，導(dǎo)致可利用規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法確定?！督ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》、《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《力發(fā)電廠煙氣脫硝設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》均未對(duì)氨水消防設(shè)計(jì)有明確規(guī)定。

6 建議

根據(jù)以上所述，需要對(duì)火力電廠脫硝工程液氨、氨水、尿素等消防標(biāo)準(zhǔn)重新進(jìn)行修訂。需專(zhuān)門(mén)明確《力發(fā)電廠煙氣脫硝設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中3種脫硝試劑儲(chǔ)存及制備區(qū)消防標(biāo)準(zhǔn)的要求。設(shè)計(jì)人員有統(tǒng)一明確的設(shè)計(jì)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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