淺談氨法脫硫技改項(xiàng)目的安全性設(shè)計(jì)

李碧云 蔡遠(yuǎn)飛

（西安航天源動力工程有限公司 陜西西安 710100）

引言

隨著國內(nèi)燃煤鍋爐排放提標(biāo)改造工作的不斷深入，越來越多的企業(yè)加入到脫硫項(xiàng)目技術(shù)改造的浪潮中，與此同時(shí)，氨法脫硫因?yàn)槠湔嫉孛娣e小、脫硫效率高和符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念等優(yōu)勢得以大面積應(yīng)用。但是與石灰石-石膏法相比，氨法脫硫脫硫塔高度更高，多級吸收工藝的脫硫塔塔高可達(dá)48-54m，脫硫劑氨水或者液氨的危險(xiǎn)系數(shù)更高。這些年氨法脫硫工藝在應(yīng)用中消防減災(zāi)、工藝安全等方面的事故時(shí)有發(fā)生，本文試圖從設(shè)計(jì)角度探討氨法脫硫技改項(xiàng)目的安全性設(shè)計(jì)。

1 裝置系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)

1.1 煙氣系統(tǒng)設(shè)置安全性隔離措施

按目前現(xiàn)行的《GB50660-2011大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》對煙氣系統(tǒng)是否需要有效隔離沒有做出明確規(guī)定，隨著去旁路工作的不斷推進(jìn)，相當(dāng)一部分煙氣脫硫工藝設(shè)計(jì)都減少甚至直接取消了煙道上的擋板門，當(dāng)脫硫塔內(nèi)發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，進(jìn)出口煙道不能及時(shí)得到關(guān)閉，煙筒效應(yīng)也使得火災(zāi)從發(fā)展期到轟燃期的時(shí)間變短，降低了初期火災(zāi)撲滅的可能性。譬如新疆某電廠脫硫設(shè)備安裝施工中不慎發(fā)生火災(zāi)，幸好當(dāng)時(shí)擋板門能迅速關(guān)閉，在減緩火勢蔓延的同時(shí)保住了塔頂直排煙筒，減少了事故損失。

1.2 入口煙道增設(shè)事故噴淋系統(tǒng)

在脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行中，鍋爐排煙系統(tǒng)溫度異常升高或者事故斷電導(dǎo)致脫硫循環(huán)泵跳閘，可以通過入口煙道事故噴淋系統(tǒng)噴水來降低脫硫塔入口煙氣溫度，使煙氣溫度控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，進(jìn)而能有效地保護(hù)脫硫塔內(nèi)部的防腐層、噴淋管和除霧器。采用相變冷凝煙氣再熱技術(shù)在入口煙道設(shè)置煙氣冷卻器的，應(yīng)在煙氣冷卻器前增置一路事故噴淋系統(tǒng)，并應(yīng)與煙氣冷卻器的沖洗水進(jìn)行聯(lián)鎖，以防止事故斷電相變冷凝水泵停運(yùn)后煙氣冷卻器高溫受損。

1.3 采取多冗余的安全控制系統(tǒng)

測量儀表應(yīng)選用質(zhì)量可靠的產(chǎn)品，關(guān)系到重要安全保護(hù)作用的儀表應(yīng)采取冗余配置，如原煙氣溫度、煙氣壓力、脫硫塔液位、除霧器壓差、脫硫塔循環(huán)泵的軸承溫度等。加強(qiáng)脫硫與主機(jī)控制系統(tǒng)之間的信號聯(lián)系，相互協(xié)調(diào)控制，優(yōu)化脫硫塔和鍋爐MFT動作之間的聯(lián)鎖邏輯關(guān)系，對于涉及到聯(lián)鎖保護(hù)的重要監(jiān)控信號應(yīng)通過硬接線方式進(jìn)行信號交換，以降低脫硫系統(tǒng)故障對鍋爐的影響。

1.4 優(yōu)化供配電系統(tǒng)的安全性

脫硫系統(tǒng)整體應(yīng)按照二級負(fù)荷設(shè)計(jì)，脫硫系統(tǒng)的供電應(yīng)采取將循環(huán)泵分接在兩段高壓母線上，當(dāng)任意一段高壓母線失電時(shí)，脫硫塔在短時(shí)間內(nèi)可安全運(yùn)行。應(yīng)擴(kuò)大脫硫系統(tǒng)UPS容量，系統(tǒng)內(nèi)的控制系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警、擋板門、事故噴淋系統(tǒng)和煙氣冷卻器沖洗水等設(shè)備應(yīng)全部列入保安電源。應(yīng)盡可能提高除霧器沖洗水泵供電等級或者增加備用電源，使其可在事故情況下充當(dāng)高位消防水系統(tǒng)使用。

2 脫硫塔消防減災(zāi)的安全性設(shè)計(jì)

從以往發(fā)生的諸多脫硫塔火災(zāi)事故案例來看，煙氣脫硫系統(tǒng)火災(zāi)具有蔓延迅速、初期撲救難、過火面積大、撲救時(shí)間長、經(jīng)濟(jì)損失大等特點(diǎn)，事故原因中施工管理的責(zé)任不言而喻，但是也往往暴露出設(shè)計(jì)中消防通道不暢、煙氣系統(tǒng)消防設(shè)計(jì)對高位構(gòu)筑物及設(shè)備的保護(hù)考慮不周等諸多不足。

2.1 應(yīng)重視煙氣脫硫系統(tǒng)技改后最不利情況下的消防要求

目前脫硫系統(tǒng)消防設(shè)計(jì)一般遵循《GB50229-2006火力發(fā)電廠與變電所設(shè)計(jì)防火規(guī)范》及《GB50016-2006建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求設(shè)計(jì)，一般脫硫系統(tǒng)地面消防給水形成環(huán)網(wǎng)或枝狀布置；室外消防栓敷設(shè)在設(shè)備或者道路附近，消防栓之間間距≤60m。這種設(shè)計(jì)雖然符合規(guī)范要求，但是現(xiàn)行氨法脫硫技術(shù)脫硫塔的高度都達(dá)到50m左右，加上直排煙筒可達(dá)到90m，老系統(tǒng)一般消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力0.6-0.8MPa，地面消防栓出水壓力為0.5-0.6MPa，而技改系統(tǒng)一般都不會涉及到新建高等級的消防水源及管網(wǎng)，廠區(qū)原有的消防系統(tǒng)地面消防栓向上噴射最高不超過40m，這顯然在發(fā)生初期火災(zāi)后根本不能及時(shí)控制態(tài)勢惡化，只能等專業(yè)消防隊(duì)伍攜帶消防云梯到來，以往的諸多案例也暴露出了這一問題。

2.2 增設(shè)高位消防管道和高位水箱等應(yīng)急消防設(shè)備。

應(yīng)該在脫硫塔除霧器平臺、煙氣脫白換熱器平臺等較高部位增設(shè)應(yīng)急消防水帶，或者利用除霧器沖洗水泵和除霧器四級沖洗水管增設(shè)帶有保安電源的旁路應(yīng)急消防水系統(tǒng)，也可在脫硫塔附近有利位置架設(shè)消防水炮。對于改造后現(xiàn)場設(shè)備較為擁擠的項(xiàng)目，還應(yīng)該適當(dāng)提高消防栓設(shè)計(jì)密度。

2.3 增強(qiáng)脫硫塔的防火減災(zāi)設(shè)計(jì)。

可以提高脫硫塔進(jìn)出口煙道上擋板門的防火隔熱性能，與脫硫塔相連接的FRP管道、軟連接等部位應(yīng)涂刷足夠的防火涂料，塔上電纜橋架蓋板應(yīng)配置齊全，封堵應(yīng)嚴(yán)密，防止電纜接線短路著火引發(fā)火災(zāi)事故。對于塔頂直排煙筒式系統(tǒng)，可在塔頂直排煙筒錐段增設(shè)易于關(guān)閉的消防擋板，進(jìn)而在脫硫塔發(fā)生火災(zāi)時(shí)有效的削弱煙筒效應(yīng)，為事故救援贏得時(shí)間，減少事故損失。

3 氨區(qū)危險(xiǎn)源的安全性設(shè)計(jì)

氨法脫硫中脫硫劑液氨或者氨水是項(xiàng)目中最大的潛在危險(xiǎn)源，2016年11月8日發(fā)生的淄博嘉周熱力氨水儲罐爆炸就是一起圍繞氨水操作不當(dāng)所引發(fā)的較大安全事故。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中要針對液氨或者氨水的運(yùn)輸、卸車、儲存、稀釋等環(huán)節(jié)可能發(fā)生的泄漏、爆炸和中毒等現(xiàn)象，將安全性設(shè)計(jì)從項(xiàng)目伊始就擺在重要位置。

3.1 嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)

根據(jù)《GB18218-2009危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識》液氨儲量超過10t即為重大危險(xiǎn)源，在總體設(shè)計(jì)中，對超過10t儲量的氨區(qū)應(yīng)該嚴(yán)格按照重大危險(xiǎn)源的管控規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，對不超過臨界量的氨區(qū)由于液氨本身的特性應(yīng)該提高安全防范等級；氨區(qū)應(yīng)按照第Ⅱ類防爆區(qū)域進(jìn)行設(shè)計(jì)，防爆區(qū)域內(nèi)所有的設(shè)備、電氣和監(jiān)測測量儀表、元件應(yīng)符合安全等級；氨區(qū)的防雷接地系統(tǒng)應(yīng)可靠，并應(yīng)按照第二類構(gòu)筑物采取防雷措施[1]；氨區(qū)內(nèi)的氨泄漏報(bào)警儀應(yīng)該可靠，并采取聲光報(bào)警的方式；氨區(qū)的壓力管道應(yīng)按規(guī)定向特種設(shè)備管理部門辦理相關(guān)手續(xù)，并做好向施工單位的交底工作。

3.2 提高氨區(qū)設(shè)備使用的安全性

液氨儲罐應(yīng)按照規(guī)范要求設(shè)置可靠的液位、溫度和壓力等測量儀表，并設(shè)置高液位、高高液位連鎖，并將測量信號以可靠的方式送至脫硫或者主機(jī)中央控制室；液氨運(yùn)輸槽車要采用鶴管卸車，卸車泵采用屏蔽泵，并應(yīng)在安全區(qū)域設(shè)計(jì)事故緊急切斷閥，以便進(jìn)一步控制災(zāi)害事態(tài)發(fā)展；應(yīng)在液氨儲罐設(shè)置水噴淋裝置，以便夏季或者事故狀態(tài)下降低球罐溫度；從液氨儲罐和氨氣緩沖罐呼吸閥通過管道匯總的氨氣可由事故罐進(jìn)行吸收，但要注意事故罐中的氨含量富集。

結(jié)語

氨法脫硫是一項(xiàng)契合循環(huán)經(jīng)濟(jì)需求的環(huán)保技術(shù)，節(jié)能減排效果明顯，是一項(xiàng)符合我國國情的鍋爐煙氣脫硫技術(shù)，應(yīng)用前景好。隨著氨法脫硫技術(shù)的進(jìn)一步迭代更新，在氨法脫硫項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，要認(rèn)真識別項(xiàng)目潛在的危險(xiǎn)性，采取可靠的防范措施，進(jìn)一步提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)的安全性。