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)電有限責任公司，四川 廣安 638017)

針對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，介紹了液氨儲存系統(tǒng)置換的思路、方法，分析了液氨置換危險點及防控措施，列舉了典型的液氨儲罐置換操作方式，具有較高的實用性，為火電廠同類操作提供借鑒。

液氨；脫硝系統(tǒng)；置換

0 引言

隨著國家對NOx排放的管控，燃煤電廠都配套建設或通過技術改造增設煙氣脫硝系統(tǒng)。在常見的脫硝還原劑中，液氨以其投資少、運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品，大型燃煤電廠的液氨設計儲存量已構(gòu)成重大危險源，其不安全性給電廠安全和技術管理帶來了一系列的新課題。

目前，部分電廠氨站的液氨罐使用已超過3年，一方面，根據(jù)相關規(guī)定，需對壓力容器內(nèi)部探傷檢查；另一方面，隨液氨帶來的油污、鐵銹等雜質(zhì)沉積在液氨儲罐底部，嚴重時會進入蒸發(fā)器，造成液氨蒸發(fā)器積油、SCR(選擇性催化還原法)噴氨流量計堵塞等問題，影響脫硝系統(tǒng)正常運行，因此有必要對儲存系統(tǒng)定期進行檢查清洗。

1 氨的理化特性及危險性

氨是一種無色、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，液氨遇水會放熱和發(fā)生震動。氨氣與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱會燃燒、爆炸，與氟、氯等接觸會發(fā)生劇烈的化學反應。若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開裂和爆炸的危險，在空氣中的爆炸極限是15．7 %-27．4 %(V/V)。同時，氨還是有毒氣體，低濃度氨對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。氨對環(huán)境有嚴重危害，對水體、土壤和大氣也可造成污染。

基于氨的特殊理化特性和危險性，在進行液氨儲存系統(tǒng)檢修前，必須對液氨進行可靠置換。

2 SCR液氨儲存系統(tǒng)簡介

SCR液氨儲存系統(tǒng)一般包括液氨卸料壓縮機、液氨儲罐、液氨蒸發(fā)器、氨氣緩沖罐、氨稀釋罐、廢水收集池、廢水泵及氮氣置換裝置等，液氨的儲存、供應及排放流程如下。

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

(2) 儲罐內(nèi)的液氨通過壓差進入液氨蒸發(fā)器，吸熱蒸發(fā)成氨氣進入氨氣緩沖罐，經(jīng)緩沖罐供往鍋爐SCR反應區(qū)。

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

(4) 液氨儲罐、蒸發(fā)器、緩沖罐及管道與氮氣系統(tǒng)相連，通過操控相應閥門，實現(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)場實際，采取如下方式進行置換。

(1) 利用機組SCR運行消耗儲罐內(nèi)的液氨，將液位降至0。

(2) 利用蒸發(fā)器或壓縮機將儲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) 向液氨儲罐充入氮氣，靜置一定時間，從上部往稀釋罐排氨(可間斷反復排1-2次)。

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

4 置換危險點分析及防控措施

針對液氨的物理化學性質(zhì)和危險性，在置換操作前應進行專業(yè)危險點分析，找出其中的風險點并采取有效防控措施，保證人員和設備安全。置換操作主要危險點及防控措施如表1所示。

5 置換操作流程

5.1 耗盡儲罐內(nèi)的液氨

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

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

耗盡儲罐內(nèi)的液氨非常關鍵，如果儲罐內(nèi)有殘存液氨，在下一步排氨氣降壓過程中，液氨會再度氣化直到儲罐內(nèi)氣液相平衡，造成儲罐壓力反彈，嚴重時需反復數(shù)日，影響置換進度。

5.2 液氨儲罐降壓

氨罐內(nèi)液氨用完后，儲罐內(nèi)仍會保持一定的壓力（壓力大小取決于環(huán)境溫度），為減少氨氣排放損失和負面環(huán)境影響，宜將儲罐內(nèi)殘存氨氣抽至相鄰儲罐，也可利用儲罐余壓使氨氣經(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→液氨接卸液相/氣相管道聯(lián)絡門→倒入罐液氨入口閥（具體倒罐途徑可根據(jù)各單位現(xiàn)場實際，合理安排）。

在氨氣倒罐過程中應注意：

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

(2) 當進/出口壓差大于其設計值時，壓縮機無法有效排氣，導致出口溫度升高；

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

5.3 充氮置換

根據(jù)置換容積準備充足的氮氣，檢查確認氮氣置換系統(tǒng)至各設備充氮閥門全部關閉后，開始對系統(tǒng)充氮。為提高效率，可在匯流排上掛多個氮氣瓶同時供氮。當?shù)獨馄繅毫Σ蛔銜r，及時更換。

對小而長的管道局部置換，可采取一端充氮另一端排放的吹掃方式進行置換。對于罐體，自底部充入氮氣，靜置2 h，從頂部排出氨氣，如此反復充排2次。在儲罐排氨時，可以利用儲罐氮氣對相應管路進行預吹掃，以減少氮氣消耗。

表1 液氨置換作業(yè)危險點及防控措施

充氮時應注意以下3點：

(1) 監(jiān)視管道或罐體壓力，防止超壓造成安全閥動作；

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

(3) 在更換氮氣瓶時，應關閉匯流排總閥，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，當液氨儲罐充入水時，儲罐產(chǎn)生瞬時負壓，嚴重時甚至損壞設備。液氨儲罐充水前可先充入氮氣，將儲罐壓力提高至0．2-0．3 MPa。由于臥式液氨儲罐槽體長、支撐間隔較大，為防止充水后罐體和基礎受力變形，對沒有進行過水壓試驗的儲罐，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)水至儲罐排污管道排放口，微開液氨儲罐排污一、二次門，開工業(yè)水門，觀察就地壓力表變化，若有強負壓風險，迅速關儲罐排污門，通入氮氣維持正壓后繼續(xù)觀察。密切注意檢查罐底各部位溫升情況，必要時采取間斷注水方式，盡量將溫升控制在2 ℃/min內(nèi)。

注水至儲罐滿水(若儲罐承重能力不足，注水至1/2儲罐高度即可)，關閉儲罐排污門和工業(yè)水注水門，浸泡2-3 h后拆下臨時注水管，開排污門排水。反復注水、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，注意個人防護)。

6 置換注意事項

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

(2) 充氮排氣、注水吸氨過程中，應注意管道死角置換。

(3) 置換完畢后，應對未置換的帶氨系統(tǒng)管道加盲板，進行可靠隔離。

(4) 打開罐體和管道前，應確認系統(tǒng)內(nèi)無壓。對于液氨儲罐，可先關就地壓力表的隔離門，拆下壓力表，緩開隔離門，經(jīng)檢查無壓力、無氨氣外溢后，再由小到大打開備用接口堵板、人孔等。

(5) 打開罐體、管道，可能有殘余氨氣味，應加強通風吹掃。

(6) 發(fā)現(xiàn)氨輕微泄漏時，立即停止置換。若發(fā)生大量泄漏，應按照氨泄漏應急預案進行處理。

(7) 進入罐體內(nèi)部時，應按受限空間作業(yè)要求向罐體送風，保證設備內(nèi)氧濃度達到18 %-22 %。

7 結(jié)束語

實踐證明，采用上述步驟對液氨儲存系統(tǒng)進行置換，具有安全性高、用氮少、耗時短的優(yōu)點，實用性較高。在實際操作中，現(xiàn)場人員還可結(jié)合本單位設備系統(tǒng)特點進行優(yōu)化，不斷提升火電廠設備安全運行能力。

1 陳建維．火電廠SCR脫硝系統(tǒng)氨區(qū)安全風險評估與防范[J]．電力安全技術，2013，15(9)：8-9．

2016-06-18。

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