燃煤电厂SCR液氨系统的置换

蒋 波

(四川广安发电有限责任公司，四川 广安 638017)

燃煤电厂SCR液氨系统的置换

蒋 波

(四川广安发电有限责任公司，四川 广安 638017)

针对燃煤电厂烟气脱硝系统中液氨检修置换操作不甚明了的现状，介绍了液氨储存系统置换的思路、方法，分析了液氨置换危险点及防控措施，列举了典型的液氨储罐置换操作方式，具有较高的实用性，为火电厂同类操作提供借鉴。

液氨；脱硝系统；置换

0 引言

随着国家对NOx排放的管控，燃煤电厂都配套建设或通过技术改造增设烟气脱硝系统。在常见的脱硝还原剂中，液氨以其投资少、运行成本低而成为多数燃煤电厂的首选。但液氨属于易燃易爆有毒危险品，大型燃煤电厂的液氨设计储存量已构成重大危险源，其不安全性给电厂安全和技术管理带来了一系列的新课题。

目前，部分电厂氨站的液氨罐使用已超过3年，一方面，根据相关规定，需对压力容器内部探伤检查；另一方面，随液氨带来的油污、铁锈等杂质沉积在液氨储罐底部，严重时会进入蒸发器，造成液氨蒸发器积油、SCR(选择性催化还原法)喷氨流量计堵塞等问题，影响脱硝系统正常运行，因此有必要对储存系统定期进行检查清洗。

1 氨的理化特性及危险性

氨是一种无色、有刺激性恶臭的气体，易溶于水、乙醇、乙醚。氨气可以700∶1的体积溶于水，液氨遇水会放热和发生震动。氨气与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热会燃烧、爆炸，与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险，在空气中的爆炸极限是15．7 %-27．4 %(V/V)。同时，氨还是有毒气体，低浓度氨对人体粘膜有刺激作用，高浓度氨可引起人体反射性呼吸停止，液氨或高浓度氨可致眼、皮肤灼伤。氨对环境有严重危害，对水体、土壤和大气也可造成污染。

基于氨的特殊理化特性和危险性，在进行液氨储存系统检修前，必须对液氨进行可靠置换。

2 SCR液氨储存系统简介

SCR液氨储存系统一般包括液氨卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐、氨稀释罐、废水收集池、废水泵及氮气置换装置等，液氨的储存、供应及排放流程如下。

(1) 液氨由液氨槽车运送，槽车与氨储罐之间用流体装卸臂(鹤管)连接，利用卸料压缩机将储罐内的氨气排入槽车，维持槽车与储罐间的压差，将槽车内的液氨压入储罐。

(2) 储罐内的液氨通过压差进入液氨蒸发器，吸热蒸发成氨气进入氨气缓冲罐，经缓冲罐供往锅炉SCR反应区。

(3) 氨气系统紧急排放和置换排放的氨气进入氨气稀释罐，经水吸收后排入废水池。废水池的水可通过废水泵排到化学废水处理系统。

(4) 液氨储罐、蒸发器、缓冲罐及管道与氮气系统相连，通过操控相应阀门，实现液氮置换。

3 置换思路

根据液氨的理化特性，结合氨站现场实际，采取如下方式进行置换。

(1) 利用机组SCR运行消耗储罐内的液氨，将液位降至0。

(2) 利用蒸发器或压缩机将储罐氨气送至其他液氨罐或排放至稀释罐，将压力降至0．1-0．2 MPa。

(3) 向液氨储罐充入氮气，静置一定时间，从上部往稀释罐排氨(可间断反复排1-2次)。

(4) 向液氨储罐注入工业水吸氨排气，反复2-3次至排水合格后交检修。

4 置换危险点分析及防控措施

针对液氨的物理化学性质和危险性，在置换操作前应进行专业危险点分析，找出其中的风险点并采取有效防控措施，保证人员和设备安全。置换操作主要危险点及防控措施如表1所示。

5 置换操作流程

5.1 耗尽储罐内的液氨

(1) 按照SCR供氨系统正常运行方式，将需停运置换的液氨储罐作为优先使用罐，降低液位。紧急情况下，也可通过倒罐方式降低储罐液氨量，确保储罐液氨液位下降。

(2) 储罐液位降至下限时，联系热控解除氨罐低液位保护，继续运行直至液氨罐内液氨耗尽。

耗尽储罐内的液氨非常关键，如果储罐内有残存液氨，在下一步排氨气降压过程中，液氨会再度气化直到储罐内气液相平衡，造成储罐压力反弹，严重时需反复数日，影响置换进度。

5.2 液氨储罐降压

氨罐内液氨用完后，储罐内仍会保持一定的压力（压力大小取决于环境温度），为减少氨气排放损失和负面环境影响，宜将储罐内残存氨气抽至相邻储罐，也可利用储罐余压使氨气经蒸发器、缓冲罐供往SCR，将其消耗掉。

氨气倒罐流程如下：倒出罐氨气出口阀→卸氨压缩机→液氨接卸液相/气相管道联络门→倒入罐液氨入口阀（具体倒罐途径可根据各单位现场实际，合理安排）。

在氨气倒罐过程中应注意：

(1) 防止倒入氨气的储罐超压，同时应保留氨气倒出储罐的压力不低于0．1 MPa；

(2) 当进/出口压差大于其设计值时，压缩机无法有效排气，导致出口温度升高；

(3) 原则上不宜向正在往蒸发器供氨的储罐排氨气（供氨储罐压力升高会影响蒸发器进氨量，若调整不及时可能引起蒸发器超压、安全阀动作）。

5.3 充氮置换

根据置换容积准备充足的氮气，检查确认氮气置换系统至各设备充氮阀门全部关闭后，开始对系统充氮。为提高效率，可在汇流排上挂多个氮气瓶同时供氮。当氮气瓶压力不足时，及时更换。

对小而长的管道局部置换，可采取一端充氮另一端排放的吹扫方式进行置换。对于罐体，自底部充入氮气，静置2 h，从顶部排出氨气，如此反复充排2次。在储罐排氨时，可以利用储罐氮气对相应管路进行预吹扫，以减少氮气消耗。

表1 液氨置换作业危险点及防控措施

充氮时应注意以下3点：

(1) 监视管道或罐体压力，防止超压造成安全阀动作；

(2) 罐体排气时宜缓慢，减少混合气体扰动和避免排放过快，因摩擦产生静电；

(3) 在更换氮气瓶时，应关闭汇流排总阀，防止氨气倒流伤人。

5.4 充水吸氨

考虑到氨气与水的溶解比是700∶1，当液氨储罐充入水时，储罐产生瞬时负压，严重时甚至损坏设备。液氨储罐充水前可先充入氮气，将储罐压力提高至0．2-0．3 MPa。由于卧式液氨储罐槽体长、支撑间隔较大，为防止充水后罐体和基础受力变形，对没有进行过水压试验的储罐，建议注水前在槽体中间加装支撑或采取半罐注水方式吸收氨气。

就近接工业水至储罐排污管道排放口，微开液氨储罐排污一、二次门，开工业水门，观察就地压力表变化，若有强负压风险，迅速关储罐排污门，通入氮气维持正压后继续观察。密切注意检查罐底各部位温升情况，必要时采取间断注水方式，尽量将温升控制在2 ℃/min内。

注水至储罐满水(若储罐承重能力不足，注水至1/2储罐高度即可)，关闭储罐排污门和工业水注水门，浸泡2-3 h后拆下临时注水管，开排污门排水。反复注水、浸泡和排水操作，直至pH值小于9，方可停止水置换(排水口可能有较重氨味，注意个人防护)。

6 置换注意事项

(1) 参与置换人员必须穿戴好防护用品，使用合格工器具，严格执行氨区进出管理制度、氨系统安全管理制度要求。

(2) 充氮排气、注水吸氨过程中，应注意管道死角置换。

(3) 置换完毕后，应对未置换的带氨系统管道加盲板，进行可靠隔离。

(4) 打开罐体和管道前，应确认系统内无压。对于液氨储罐，可先关就地压力表的隔离门，拆下压力表，缓开隔离门，经检查无压力、无氨气外溢后，再由小到大打开备用接口堵板、人孔等。

(5) 打开罐体、管道，可能有残余氨气味，应加强通风吹扫。

(6) 发现氨轻微泄漏时，立即停止置换。若发生大量泄漏，应按照氨泄漏应急预案进行处理。

(7) 进入罐体内部时，应按受限空间作业要求向罐体送风，保证设备内氧浓度达到18 %-22 %。

7 结束语

实践证明，采用上述步骤对液氨储存系统进行置换，具有安全性高、用氮少、耗时短的优点，实用性较高。在实际操作中，现场人员还可结合本单位设备系统特点进行优化，不断提升火电厂设备安全运行能力。

1 陈建维．火电厂SCR脱硝系统氨区安全风险评估与防范[J]．电力安全技术，2013，15(9)：8-9．

2016-06-18。

蒋 波(1973-)，男，高级工程师，主要从事化学运行管理工作，email：172567276@qq．com。