山东火电厂烟气脱硝系统安全性

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山东火电厂烟气脱硝系统安全性

煤燃烧所释放出废气中的氮氧化物，是造成大气污染的主要污染源之一。氮氧化物会引起严重的环境问题并危害人体健康，对于火电厂烟气中氮氧化物的治理是国家“十二五”规划的重要内容。

　　宁夏京能宁东发电有限责任公司一期2×660MW机组烟气脱硝项目（以下简称本项目）采用目前技术成熟、具有较高脱硝效率及广泛应用的选择性催化还原法（SCR），采用“高飞灰”布置，即SCR反应器布置在省煤器和空预器之间，还原剂为液氨。不设置脱硝系统烟气旁路和省煤器高温旁路。其原理为：SCR技术是还原剂（NH3、尿素）在催化剂作用下，选择性地与NOx反应生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，故称为“选择性”。主要反应如下：

　　NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O

　　4NO +4NH3+O2→4N2+6H2O

　　而氨在常温、常压下是无色、使呼吸阻塞样的刺激味气体，通常5 ppm-10 ppm即可闻到臭气。常温、加压下呈液态，对铜、铜合金等有强烈的腐蚀性，氨按一定的比例（15%-26%）在与空气混合下， 遇火源即刻爆炸。所以应加强对脱硝系统的安全管理，绝不能掉以轻心。

　　2 脱硝系统的组成

　　2.1 液氨储存、制备系统

　　液氨储存、制备系统包括氨卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲槽、氨气稀释槽、废水泵等。

　　2.2 SCR系统

　　本项目SCR系统主要包含烟道、稀释风机、氨/空气混合器、氨稀释及喷射系统、反应器（含板式催化剂）、吹灰系统。

　　2.3 SCR工艺原理

　　液氨从液氨槽车由卸料压缩机送入液氨储罐，再经过液氨蒸发器蒸发为氨气后通过氨缓冲槽和输送管道进入炉后脱硝反应区，与烟气、空气均匀混合，通过整流装置，流经催化剂层，在催化剂的作用下，氨气和烟气中的NOx反应生成氮气和水，后通过SCR出口烟道进入空预器。

　　3 主要安全控制点及建议

　　3.1 液氨储存

　　本项目液氨储存量可供两台机组烟气脱硝7天用量，高可存储140t液氨，远远国家关于重大危险源的相关规定。建议如下：

　　1）液氨储存区安装的安全喷淋系统，应具备预防事故发生和紧急应对事故的双重功效。一般安全喷淋系统由储罐的压力、温度及氨气泄漏量来触发，设置的触发点为：压力1.5 MPa、温度40℃、氨气泄漏量40 ppm，较低的触发点可以有效抑制异常演变为事故。

　　2）由储罐导出的道阀门应该非常可靠。这需要在阀门选型、阀门质量监管、阀门安装等环节引起高度重视。此类阀门应选择密闭性可靠的液氨球形阀，并适当提高承压等级，在阀门出厂前要进行严格的质量监管，重要的是安装前在现场对阀门严密性进行检测同时将管道内的焊渣、灰尘、铁屑等杂质清理干净。本建议也适应于液氨储罐上的其它所有阀门。

　　3）储罐导出的道阀门事故状态（例如发生泄漏）时，应有有效的应急反应设备，可以将泄漏阀门出口安全封闭。

　　4）两个液氨储罐之间应能够实现快速倒罐或者快速装车（建议经由卸料压缩机完成），以防在重大泄漏事故发生时有效减小泄漏量。

　　5）对氨区操作人员进行必要的安全培训，让每位操作人员具有强烈的安全意识，杜绝违章操作，其中对厂级消防队的事故应急处理培训非常必要。

　　3.2 液氨卸料

　　本项目的液氨卸料系统由卸料压缩机和卸料管道及相关阀门组成。氨区的卸料过程是一个风险相对较高的过程，其安全需要得到足够的重视和保障。建议如下：

　　1）液氨卸料平台也应被安全喷淋系统覆盖，当卸料区氨的泄漏量超过40 ppm时应启动喷淋，同时自动停止卸料压缩机。

　　2）该系统阀门在出厂前要进行严格的质量监管，安装前在现场对阀门严密性进行检测同时将管道内的焊渣、灰尘、铁屑等杂质清理干净。

　　3）卸料平台安装万向充装系统，以卸料时的安全。

　　4）卸料前对卸料的人员进行严格的操作培训，进行模拟操作演练，确保卸料万无一失。

　　3.3 液氨的蒸发及氨气供应

　　本项目的液氨蒸发及供应系统由液氨蒸发器、氨气缓冲槽和相关阀门组成。建议如下：参见3.2节第1）、2）点建议。

　　3.4 氨气稀释与喷射

　　本项目的氨气稀释与喷射系统由稀释风机、氨/空气混合器、喷氨格栅、氨流量调节阀、氮氧化物CEMS系统及相关阀门组成。建议如下：

　　1）稀释风机选型应氨气稀释浓度小于5%，同时要适当增加裕量，氨空混合气体能够喷入烟道中。依据本项目实际的情况，风机的压头、风量应比实际理论计算裕量30%，方可满足要求。

　　2）喷氨格栅具有众多的喷头，由于其结构特殊，极易发生堵塞。在喷氨格栅的制作及施工过程中，要严格防止焊渣等杂质进入管道内部，并为每一支喷氨格栅支管设置吹扫用气。

　　3）参见3.2节第2）点建议。

　　4）氮氧化物CEMS小间应该与外界隔离，且设置空调，防暑防冻，以设备的正常运行。

　　3.5 SCR反应区

　　本项目SCR反应区由反应器、催化剂、出入口烟道、整流设备、声波吹灰器等组成。建议如下：

　　1）在催化剂安装之前，应该对SCR反应系统内部的喷氨格栅及喷嘴、导流板、整流装置、静态混合器等进行检查，确保设备安装正确，符合设计要求。

　　2）严格依据催化剂的运维手册进行操作，在锅炉点火、运行、停机期间催化剂的安全。

　　3）在机组停运，需要进入反应器内部检修时，佩戴人身防护设备，避免因催化剂、积灰引起人身危害。同时停运声波吹灰器，并切断杂用气，防止听力损害。

　　3.6 其它建议

　　1）本项目所有介质为氨的管道，依照《工业金属管道工程施工及验收规范》进行完水压试验后，再进行气密性试验。

　　2）本系统所有设备禁止铜质材料，在仪表、阀门等安装前，需要认真检查其垫片等相关配件。

　　3）本脱硝系统通讯设备防爆。

　　4）参与与氨介质相关操作的人员，在操作时佩戴防毒全面具、橡胶手套等人身防护用品。

　　4 结论

　　本项目的人身安全与系统安全是非常重要的，氨区安全尤为重要。本文从调试、运行的角度，系统的总结了脱硝系统的主要安全控制点，分析了从设备设计选型、质量监管、施工安装及人员培训等方面存在的不足，对提高系统的安全性提出了相应的建议。