提高氨区运行安全性的技术措施

杨惠玲

摘要：侯马热电分司的氨区自2014年投运以来，因氨区合同签定时为2008年11月，对脱硝及氨区的投运要求较低，氨区的设备、门及系统已不能满足超低排放改造的容量及长期安全稳定运行的要求，经化学专业人员的调研后，制定氨区改造方案，增加氨汽化罐的容量，按最新要求更换原来的碳钢氨阀为不锈钢氨专用阀门，增加蒸汽管路，以期达到适应超低排放改造的要求。

关键词：氨区 汽化罐 阀门 超低排

中图分类号： X773 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2016）08（b）-0000-00

1设备情况简介

侯马热电分公司建设规模为2×300MW燃煤发电机组，采用一次再热、双缸双排汽、直接空冷、抽汽凝汽式汽轮发电机组，配2×1065t/h国产亚临界，四角切圆燃烧，一次中间再热，固态排渣炉。 脱硝装置由上海电气石川岛电站环保工程有限公司设计。脱硝采用SCR工艺，还原剂是液氨。氨区现已运行1年半时间。

2氨区运行中出现的问题及现状

氨制备系统投运一年来，由于设计和设备制造先天不足（因为本工程合同签定时间为2008年11月，对脱硝及氨区的相关要求较低），存在的各种问题和隐患已经凸显出来，且直接影响现场安全运行和正常维护，急需进行设计完善和设备系统整改，以保证机组烟气脱硝效果，避免发生严重的环保事件，保证公司安全生产。

现将近期氨区设备发生的问题及主要存在的问题，说明如下：

1、气化罐换热量不够。双机运行期间，曾因脱硝喷氨量瞬间增大而导致气化罐温度降低，引起联锁保护动作，关闭液氨阀的情况。现双机运行期间采用两台气化罐同时工作，缓冲罐压力也只是在低限（0.2 MPa）附近，为设计问题，双罐同时运行存在较大风险。

如：A气化罐3次漏水，B汽化罐2次漏水，均是罐体换热蒸汽加热罐体振动底部排污门处产生应力导致金属疲劳裂开，2015年12月24日处理A气化罐时发现罐体底部排污管20mm处钢板有一道裂缝，后检修人员将底部排污口封堵，罐体侧面开口排污，处理效果正在观察中。

2、我公司氨区设计有两个气化罐，只有一个氨气缓冲罐（2.3 m?），两气化罐出口并入母管进入唯一缓冲罐，系统出现缺陷时，机组运行状态下无法进行隔离检修处理，存在停止供氨的隐患。

3、辅汽来汽管道，同时供液氧站等地使用，液氧站供汽管道故障时，直接影响液氨气化，进而影响脱硝效率。

4、部分阀门内漏，设备无法完全隔离，再加上系统设计存在问题，更换阀门需要双机停运时方可进行。

2调研情况

为了有效解决我公司氨区存在的汽化器振动大、系统不能可靠隔离等问题，生技部组织化学专业有关人员赴山西省宏光电厂、大唐临汾热电进行为期两天的现场调研。现对调研情况汇报如下：

（1）宏光电厂调研情况：

1. 宏光电厂简况：该厂装机容量为2X300MW循环流化床机组，两套机组分别于2013、2014年投产，2015年完成超低排改造。

2. 氨区系统及设备情况：氨区液氨气化系统为母管制，两台氨气化罐（气化量为300公斤/台/小时，型号与我厂相同，为同一厂家生产），一台氨缓冲罐（10立方米）。

3. 设备运行情况：系统不能隔离；单台汽化器供氨量不能满足两台机组运行需要，液氨泵24小时连续运行强制供氨，氣化罐及缓冲罐在0.8MPa（正常为0.2-0.3 MPa）压力、80℃下运行，运行状态安全风险很大；汽化罐振动较大，比我厂的稍小，气化罐没有做过改动及泄漏过。在双机运行情况下供氨量不足时采取机组降负荷运行措施。

4. 超低排放改造前后用氨量情况：

改前：用氨量设计值：120公斤/炉/小时；实际用量：150公斤/炉/小时。

改后：用氨量设计值：150公斤/炉/小时；实际用量：200公斤/炉/小时。

5 我厂可借鉴的经验及教训：⑴在汽化器液氨进口管上安装调节门，利用氨冲罐压力变化调节液氨的流量，可减少蒸汽的启动次数，提高汽化罐运行稳定性，有可能会减小振动。⑵实际用量比设计用量要高出33%左右，汽化罐的实际容量应有约三分之一的富裕量。⑶系统需由母管改为并联，便于检修及维护工作的开展。⑷安全上在卸氨臂处增加漏点监测点，在液氨贮罐区增高导流沟道。

（2）大唐临汾热电的调研情况：

1. 大唐临汾热电厂简况：该厂装机容量为2X300MW煤粉空冷机组，2015年完成#1炉超低排改造，#2炉计划今年完成改造。

5. 氨区系统及设备情况：氨区液氨气化系统为单元制，两台氨气化罐（气化量为500m3/台/小时，型号与我厂不同，换热方式为表面式），两台氨缓冲罐（3立方米/台），现氨区阀门已全部更换为不锈钢氨专用阀门，阀门费用为60万，没有阀门内漏现象，系统安全性较高。

6. 设备运行情况：系统能可靠隔离，但改造后单台汽化器供氨量不能满足两台机组运行需要，现在#1机组改造后供氨量能满足双机运行需要，如#2炉改造后根据#1炉运行数据判断，双机运行时将需启动两台气化罐运行；氨气化罐运行平稳，无振动现象，运行压力0.2 MPa。蒸汽管路中无过滤器，没有发生过堵塞现象；液氨管道中的调节阀多次堵塞清理（分析原因为液氨中有杂质及液氨管道过细）。

7. 超低排放改造前后用氨量情况：

改前：用氨量设计值：200m3/炉/小时；实际用量：220 m3/炉/小时。

改后：用氨量设计值：270/炉/ m3小时；实际用量：310m3/炉/小时。超低排改造成后，单台气化器不能满足双机运行需要，需启动双罐供氨，否则需限负荷运行。

6 我厂可借鉴的经验及教训；⑴将现母管式液氨气化系统改为单元制；增加一个氨缓冲罐；系统改为一个气化罐对应一台缓冲罐，便于系统可靠隔离。⑵实际用量比设计用量要高出20-33%，汽化罐的实际容量应有约三分之一的富裕量。⑶阀门尽快更换为不锈钢专用阀门，提高氨系统的安全性。⑷更换为表面式氨气化器，且要把容量提高为650公斤/台/小时，以满足超低排改造后双机同时运行的需用，实现一用一备的运行要求。

3解决方案

经与厂家多次沟通及对周边兄弟单位的调研，结合侯马热电分公司超低排放改造的要求，提出氨区的改造方案如下，以期达氨区及脱离硝系统的安全、稳定运行的生产、环保要求：

1.将现母管式液氨气化系统改为单元制，一个气化罐对应一台缓冲罐，便于系统可靠隔离，且能提高供氨系统的稳定性。

2.将原振动大的混合式气节化器更换为表面式氨气化器，且要把容量提高为650公斤/台/小时以满足超低排改造后双机同时运行的需要，实现一用一备的运行要求。实际用量比设计用量应高出1/3左右，汽化罐的实际容量应有约三分之一的富裕量。可提高系统运行稳定性和安全性，防止再振断有关管道特别是液氨管道。气化罐更换原因为：⑴原设备振动强烈，易造成泄漏，安全性较差。（2）超低排放改造后，根据所调研的大唐临汾电厂，设计为500公斤/台/小时，气化量的气化器不能满足超低排改造成后双机运行的需要，只能启动两台气化罐运行。我方改造应设计有足够的裕量，避免发生单气化罐供氨不足双机运行的设计要求。

3.氨区涉氨阀门全部更换为不锈钢专用阀门，提高氨系统的安全性，达到国家氨区设备的最新要求。

4.在机组双停期间，对氨区内漏的12个阀门进行更换（现已完成）；清理蒸汽过滤器（已清理），并增加蒸汽旁路过滤装置，便于定期清理过滤器，防止蒸汽量不足而影响供氨量，以确保双机运行期间氨区设备的安全稳定运行。

5.在两台气化罐液氨入口管上增加调节阀，可根据氨缓冲罐的压力变化调整流量，保证气化罐的稳定安全运行。

6.就近增加一路蒸汽管道，防止单路阀门泄漏致使供汽中断。（此前已因液氧站蒸汽阀门泄漏引起供氨系统波动，经采取临时措施才免于氨气供应中断）。

7.技改氨用阀门技术要求；

（1）生产厂家必须有氨用阀专业制造资质，其企业资质必须具备有效的法人营业执照、ISO9001：2008质量管理体系认证、特种设备制造许可证；（2）氨用阀应选用主体304不锈钢、固溶、暗杆、免维护316不锈钢双层波纹管、氨专用截止阀AWJ41F-25P或AWJ41F-40P和304不锈钢固溶波纹管安全阀AWA42F-25P或AWA42F-40P；（3）阀门填料箱的深度应不少于5圈未经压缩的填料的高度，填料应采用聚四氟乙烯材质；填料箱内径应是阀杆直径加两倍填料宽度之和，精度Hll级；（4）阀盖与阀体用法兰连接应采用螺柱，数量不得少于4个，螺栓最小直径按下表的规定：

（5）除法兰等部位外，在阀盖壳壁承压区域不允许打固定标牌；（6）阀门所有零部件不允许使用铜材料；（7）在阀体上应注有以下永久性的标记：制造厂名或商标标记、阀体材料或代号、公称压力、公称尺寸、介质流向标记；公称尺寸不大于DN 50的阀门，在阀体上应尽可能按要求标记。若因阀体的尺寸限制，可以将一部分内容标记在铭牌上：公称尺寸、公称压力、阀体材料；（8）阀门的铭牌上应有如下的内容：制造厂名、公称压力、公称尺寸、产品型号、材料、依据的标准号；（9）结构、材质、厚度、密封方式等符合GB/T 26478-2011、国家能源局[2014]328号文件、GB/T 12235-2007、GB/T 12224-2005等相关标准要求。 氨区阀门须更换为不锈钢阀门（阀门清单详见供货范围，最终应满足氨区系统需求，并应得到买方的确认）。（10）对液氨罐一、二次門、隔离门必须选用符合国标要求的高等级不锈钢氨专用阀门。

4方案进行情况

上述方案已由具有氨区设计资质的设计单位认可并完成了技改图纸设计，由侯马热电超低排放改造施工队伍正在紧张的实施过程中。

5预期目的

侯马热电经过上述改造后，将使氨区设备运行的安全性得到全面的提高，有效地控制了氨区液氨泄漏的环保风险的发生，为脱硝系统的正常运行及超低排放的改造要求打好了基础，减少了因氨区设备故障而停机的风险，为侯马市的正常供热提供的有力的保证，其安全、环保效益是巨大的，由此而产生的经济效益将是显著的。

参考文献

[1]唐崇杰，孙媛媛； SCR脱硝系统中液氨环境风险性评价[J].；环境科学与管理 - 2011， 36（8）

[2]张治忠； 广东台山发电厂5号机组烟气脱硝液氨存储区设计特点[c] ；第五届火电厂氮氧化物排放控制技术研讨会 - 2008

[3]周亚军； 浅谈发电厂SCR脱硝氨区的安全运行管理措施[J]； 内蒙古电力技术 - 2008， 26（2）