低温条件下脱硝装置供氨不足的解决方案

童波

(中国华电科工集团有限公司，南京　210013)

低温条件下脱硝装置供氨不足的解决方案

童波

(中国华电科工集团有限公司，南京210013)

摘要：为解决环境温度达到-20 ℃及以下时脱硝装置供氨不足的问题，在第1代液氨储罐伴热方案的基础上提出了第2代液氨储罐伴热方案，并将2种方案进行对比。以实际项目为例，指出了第2代液氨储罐伴热方案的特点，可为解决供氨不足的问题提供参考。

关键词：脱硝装置；液氨储罐；低温；供氨方案

0引言

冬季，寒冷地区的脱硝装置都会出现供氨不足的情况，根据DL/T 5480—2013《火力发电厂烟气脱硝设计技术规程》[1]的要求，当厂址所在地极端最低温达到-20 ℃及以下时，液氨储罐与液氨蒸发器间应设液氨输送泵，故液氨供应泵成了解决供氨不足的主要方案。近几年，液氨供应泵的改造项目也随之增多，主要还是因为输送液氨对泵的要求很高。根据GBZ 230—2010《职业性接触毒物危害程度分级》[2]，氨属中度危害物质；根据GB 536—1988《液体无水氨》[3]，液态氨在标准大气压力下的沸点为-33 ℃；气体无水氨与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限为氨气的体积分数达16%～25%：故液氨供应泵需采用防爆型屏蔽泵，为了防止汽蚀，均要求泵前具有10 kPa的余压，还要设置逆循环管道等。

目前出现了采用给液氨储罐伴热的方式来解决低温的问题，但以下两个问题导致此方案一直得不到重视和认可：(1)液氨储罐为三类压力容器[4]，给液氨储罐加热，安全性若得不到保障，方案就不可能被采纳；(2)若与现有系统的匹配性不好，则会影响其余功能且增加额外的现场维护工作量。只有很好地解决了这两个问题，此方案才有可能被认可和推广。

1液氨储罐伴热方案对比

目前，液氨储罐伴热方案(第1代伴热方案)已经在多个工程中得到应用，且现场反馈也是可行的，本文提出的液氨储罐伴热方案是在原液氨储罐伴热方案的基础上进行优化后的方案(第2代伴热方案)。液氨供应泵方案与第1代液氨储罐伴热方案对比见表1，第1代与第2代液氨储罐伴热方案对比见表2。液氨储罐伴热方案在很多方面都优于液氨供应泵方案，故未来必将得到进一步发展和更多的工程应用。第2代液氨储罐伴热方案特点如下。

表1　液氨供应泵方案与第1代液氨储

表2　第1代、第2代液氨储罐

(1)第2代伴热方案在液氨储罐伴热之前增加了电动开关阀门，且与液氨储罐本体的2个温度控制和1个压力控制进行3取1报警和联锁控制，增加了伴热的安全性能。

(2)第1代液氨储罐伴热方案只保温液氨储罐下部(约1/3)，冬季时进行蒸汽伴热的同时，上部罐体热量不断损失；第2代液氨储罐伴热方案经过整体协调考虑，采取了最大范围的保温措施，减少了伴热蒸汽的消耗量。

(3)第1代伴热方案在冬季需要保温，夏季需要拆除保温，十分麻烦；第2代伴热方案由于修改了夏季高温冷却方案和事故喷淋方案，无需拆除保温，且为了保证保温层使用的长久性采用了防水岩棉。

(4)第1代液氨储罐伴热方案在液氨储罐周围设计了多个事故喷淋喷头，不管哪一点漏氨均需要全体喷淋，吸收氨气不充分，会有大量氨逃逸；第2代方案修改了喷淋方案，能更准确地吸收泄漏的氨气。

2第2代液氨储罐伴热方案

以一个实际项目为例进行介绍，该项目液氨储罐容量为100 m3，液氨储罐2台，1用1备。

2.1工艺流程

第2代液氨储罐伴热方案工艺流程如图1所示，流程图中有3路管线。

图1　第2代液氨储罐伴热方案工艺流程

(1)第1路为蒸汽管线，用于冬季温度较低时，液氨储罐内液氨饱和蒸汽压力下降、罐内压力不足的情况。每个液氨储罐前的蒸汽管线都设计有电动开关阀门，当液氨储罐本体的2个温度检测结果和1个压力变送器检测结果有1个超标时就会联锁报警和开关此电动阀门；蒸汽末端的管线设计有疏水系统。

(2)第2路为工业水冷却管线，用于夏季温度超过规定值时联锁开启工业水电动阀门，给液氨储罐降温。

(3)第3路为消防喷淋管线，当液氨储罐顶部的漏氨检测仪检测到氨的质量浓度超过26.6 mg/m3时，联锁雨淋阀组，对液氨储罐进行喷淋。本设计喷淋管线的布置与第1代有所不同。

2.2管线和设备布置

管线和设备布置如图2所示。

图2　管线和设备布置

(1)液氨储罐顶部有部分不保温，为氨气泄漏的检测口和消防喷淋的喷射口；液氨储罐底部有部分不保温，为消防喷淋水的出口。保温采用防水的岩棉。

(2)从安全角度考虑，伴热管道与液氨储罐不接触，蒸汽盘管的任何部位都不与液氨储罐直接接触。

(3)液氨储罐外部的蒸汽盘管和保温都依靠保温固定环来支撑和固定。

(4)由于液氨储罐大部分都保温，故本方案的消防喷淋管道及喷嘴设置于液氨储罐顶部，利用液氨储罐顶部的开口进行喷淋，吸收泄漏氨气的效果也会大大提高。

3结束语

液氨储罐的伴热方案与液氨供应泵的方案相比有很多优势，在实际工程中已经渐渐得到重视和应用，但液氨储罐伴热方案的工程实践时间较短，还需要进一步优化设计。本文重点提出的液氨储罐第2代伴热方案还缺乏工程应用的检验，还需要进一步完善和发展。希望本文能拓宽大家的思路，为更好地解决寒冷地区冬季供氨压力不足提供帮助。

参考文献：

[1]火力发电厂烟气脱硝技术规程：DL/T 5480—2013[S].

[2]职业性接触毒物危害程度分级：GBZ 230—2010[S].

[3]液体无水氨：GB 536—1988[S].

[4]危险化学品重大危险源辨识：GB 18218—2009[S].

(本文责编：刘芳)

收稿日期:2016-02-15；修回日期:2016-04-11

中图分类号：X 701

文献标志码：B

文章编号：1674-1951(2016)04-0054-02

作者简介：

童波(1979—)，男，江苏南京人，工程师，从事电厂环保设计方面的工作(E-mail:tongb@chec.com.cn)。