脱硝氨站长周期安全运行的探索与实践

2020-04-18江鹏威

电力安全技术 2020年2期

江鹏威

(国家能源集团谏壁发电厂，江苏镇江 212006)

1 氨站简介

某火电厂装机容量6×330 MW+2×1 000 MW，均采用SCR脱硝技术，该厂氨站设计为上述8台机组供氨，为该省第一座氨站，于2010年建成投运。该氨站为敞开式带顶棚半露天构筑物，液氨储罐布置在防火堤内，与液氨储罐相关的其他设备布置在防火堤外。具体流程如图1所示。

2 氨的特性及危害

火电厂脱硝用液氨必须满足GB 536—2017《液体无水氨》的要求。氨属可燃、易爆、有毒物质，毒物危害程度为IV级；极易溶于水、乙醇、乙醚。

2.1 氨对人体的危害

人体吸入少量氨气会造成呼吸道粘膜、眼角膜和眼结膜损伤，轻者出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咯痰等；吸入过量可造成中毒性肺水肿，出现呼吸窘迫、昏迷、休克、窒息等；溅入眼内可造成灼伤；如长期反复吸入低浓度氨气会引起支气管炎、皮炎；若氨气浓度过高，短时间将引起人体反射性呼吸停止，甚至窒息性死亡。

2.2 氨的易燃易爆性

氨气在氧化性介质中易燃易爆，16 %～25 %(V/V)的气体无水氨和空气会形成爆炸性混合物。如氨气中含油或其他可燃气体，会增加可燃或爆炸风险；与氟、氯等强氧化性气体接触时会发生剧烈化学反应；若遇高热，容易造成储氨容器超压泄漏甚至发生物理爆炸。

3 实行氨站的标准化管理

要实现氨站的长周期安全运行，必须根据国家能源局下发的《燃煤发电厂液氨罐区安全管理规定》，建立完善的氨站管理制度和相关规定、规程，明确氨站的责任人员及相关人员的管理岗位职责，制定氨站各种管理标准。

3.1 制定分级管理标准

氨站作为电厂等企业的重大危险源，首先从企业层面要建立《危险化学品重大危险源管理标准》，明确重大危险源各职能部门的职责和分工，实现各部门对危险化学品重大危险源监控及管理，并监管氨站的直接管理部门，形成从上到下的安全管理链，有效防范危险化学品重大危险源事故的发生。职能管理部门每三年请有资质的第三方单位对氨站进行全面安全评估，出具安全评估报告，并到地方政府安监局备案。

各级管理部门根据《危险化学品重大危险源管理标准》制定详细的《氨站管理标准》，对氨站管理各个方面进行细化和分工，避免安全技术管理上的漏洞。氨站的直接管理部门必须对氨站操作班组、检修班组及相关管理人员定期进行培训，持证上岗，了解氨的危险性，熟悉氨站管理标准和安全操作规程；掌握设备系统结构与原理、操作方法、异常状态与处理、检修技能及应急处置措施；熟练掌握劳动防护用品的使用，防止人身伤害事故的发生。

3.2 建立完善的应急管理标准

上述所有制度和规定主要集中在“事前防范”方面，而氨站管理不但要强调“事前防范”，还应制定切实有效的“事后处置”措施。将氨站泄漏可能发生的后果及应急措施等信息，以适当方式告知可能受影响的单位、区域及人员。将应急救援预案报当地方安监局和企业上级安全主管部门备案。企业职能部门每年根据应急救援预案，制定不同的氨站泄漏演练计划和演练方案；每次演练结束后分析存在的问题，吸取经验教训，并对应急演练预案进行修订，逐步提高应急处置能力。

3.3 制定三级定期巡查标准

氨站运行人员每10 min对氨站监控画面全面切换检查一次，查看各运行参数；每2 h对氨站和供氨管道全面检查一次，所有参数抄表一次，要求“氨站不得有氨味”，如有氨味必须找到原因，消除隐患。

氨站的直接管理部门和直接管理人员每周对氨站全面检查一次，按照编制好的《氨站动静密封点检查表》对氨站所有的动静密封处进行逐个排查，发现隐患及时处理。

企业相关职能部门每月对氨站进行一次全面检查，核实氨站各项制度及规定的执行情况，解决存在的隐患，避免隐患进一步扩大。

3.4 配置完善的安全设施和防护用品

液氨接卸系统、液氨蒸发系统、储存系统必须设置独立的氮气吹扫系统，互不干涉。所有涉氨压力容器及承压管道的安全阀排放口均接至氨气稀释罐吸收；所有涉氨压力容器及承压管道的放空门或排污门均通过不锈钢管道排至废水池底部吸收，废水池长期保持高水位。

氨站及液氨接卸区设置全覆盖消防水幕喷淋系统，并与氨气泄漏检测报警器相连，任何一个检测器达到设定值，消防喷淋自动启动；四周设置高压消防炮、消防栓，不少于4只，消防炮可远程喷射，也可形成水幕挡墙；站内配备泡沫灭火器或二氧化碳灭火器；液氨储罐设置工业水喷淋冷却系统，并与液氨罐温度测点信号相连，达到温度设定值自动启动喷淋冷却水。

氨站还应设计液氨储罐围堰、符合标准的防火实体围墙、二次防护围栏；安装避雷针、释放静电装置、风向标、洗眼器、防撞柱、管道连接跨接线、工业电视监控及门禁系统等安全设施；卸氨采用万向机械臂，禁止使用软管；卸氨气相、液相管道设置可远程操作的快速切断阀。

防护用品配置急救箱、灭火器、防爆工具、防爆便携照明、防冻服、防冻手套、防化服、静电工作服、防毒面具、防护眼镜、防酸碱橡胶手套、防酸碱橡胶雨靴、正压空气呼吸器、便携式氨气检漏仪、硼酸洗液、堵漏工具等应急工器具。

4 制定完善的技术标准

4.1 技术规程

技术上编制详细的氨站运行规程、氨站检修规程、应急处置预案、迎峰度夏、防寒防冻等措施，为氨站设备运行、检修维护及应急处置提供依据和技术保障。氨站正常运行时采用PLC系统，除正常调整之外，均须编制完整的典型操作票，如液氨接卸；液氨蒸发器、液氨储罐、气氨缓冲器停运、投运、置换、气密性试验；供氨管道的置换、气密性试验；氨站的整体投运与停运等，严格执行操作票制度，防止误操作。

4.2 氨站压力容器管理标准

根据国家能源局下发的《燃煤发电厂液氨罐区安全管理规定》和GB 150—2011《压力容器》须对液氨储罐、液氨蒸发器、气氨缓冲器、涉氨承压管道的焊缝定期进行无损检测和厚度检测，压力容器的部分焊缝每年检测一次，承压管道焊缝每三年检测一次，做好台账，每次检测的部位不一样，做到有据可查。压力容器检测的部位主要为本体焊缝以及与本体焊接相连的管道和法兰。

4.3 氨站定期检修标准

氨站的设备检修不能按照状态检修模式进行，必须按照计划定期检修。液氨蒸发器、气氨缓冲器每年定期检修一次，要求开人孔检查，对内部沉积物进行清理并对其进行化学成分分析；同时进行金属无损检测和厚度检测；对与压力容器相连的阀门进行全面检查，更换有隐患的阀门，更换密封垫，阀门要求为不锈钢氨专用阀门，密封材料为不锈钢缠绕垫，法兰必须用凹凸面带颈对焊法兰。液氨储罐三年检修一次，要求与上述设备相同。氨站的所有安全阀、在线检漏仪、便携式仪表每年由有资质的单位定期校验一次。

4.4 涉氨压力容器的气密性验收标准

制定严密的涉氨压力容器气密性试验验收标准，气密性试验按照逐步升压查漏、三级验收制度执行。涉氨压力容器检修工作结束后充氮气查漏，查漏时必须对所有的法兰接合面、相连的阀门门芯、阀门压盖全面检查，跨接铜线已装好，按照制定好的涉氨压力容器气密性试验查漏项目表进行，以防遗漏。按照30 %，60 %，100 %试验压力分步进行查漏升压，避免一次性不成功，泄压重来，浪费人力物力。形成由检修人员、运行人员、技术管理人员的三级验收制度。

4.5 制定安全、可靠的运行方式

氨站最主要的运行设备为液氨蒸发器，一般设置2～3台，对应的缓冲器同样设置2～3台。某厂由于机组比较多，配置了3台蒸发器、2台缓冲器，蒸发器出口和缓冲器出口均为母管制。因此当所有机组运行时，容易造成蒸发器和缓冲器负荷不均匀，甚至超压。该厂仿照发电机机组AGC运行方式，规定氨站的运行方式：2～3台蒸发系统并列运行时，蒸发器蒸汽加热调门投自动，出口联络运行至2台缓冲器；为了平均负荷，防止蒸发器超压，两台缓冲器进口调整门，一只投自动，另一只投手动，一般保持总用氨量一半的开度，缓冲器出口联络运行，每月定期切换。这种运行方式的优点在于：缓冲器根据炉侧喷氨量和自身压力设定值自动调整维持供氨压力；蒸发器根据自身压力设定值调整蒸汽调门开度，保证向缓冲器供氨，维持自身压力；缓冲器不会因调门失灵而失压，进而导致炉侧喷氨压力低脱硝停运，关键是蒸发器也不会因氨气没有出处而超压。

为了保证液氨蒸发器的安全运行，防止氨站失气、失电或程控失灵时蒸发器超压，给应急处理创造时间，每台蒸发器蒸汽调门后手动隔绝门微开，对蒸汽进汽量进行机械限流，开度约为供氨总量所需蒸汽量的50 %，不影响蒸汽发器的正常运行；在异常情况下即使蒸汽调门开足，蒸发器也不会快速升压、超压，为事故处理赢得时间。

4.6 优化设备及系统

为保证在事故状态下运行人员能快速处理，制定了《氨站失气、失电、程控失灵应急处理预案》并培训考试。为确保氨站每个涉氨压力容器、每台机组的供氨管道上均设置单独的置换系统，便于设备或机组在检修时隔离、置换，在氨站配置4～5组氮气瓶组合集箱，每组16～20瓶，置换操作时方便、可靠、快捷；同时每个涉氨压力容器、每台机组的供氨管道均有单独的隔离阀，保证各个系统独立、互不干涉，便于操作，便于隔离，事故状况防止扩大。氮气瓶组合集箱设置防爆晒装置，便于夏季备用存放。

4.7 设置完善的程控与仪表监控系统

氨站应设置全覆盖工业电视监控系统、程控操作系统及消防控制系统、采用独立的PLC或DCS程控系统，并有100 %的冗余；双CPU互为热备用；供电系统为双电源(加快速切换装置)；UPS热备用。所有控制及检测参数在PLC或DCS系统上显示、控制，并设置报警、联锁与逻辑保护及紧急停运遮断保护。配置氨检漏报警器，信号同时接入氨站程控系统和消防控制系统，任何一个点达到报警值(25 mg/m3)，消防喷淋自动启动，对氨气漏点进行全覆盖式吸收。同时配置单独的工业电视监控系统，要求无死角，全覆盖。信号接入运行控制室。