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1、 包头东华热电厂 2300MW 脱硝改造工程液氨气化工艺包头东华热电厂 2300MW 脱硝改造工程液氨气化工艺摘要:目前应用的火电厂脱硝技术中，选择性催化复原Selective Catalytic Reduction 简称SCR 法脱硝工艺被证明是应用最多且脱硝效率最高、最为成熟的脱硝技术，是目前世界上先进的火电厂烟气脱 硝主流技术之一。SCR 法是一种燃烧后 NO 掌握工艺，关键技术包括将氨气喷入火电厂锅炉燃煤产生的烟气中；把含有XNH 气的烟气通过一个含有专用催化剂的反响器；在催化剂的作用下，NH 气同NO 发生反响，将烟33X气中的NO 转化成H O 和 N 等过程，脱硝效率90%。为了
2、保证氨气安全稳定的供给，现在一般将氨气的制X22备独立作为一个系统。氨的气化工艺流程：将储存在液氨罐的氨加压输送至液氨蒸发器内，加热蒸发，使液氨转化为高浓度的氨气，再经过缓冲器将氨气稳压后输送至SCR 反响区。关键词：脱硝；SCR 法；液氨的气化工艺10一、氨区氨气化工程概况：包头东华热电厂 2300MW 脱硝改造工程共有两台机组，主要承受 SCR 法脱硝工艺，液氨卸料、存储、蒸发系统的主要功能是向 SCR 系统供给足够的氨气，以保证 SCR 反响的进展。两台机组公用一个氨区，氨区位于反响区东侧，面积 41m37m。包括液氨装卸点，液氨站， 设备工艺间和掌握室。主要包括以下几个系统：1、液氨卸
3、料、存储系统：液氨的供给由液氨槽车运送，利用卸料压缩机抽取液氨储罐中的氨气，在槽车和液氨储罐间形成压差，将槽车的液氨推挤入液氨储罐中。它主要包括以下设备：（1） 卸料压缩机2 台（2） 液氨储罐2 台2、液氨蒸发系统：利用蒸汽将液氨蒸发为氨气，然后经氨气缓冲罐进展稳压，供给 SCR 反响所需氨气。它主要包括以下设备：（1） 氨蒸发器2 台（2） 氨气缓冲罐1 台3、废气收集及废液排放系统：主要是紧急排放或设备检修时排放的氨气，经收集管进入氨气吸取罐用水进展吸取，然后进入废水池，经废水泵升压后输送到厂区废水处理厂。它主要包括以下设备：（1） 氨气吸取罐1 台（2） 废水池1 座（3） 废水泵2
4、台4、氮气吹扫系统：在检修停顿供氨时推举用氮气吹扫管道中残留的氨气。液氨槽车液氨储罐蒸发器缓冲罐SCR 反响区卸氨压缩机废水泵废水池氨气稀释罐二、氨的气化工艺流程：一、液氨卸料、存储系统：（1） 液氨储罐：液氨储存在两座液氨罐内，每个液氨罐设计容积为 40m3,设计压力 2.5MPa，储罐上安装有流量阀、逆止阀、紧急关断阀和安全阀等，并装有温度计、压力表、液位计、高液位报警仪和相应的变送器并将信号送到 DCS 掌握系统。两座液氨罐通过管道连通，可以调整罐内液氨容积。储槽有防太阳辐射的遮阳盖，四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴，当储罐本体温度过高时，自动启动淋水装置降温。储罐排风孔经密闭系统通到稀释
5、槽，对氨气进展吸取以降低氨气味的发散。（2） 卸氨压缩机：卸氨压缩机用于氨储存供给系统中液氨的卸载，设计两套卸料压缩机，一用一备。卸料压缩机抽取液氨储罐中的氨气，经压缩后将槽车的液氨推挤入液氨储罐中。在选择压缩机排气量时，考虑液氨储罐内液氨的饱和气压，液氨卸车流量，液氨管道阻力及卸氨时气候温度等。ZW-1.0/16-24 型压缩机承受双填料箱无油润滑活塞式气体压缩机。是集压缩机、过滤器、气液分别器、安全阀、止回阀、两位四通阀、防爆电动机等为一体，在进口处配有气液分别器，确保被压缩的氨气无油、无水。气液分别器配有安全阀、液氨排放阀和液位开关及压力开关。压缩机的启停掌握通过就地掌握柜的手动按钮实现
6、。压缩机配有四通阀，能实现不同管路间液氨转移的切换。氨罐顶部有管道同两台卸氨压缩机连接，需要储入液氨时，两台氨气压缩机抽取氨罐内的氨气，氨罐内压力降低，同时将压缩后的气体注入液氨槽车，使液氨槽车和氨罐产生压力差，将液氨注入氨罐。二、液氨蒸发系统：（1） 液氨蒸发器：液氨蒸发器的作用是为把液氨加热成气氨供给场所，液氨蒸发所需要的热量是由经减压过的蒸汽供给。蒸发器的入口管线上装有调整阀与蒸发器的出口压力形成连锁，当出口压力过高时，切断液氨进料。在氨气出口管线上装有温度测量装置，当温度过低时切断液氨，使氨气至缓冲槽维持适当温度及压力。蒸发器还装有安全阀，以防止设备超压。液氨蒸发器依据 1686kg/
7、h 容量设计。数量为 2 台，1 台运行，1 台备用。（2） 氨气缓冲罐：从液氨蒸发器蒸发出的氨气流进入缓冲罐，通过调压阀掌握后，再通过氨气输送管线送到锅炉侧的脱硝系统。气氨缓冲罐能满足为 SCR 系统供给稳定的氨气，避开受蒸发器操作不稳定所影响。（3） 液氨泵：液氨储管内的液氨一般可以自由压入液氨蒸发器内，当氨罐内的压力缺乏时，可以启动两台液氨泵，将氨罐内的液氨加压输送至蒸发器。管道连接两台液氨泵。三、废气收集及废液排放系统：（1） 气氨稀释罐：气氨稀释罐为肯定容积水罐，水罐的液位应由满溢流管线维持。稀释罐设计由罐顶淋水， 液氨系统各排放处所排出的氨气由管线集合后从稀释槽低部进入，通过分散管
8、将氨气分散入稀释罐水中，利用大量水来吸取安全排放的氨气。（2） 氨气泄漏检测器：液氨储存及蒸发系统四周设有氨气检测器，以检测氨气的泄漏状况，并显示大气中氨的浓度。当检测器测得大气中氨浓度过高时，在机组掌握室会发出警报，操作人员实行必要的措施，以防止氨气泄漏的特别状况发生。氨气泄漏检测器分别布置在氨区及气氨稀释区域。（3） 排放系统：氨制备区设有排放系统，使液氨储存和蒸发系统的氨排放管路为一个封闭系统，废氨经稀释罐吸取成氨废水后排放至废水池，再经由废水泵送到工业废水处理车间。四、氮气吹扫系统：液氨储存及供给系统保持系统的严密性防止氨气的泄漏和氨气与空气的混合造成爆炸是最关键的安全问题。基于此方面
9、的考虑，本系统的卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、气氨缓冲罐等都备有氮气吹扫管线。在液氨卸料之前通过氮气吹扫管线对以上设备分别要进展严格的系统严密性检查和氮气吹扫，防止氨气泄漏和系统中剩余的空气混合造成危急。三、自动喷淋消防系统：液氨、氨水和氨气对皮肤、眼睛、黏膜和呼吸系统都具有腐蚀性。直接接触会导致严峻的碱烧伤。氨吸入含量超过 300ppm 会引发苦痛或过敏，如浓度更高甚至会引起窒息性死亡。氨与空气混合会形成易爆混合物。如氨气中混有油或其他可燃性物质会引发火灾。因此为了安全运行的需要在制氨区设置 2 套喷淋系统，其中一套降温冷却喷淋系统承受工艺冷却水， 另一套消防喷淋系统承受消防用水。一、消
10、防喷淋系统：序号被消防区灭火系域及设备统类型名称设计喷水强度1/min.m2系统掌握阀类型直径mm数量喷头类型及估算数量就地掌握盒11#储氨罐开式水喷雾 开式水喷雾 开式水喷雾9雨淋报警阀 雨淋报警阀 雨淋报警阀1001高速水雾喷头 15 高速水雾喷头 15 高速水雾喷头 20022#储氨罐9100103蒸发区910010自动水消防系统的全部掌握阀组包括雨淋报警阀组、信号隔绝阀每套雨淋报警阀组、湿式报警阀组应带一个信号隔绝阀、喷头、过滤器等。自动水消防系统设备的配置、安装位置及保护区域如下：火灾自动报警系统就氨区设置了一台火灾自动报警掌握主机，在制氨区内设置了 5 套氨气泄漏探测仪，泄漏仪通过
11、火灾报警监视模块与报警掌握器连接，当氨气泄漏仪检测到氨气浓度到达肯定值时，会给火灾报警监视模块给出一个报警监视信号，火灾报警掌握器接收到报警信号时，会启动相应报警区域的自动喷淋装置；并在相应区域的检修平台设置了报警警铃，一旦检测到火警信号，则会启动相应区域的报警警铃。在电控间及储存室内设置了烟感探测器及手报报警按钮、声光报警器。二、降温冷却喷淋系统:储罐冷却水喷淋装置是液氨罐上装设的一种水冷却降温设施。在夏天气温高的时候，对液氨罐不断均匀地进展喷淋水冷却，水由罐顶经罐壁流下，使冷却水带走液氨罐所吸取的太阳辐射热，降低液氨罐气体空间温度，减小压力，到达安全运行的目的。该喷淋装置接厂区地下工业冷却
12、水母管。另外，为了保证工作人员的安全，在氨区设有三个洗眼器，一个风向标。四、施工质量的掌握要点：一、设备安装质量掌握要点：设备安装前必需进展进场验收，检查并记录如下各项：箱号、箱数以及包装状况；设备有无缺损件、外表有无损坏和锈蚀；设备的名称、型号、规格；装箱清单、设备技术资料、文件及专用工具；其他需检查、记录的事项:设备及零部件及专用工具应妥当保管，不得损坏、锈蚀、丧失或承受变形。对设备根底位置、几何尺寸和质量要求按标准进展复检。设备根底外表和地脚螺栓预留孔中的油污、碎石、泥土积水清干净，螺栓的螺纹、螺母完好，放垫铁部位外表垫平。预埋时，位置偏差，外露不一、螺栓倾斜要几时修正。预留孔时，要求留
13、孔位置准确，宽度、深度足够、混凝土要到达设计强度的 75%以上。二、管道安装质量掌握要点：管道安装是氨区施工的重要环节，保障管道安装质量是实现工程高标准的前提。在施工过程中,每条管道都要严格把关,依据作业程序有步骤、有打算地安装,才能确保工程安装质量和到达管道安装验收标准。1、焊接对于压力管道安装质量的影响及其掌握：压力管道施工焊接掌握是压力管道安装质量保证体系的重要环节 ,焊接质量的掌握是预防产生不合格产品的重要措施,是格外简单、涉及多方面的工作。焊接是压力管道安装施工的关键过程和主要过程。压力管道的组对、焊接质量将直接影响压力管道的安全运行。焊接对于压力管道安装质量的影响巨大,以下提出几点
14、解决对策。（1） 、建立焊接工艺评定报告名目,全面把握焊接工艺评定掩盖率,编制焊接工艺指导书 (含返修),工艺指导书必需依据评定合格的焊接工艺评定编制。由于焊接工艺指导书及焊接工艺评定报告是作为技术文件进展治理的 ,是用来指导生产实践的 ,一般是由技术人员保存治理。在压力管道焊接时,还需要编制焊接作业指导书,进一步将各项焊接原则、技术措施都讲解清楚,让全体焊工在学习把握其各项要求之后切实贯彻执行。只有这样才能真正保证压力管道的焊接质量。（2） 、管道应依据焊接工艺加工坡口,并清理坡口两侧母材,管接头的组对定位焊是保证焊接质量、促使管接头反面成形良好的关键,假设坡口形式、组对间隙、钝边大小不适宜
15、,易造成内凹、焊瘤、未焊透等缺陷。定位焊时,应承受与根部焊道一样的焊接材料和焊接工艺。目前在国内外,很多焊接设备生产厂家都是专机专用,并打出了品牌。因此选用焊接设备的原则首选专用,设备性能指标优中选优。只有这样,才能确保焊接质量的稳定并提高。（3） 、环境因素是制约焊接质量的重要因素之一,施焊环境要求要有适宜的温度和湿度才能保证所施焊的焊缝组织获得良好的外观成形与内在质量 ,具有符合要求的机械性能与金相组织。施焊环境应符合以下几方面条件,焊接的环境温度应能保证焊件焊接所需的足够温度和使焊工技能不受影响。当施工的环境温度低于施焊材料的最低允许温度时就应当依据焊接工艺评定提出预热要求来操作。另外,
16、在实际焊接时的风速不应超过所选用焊接方法的相应规定值。当风速超过规定值时应备有防风设施才可安排施工。最终,假设焊件外表潮湿(例如下雨),焊工及焊件无保护措施或实行措施仍达不到要求时应停顿施工作业。焊接是压力管道施工中的一项关键工作 ,焊接施工质量的好坏直接影响全部工程的安全运行,因此需要依据压力管道的施工要求对人员、设备、材料等方面强化治理。只有针对性地实行严格措施,才能保证压力管道的焊接质量,确保优质焊接工程的实现。2、管道施工检验对于压力管道安装质量的影响及其掌握：压力管道很多施工质量都是由于过程掌握不力,导致了施工质量不抱负,因此对于压力管道施工质量的掌握还应当从施工过程中加强掌握,主要
17、可以从以下几方面来进展。（1） 、加强外观检验,外观检验主要包括检查管道的外表及焊缝是否有裂纹等缺陷 ,外观检验还包括压力管道组成件和支承件以及在压力管道施工过程中的检验。这些检验都为压力管道质量事故提出了预防的方法,使得事故准时觉察并准时解决。（2） 、加强无损检测,加强无损检测主要包括加强焊缝外表和焊缝内部等方面的无损检测,无损检测主要是用于检测压力管道的外表及内部质量。另外,还需要加强硬度测定,对有热处理要求的压力管道焊缝,还应当测量焊缝及热影响区的硬度值是否符合设计要求中有关项的 标准规定。（3） 、监检人员不仅有必要进展本环节的现场检验和确认,更应当抓好安装单位质量保证体系的运转,催
18、促其材料责任师尽职尽责的把好定货检验关 ,以免埋下事故隐患,影响压力管道的安全运行。3、压力管道所用材料对于施工质量的影响及其掌握：要提高压力管道工程的质量,首先必需从源头抓起,也就是要对压力管道施工材料实施质量掌握。由于压力管道安装的特点 ,使材料治理具有肯定的特别性和简单性 ,如材料品种多,材料的使用治理要求不一,对于压力管道组成件、支承件和焊接材料等重要材料还要具有可追溯性。（1） 、压力管道施工材料的选购,压力管道安装工程的施工材料是指构成工程实体的材料,如管道组成件、支承件、焊接材料和其他施工消耗材料等。取得压力管道设计资格的单位所出的压力管道设计图纸的材料一览表一般都标明压力管道元
19、件的规格、数量、材质、制造标准等。压力管道安装过程使用的焊接材料、管道组成件、管道支承件以及其他消耗材料都必需确保符合设计图纸的要求,如需材料变更或代用,必需取得原设计单位的同意并办理相关材料变更或材料代用手续。安装单位或建设单位应依据设计图纸和工程要求做好选购工作,编制相应的选购文件,落实货源,进展分供方评审。（2） 、压力管道施工材料的验收检验,压力管道施工材料到货后应依据设计图纸和标准规范要求进展验收检验,作好检验记录并办理入库手续,材料责任人员必需对材料验收检验记录实施掌握。凡施工验收标准中规定必需具备材料制造厂质量证明书的原材料,安装单位必需对质量证明书进展核查,以确认原材料质量不低
20、于设计文件、国家标准和其他相应标准标准的规定。压力管道安装工程质量掌握的范围涉及工程质量形成全过程的各个环节 ,而施工材料的质量掌握是整个压力管道安装工程质量掌握的关键环节之一。要保证压力管道安装工程质量, 必需首先确保压力管道施工材料的质量符合设计图纸、法规、标准的要求,并在整个工程过程中实施有效掌握。五、系统的检查和调试：一、液氨存储及卸料系统的调试：1、卸料压缩机的试运：卸料压缩机的试运：把卸料压缩机的进口管路和出口管路对空，检查卸料压缩机具备启动条件后，就地启动。卸料压缩机进展8小时试运，试运其间具体记录卸料压缩机的振动、温度等参数。在卸料压缩机试运完毕后，联合热工人员对卸料压缩机的远
21、方信号进展联调。2、水压试验：氨储罐、蒸发槽、缓冲槽单体设备因设备厂家出厂前做过水压试验，此次不在进展，只对管线、阀门等进展水压试验，依据国家标准相关规定，试验压力为设计压力的1.5倍。利用水压试验的时机往液氨罐充水时,对液氨罐的液位进展实际校验,确保液位指示正确，报警指示正确无误。3、系统管路的吹扫：试压完毕后，排尽试压余水。用仪用气源参加液氨储罐内，压力加至0.6MPa,吹扫时应连续补压。吹扫必需用大气量连续吹扫,反复吹除,直到吹除口无黑点为至，吹扫工作要按程序分段进展吹除。4、系统的严密性试验：气密性试验先用仪用气源加压，后用压缩机加压2.16MPa。气密性试验加压分西个阶段进展，分为0
22、.1MPa，0.5MPa，1.0MPa，2.16MPa。检查方法用浓肥皂水涂刷各密封点和焊点， 无气泡冒出。加压至2.16MPa后，保压24小时，前2小时压力下降要小于0.03MPa，后22小时压力下降要小于0.02MPa为合格。气密性试验必需得到有关部门认可。气密性试验完毕后，放尽系统内的压力。5、废水泵的试运：废水泵的试运与一般泵的试运一样，在这就不再介绍。6、卸料前置换：气体无水氨和空气混合浓度在16%25%V/V，简洁发生爆炸，因此在卸氨前要对卸氨管路和存储罐进展置换。置换方法可承受抽真空法。7、卸氨操作：利用卸料压缩机，把液氨卸进存储罐，卸料原理主要如下：用卸料压缩机提高槽车内压力，
23、使槽车内压力高于存储罐压力，利用压差将槽车内的液氨压入存储罐。8、存储罐之间液氨置换：利用卸料压缩机，可以把液氨从一个存储罐倒换至另外一个存储罐，这个主要用于存储罐有紧急状况把液氨转移至另一个存储罐时使用。9、喷淋系统的试验：模拟液氨存储罐压力高或者温度高或者任何一个氨气泄露检测装置到达报警上限，液氨存储系统的喷淋水应当能自动翻开。二、液氨蒸发系统调试：1、稀释风机的调试：就地启动稀释风机进展8小时试运，试运其间具体记录稀释风机的振动、温度等参数,在稀释风机试运完毕后，联合热工人员对稀释风机的远方信号进展联调。2、系统管路的吹扫和存储罐的清洗：用仪用气源对氨管路进展吹扫，反复吹除,直到吹除口无
24、黑点为至。往液氨蒸发槽充水, 对液氨蒸发槽的液位计进展实际校验,确保液位正确,报警指示正确无误。3、系统的严密性试验：用压缩机加压至2.16MPa，用浓肥皂水涂刷各密封点和焊点，无气泡冒出为止。4、液氨蒸发系统的操作：液氨是靠自身的压力从存储罐输送到液氨蒸发槽，液氨在蒸发槽中被蒸汽加热成气氨进入到氨气缓冲槽内。液氨蒸发及喷射系统管路进氨前利用氮气置换空气。氨系统在首次通入氨气或者检修后再次通入氨气前，需要通入氮气置换液氨蒸发槽、氨气缓冲槽及管道内的空气。包括液氨存储罐至液氨蒸发槽管道的充氮气置换，氨气缓冲槽入口管道的充氮气置换， 氨气缓冲槽出口管道的充氮气置换，氨/空气混合气入口充氮气置换，由
25、于比较复达，具体置换步骤不再详说。5、喷淋系统的试验：模拟液氨蒸发区域的任何一个氨气泄露检测装置到达报警上限，液氨存储系统的喷淋水应当能自动翻开。三、氨区调试过程中应留意的问题 氨区调试需要留意以下几方面的问题：1、由于氨是一种亲水化合物, 因此氨区设备管道进展水压试验时, 要确保系统中的水能够彻底排干净, 对不能排干净水的设备, 考虑不参与水压试验,为保证水能够彻底排干净, 系统中的水排放完毕后, 再用压缩空气把系统中残留的水吹扫干净。2、由于氨气和空气混合后的体积分数为16 %25 %时易引燃爆炸, 所以首次进氨前必需依据要求把系统中的空气利用氮气置换到氧的体积分数为1 %2 %；进氨时先
26、通入气态氨气, 检查系统无泄漏后再启动卸料压缩机通入液氨。卸氨完毕后依据要求把相关卸氨管道利用氮气吹扫干净。3、由于氨是一种危急的有腐蚀性的化学品,因此调试人员在调试过程中要充分生疏氨气和液氨的特性, 生疏接触到氨后的相关事故抢救方法。另外现场调试必需配备必要的防护用品及便携式的氨气泄漏检测仪。4、氨区管道焊接肯定要严格依据要求进展, 对DN50以下的管道全部承受氩弧焊接方式，管径DN 50以上的管道，全部承受氩弧焊打底电焊盖面工艺。5、安装完毕后需对管线进展水压试验，切不行对压缩机组进展水压试验，压缩机内确定不允许进水。水压试验后，还应对装管线、阀门及压缩机进展气密性试验，检查有无泄漏，合格后排空再以氮气对压缩机及安装的管线进展置换，置换时，带压的氮气应从四通阀下法兰进入压缩机。六、完毕语由于我国不断加强环保的治理，信任在不久的将来，我国的大局部燃煤电厂上脱硝工程的越来越多，SCR脱硝工程氨区系统的应用也会越来越广泛，期望在以后的工程中多加积存， 做出更优质的工程。