提高氨區運行安全性的技術措施

楊惠玲

摘要：侯馬熱電分司的氨區自2014年投運以來，因氨區合同簽定時為2008年11月，對脫硝及氨區的投運要求較低，氨區的設備、門及系統已不能滿足超低排放改造的容量及長期安全穩定運行的要求，經化學專業人員的調研后，制定氨區改造方案，增加氨汽化罐的容量，按最新要求更換原來的碳鋼氨閥為不銹鋼氨專用閥門，增加蒸汽管路，以期達到適應超低排放改造的要求。

關鍵詞：氨區 汽化罐 閥門 超低排

中圖分類號： X773 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2016）08（b）-0000-00

1設備情況簡介

侯馬熱電分公司建設規模為2×300MW燃煤發電機組，采用一次再熱、雙缸雙排汽、直接空冷、抽汽凝汽式汽輪發電機組，配2×1065t/h國產亞臨界，四角切圓燃燒，一次中間再熱，固態排渣爐。 脫硝裝置由上海電氣石川島電站環保工程有限公司設計。脫硝采用SCR工藝，還原劑是液氨。氨區現已運行1年半時間。

2氨區運行中出現的問題及現狀

氨制備系統投運一年來，由于設計和設備制造先天不足（因為本工程合同簽定時間為2008年11月，對脫硝及氨區的相關要求較低），存在的各種問題和隱患已經凸顯出來，且直接影響現場安全運行和正常維護，急需進行設計完善和設備系統整改，以保證機組煙氣脫硝效果，避免發生嚴重的環保事件，保證公司安全生產。

現將近期氨區設備發生的問題及主要存在的問題，說明如下：

1、氣化罐換熱量不夠。雙機運行期間，曾因脫硝噴氨量瞬間增大而導致氣化罐溫度降低，引起聯鎖保護動作，關閉液氨閥的情況。現雙機運行期間采用兩臺氣化罐同時工作，緩沖罐壓力也只是在低限（0.2 MPa）附近，為設計問題，雙罐同時運行存在較大風險。

如：A氣化罐3次漏水，B汽化罐2次漏水，均是罐體換熱蒸汽加熱罐體振動底部排污門處產生應力導致金屬疲勞裂開，2015年12月24日處理A氣化罐時發現罐體底部排污管20mm處鋼板有一道裂縫，后檢修人員將底部排污口封堵，罐體側面開口排污，處理效果正在觀察中。

2、我公司氨區設計有兩個氣化罐，只有一個氨氣緩沖罐（2.3 m?），兩氣化罐出口并入母管進入唯一緩沖罐，系統出現缺陷時，機組運行狀態下無法進行隔離檢修處理，存在停止供氨的隱患。

3、輔汽來汽管道，同時供液氧站等地使用，液氧站供汽管道故障時，直接影響液氨氣化，進而影響脫硝效率。

4、部分閥門內漏，設備無法完全隔離，再加上系統設計存在問題，更換閥門需要雙機停運時方可進行。

2調研情況

為了有效解決我公司氨區存在的汽化器振動大、系統不能可靠隔離等問題，生技部組織化學專業有關人員赴山西省宏光電廠、大唐臨汾熱電進行為期兩天的現場調研。現對調研情況匯報如下：

（1）宏光電廠調研情況：

1. 宏光電廠簡況：該廠裝機容量為2X300MW循環流化床機組，兩套機組分別于2013、2014年投產，2015年完成超低排改造。

2. 氨區系統及設備情況：氨區液氨氣化系統為母管制，兩臺氨氣化罐（氣化量為300公斤/臺/小時，型號與我廠相同，為同一廠家生產），一臺氨緩沖罐（10立方米）。

3. 設備運行情況：系統不能隔離；單臺汽化器供氨量不能滿足兩臺機組運行需要，液氨泵24小時連續運行強制供氨，氣化罐及緩沖罐在0.8MPa（正常為0.2-0.3 MPa）壓力、80℃下運行，運行狀態安全風險很大；汽化罐振動較大，比我廠的稍小，氣化罐沒有做過改動及泄漏過。在雙機運行情況下供氨量不足時采取機組降負荷運行措施。

4. 超低排放改造前后用氨量情況：

改前：用氨量設計值：120公斤/爐/小時；實際用量：150公斤/爐/小時。

改后：用氨量設計值：150公斤/爐/小時；實際用量：200公斤/爐/小時。

5 我廠可借鑒的經驗及教訓：⑴在汽化器液氨進口管上安裝調節門，利用氨沖罐壓力變化調節液氨的流量，可減少蒸汽的啟動次數，提高汽化罐運行穩定性，有可能會減小振動。⑵實際用量比設計用量要高出33%左右，汽化罐的實際容量應有約三分之一的富裕量。⑶系統需由母管改為并聯，便于檢修及維護工作的開展。⑷安全上在卸氨臂處增加漏點監測點，在液氨貯罐區增高導流溝道。

（2）大唐臨汾熱電的調研情況：

1. 大唐臨汾熱電廠簡況：該廠裝機容量為2X300MW煤粉空冷機組，2015年完成#1爐超低排改造，#2爐計劃今年完成改造。

5. 氨區系統及設備情況：氨區液氨氣化系統為單元制，兩臺氨氣化罐（氣化量為500m3/臺/小時，型號與我廠不同，換熱方式為表面式），兩臺氨緩沖罐（3立方米/臺），現氨區閥門已全部更換為不銹鋼氨專用閥門，閥門費用為60萬，沒有閥門內漏現象，系統安全性較高。

6. 設備運行情況：系統能可靠隔離，但改造后單臺汽化器供氨量不能滿足兩臺機組運行需要，現在#1機組改造后供氨量能滿足雙機運行需要，如#2爐改造后根據#1爐運行數據判斷，雙機運行時將需啟動兩臺氣化罐運行；氨氣化罐運行平穩，無振動現象，運行壓力0.2 MPa。蒸汽管路中無過濾器，沒有發生過堵塞現象；液氨管道中的調節閥多次堵塞清理（分析原因為液氨中有雜質及液氨管道過細）。

7. 超低排放改造前后用氨量情況：

改前：用氨量設計值：200m3/爐/小時；實際用量：220 m3/爐/小時。

改后：用氨量設計值：270/爐/ m3小時；實際用量：310m3/爐/小時。超低排改造成后，單臺氣化器不能滿足雙機運行需要，需啟動雙罐供氨，否則需限負荷運行。

6 我廠可借鑒的經驗及教訓；⑴將現母管式液氨氣化系統改為單元制；增加一個氨緩沖罐；系統改為一個氣化罐對應一臺緩沖罐，便于系統可靠隔離。⑵實際用量比設計用量要高出20-33%，汽化罐的實際容量應有約三分之一的富裕量。⑶閥門盡快更換為不銹鋼專用閥門，提高氨系統的安全性。⑷更換為表面式氨氣化器，且要把容量提高為650公斤/臺/小時，以滿足超低排改造后雙機同時運行的需用，實現一用一備的運行要求。

3解決方案

經與廠家多次溝通及對周邊兄弟單位的調研，結合侯馬熱電分公司超低排放改造的要求，提出氨區的改造方案如下，以期達氨區及脫離硝系統的安全、穩定運行的生產、環保要求：

1.將現母管式液氨氣化系統改為單元制，一個氣化罐對應一臺緩沖罐，便于系統可靠隔離，且能提高供氨系統的穩定性。

2.將原振動大的混合式氣節化器更換為表面式氨氣化器，且要把容量提高為650公斤/臺/小時以滿足超低排改造后雙機同時運行的需要，實現一用一備的運行要求。實際用量比設計用量應高出1/3左右，汽化罐的實際容量應有約三分之一的富裕量。可提高系統運行穩定性和安全性，防止再振斷有關管道特別是液氨管道。氣化罐更換原因為：⑴原設備振動強烈，易造成泄漏，安全性較差。（2）超低排放改造后，根據所調研的大唐臨汾電廠，設計為500公斤/臺/小時，氣化量的氣化器不能滿足超低排改造成后雙機運行的需要，只能啟動兩臺氣化罐運行。我方改造應設計有足夠的裕量，避免發生單氣化罐供氨不足雙機運行的設計要求。

3.氨區涉氨閥門全部更換為不銹鋼專用閥門，提高氨系統的安全性，達到國家氨區設備的最新要求。

4.在機組雙停期間，對氨區內漏的12個閥門進行更換（現已完成）；清理蒸汽過濾器（已清理），并增加蒸汽旁路過濾裝置，便于定期清理過濾器，防止蒸汽量不足而影響供氨量，以確保雙機運行期間氨區設備的安全穩定運行。

5.在兩臺氣化罐液氨入口管上增加調節閥，可根據氨緩沖罐的壓力變化調整流量，保證氣化罐的穩定安全運行。

6.就近增加一路蒸汽管道，防止單路閥門泄漏致使供汽中斷。（此前已因液氧站蒸汽閥門泄漏引起供氨系統波動，經采取臨時措施才免于氨氣供應中斷）。

7.技改氨用閥門技術要求；

（1）生產廠家必須有氨用閥專業制造資質，其企業資質必須具備有效的法人營業執照、ISO9001：2008質量管理體系認證、特種設備制造許可證；（2）氨用閥應選用主體304不銹鋼、固溶、暗桿、免維護316不銹鋼雙層波紋管、氨專用截止閥AWJ41F-25P或AWJ41F-40P和304不銹鋼固溶波紋管安全閥AWA42F-25P或AWA42F-40P；（3）閥門填料箱的深度應不少于5圈未經壓縮的填料的高度，填料應采用聚四氟乙烯材質；填料箱內徑應是閥桿直徑加兩倍填料寬度之和，精度Hll級；（4）閥蓋與閥體用法蘭連接應采用螺柱，數量不得少于4個，螺栓最小直徑按下表的規定：

（5）除法蘭等部位外，在閥蓋殼壁承壓區域不允許打固定標牌；（6）閥門所有零部件不允許使用銅材料；（7）在閥體上應注有以下永久性的標記：制造廠名或商標標記、閥體材料或代號、公稱壓力、公稱尺寸、介質流向標記；公稱尺寸不大于DN 50的閥門，在閥體上應盡可能按要求標記。若因閥體的尺寸限制，可以將一部分內容標記在銘牌上：公稱尺寸、公稱壓力、閥體材料；（8）閥門的銘牌上應有如下的內容：制造廠名、公稱壓力、公稱尺寸、產品型號、材料、依據的標準號；（9）結構、材質、厚度、密封方式等符合GB/T 26478-2011、國家能源局[2014]328號文件、GB/T 12235-2007、GB/T 12224-2005等相關標準要求。 氨區閥門須更換為不銹鋼閥門（閥門清單詳見供貨范圍，最終應滿足氨區系統需求，并應得到買方的確認）。（10）對液氨罐一、二次門、隔離門必須選用符合國標要求的高等級不銹鋼氨專用閥門。

4方案進行情況

上述方案已由具有氨區設計資質的設計單位認可并完成了技改圖紙設計，由侯馬熱電超低排放改造施工隊伍正在緊張的實施過程中。

5預期目的

侯馬熱電經過上述改造后，將使氨區設備運行的安全性得到全面的提高，有效地控制了氨區液氨泄漏的環保風險的發生，為脫硝系統的正常運行及超低排放的改造要求打好了基礎，減少了因氨區設備故障而停機的風險，為侯馬市的正常供熱提供的有力的保證，其安全、環保效益是巨大的，由此而產生的經濟效益將是顯著的。

參考文獻

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