火力发电厂烟气脱硝制氨区设备布置浅析

来源：职称驿站所属分类：电力论文发布时间：2011-04-24 09:06:05浏览：次

　　摘要：随着国家对环境保护标准的日益提高，越来越多的活力发电厂陆续安装了烟气脱硝装置以减少NOx气体的排放，液氨作为脱硝还原剂的主要原料在电厂广泛应用，本文根据《石油化工企业设计防火规范》和《建筑设计防火规范》的规定，对电厂制氨区的设备布置进行了分析和建议。
关键词：烟气脱硝；制氨区；设备布置

随着国家对环境保护标准的日益提高，越来越多的活力发电厂陆续安装了烟气脱硝装置以减少NOx气体的排放，液氨作为脱硝还原剂的主要原料在电厂广泛应用。液氨是一种易燃易爆、有毒、防火等级为乙A类的化学危险品，虽然贮存量不是太大，一般在100吨以下，但由于液氨的易燃易爆及有毒的特性，安全生产就显得特别重要。由于脱硝在国内属新工艺，在电力行业中无相关的标准和规范，目前都按化工和建筑行业的标准和规范执行。本文对脱硝制氨区的设备布置进行了分析和建议。
1、液氨特性
液氨，又称为无水氨，是一种无色液体，在工业上应用广泛，而且具有腐蚀性，且容易挥发，通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。
分子式：NH3气氨相对密度（空气=1）：0.59
分子量：17.04液氨相对密度（水=1）：0.6067（25℃）
CAS编号：7664-41-7自燃点：651.11℃
熔点（℃）：-77.7爆炸极限：16%～25%
沸点（℃）：-33.41%水溶液PH值：11.7
蒸气压：882kPa（20℃）溶解性：易溶于水、乙醇、乙醚
临界温度：132.5℃临界压力：11.4MPa
燃烧性：易燃毒性：低毒类
火险分类：乙A类（液体），乙类（气体）
外观和形状：无色有刺激性恶臭的气体
2、脱硝制氨区主要设备
火力发电厂烟气脱硝制氨区的主要设备包括液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐、氨气吸收槽、卸料压缩机、废水泵及相关的电气和控制设备。
一般液氨的储存容量，按照两台锅炉BMCR工况，在设计条件下，每天运行20小时，连续运行5~7天的消耗量考虑。考虑到重大危险源问题，一般制氨区的液氨储存量控制在100吨以下。液氨储罐的数量一般不少于2个。液氨储罐上安装有紧急关断阀和安全阀，还装有温度计、压力表、液位计、高液位报警仪和相应的变送器将信号送到脱硝控制系统，当储槽内温度或压力高时报警和连锁。
液氨蒸发器目前采用最多的是盘管或列管形式，水或其他溶剂作为中间介质，采用蒸汽或电加热。蒸发器上装设安全阀，以防止设备压力异常过高，保护设备安全。液氨蒸发器一般按照1运1备或2用1备设计。
氨气缓冲罐主要是为了能满足为脱硝系统供应稳定的氨气，避免受液氨蒸发器操作不稳定所影响，一般容量为1分钟左右的设计流量。
氨气吸收槽主要是用来吸收系统排放的氨气，防止氨气对大气的污染，一般为一个安全阀一次排放氨气所需的水量来确定容积。
卸料压缩机采用卸氨专用压缩机；废水泵采用离心泵，过流本分采用不锈钢；电气和控制设备采用防爆设计。
3、制氨区设备布置
根据《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008，制氨区的布置应根据制氨区的生产流程及各部分的生产特点和火灾危险性，结合地形、风向等条件，按功能集中布置，一般布置在全年最小频率风向的上风侧。设备宜露天或半露天布置，缩小爆炸危险区域的范围。
火电厂制氨区一般单独成岛，整个制氨区按工艺装置集中布置设计，整个工艺装置按功能分为储存区和蒸发区。
液氨储罐作为工艺装置的装置储罐考虑。根据《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008第5.2.22条，装置储罐总容积：可燃液体罐小于或等于1000m3时，可布置在装置内，装置储罐与设备、建筑物的防火间距不应小于表5.2.1的规定。从表中可得知，总容积为100~100m3的乙A类可燃液体装置储罐与控制室、机柜间防火间距为15米，与乙类可燃气体工艺设备防火间距为7.5米，与乙A类可燃液体工艺设备防火间距为9米。
按照表5.2.1，液氨蒸发器可作为操作温度低于自燃点的“其他工艺设备”乙A类可燃液体工艺设备确定防火间距，氨气缓冲罐、氨气吸收槽和废水泵可作为操作温度低于自燃点的“其他工艺设备”乙类可燃气体工艺设备确定防火间距；又由于卸料压缩机的单机驱动功率为11KW，按表5.2.1规定单机驱动功率小于150KW的可燃气体压缩机，可按操作温度低于自燃点的“其他工艺设备”确定其防火间距。
因此，制氨区的各设备的防火间距可为下表所示：
注：表中“—”表示无防火间距要求。
无防火间距要求的设备间距可按实际操作要求及通道要求进行合理的设备布置。
4、制氨区与电厂其他设施的防火间距
参照《建筑设计防火规范》GB50016-2006和《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008，结合火力发电厂厂区设施的情况，防火间距要求如下：
⑴制氨区与与一、二级建筑物防火间距为15米，与三级建筑物为20米，与四级建筑物为25米，与室外变、配电站为35米。
理由：参照《建筑设计防火规范》GB50016-2006表4.2.1规定，表中的防火间距主要是根据火灾实例、基本满足灭火扑救要求和现行的一些诗句做法提出的。
⑵制氨区与冷却塔的防火间距为30米，且应位于全年最小频率风的下风侧。
理由：参照《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008表4.2.12规定，乙类工艺装置与全厂性重要设施的防火间距为30米，本着总要设施重点保护的原则，为了保护全厂性重要设施，特制定了较大的防火间距；且在宁海脱硝项目实际工程中，由于制氨区位于冷却塔旁全年最小频率风的上风侧，防火间距22米，冷却塔内飘出的海水冷却水严重腐蚀制氨区的设备。
⑶制氨区与堆煤场的防火间距为25米。
理由：参照《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008表4.2.12规定，乙类工艺装置与明火地点的防火间距为25米。虽然表中另有规定，乙类工艺装置离丙类可燃固体堆场的防火间距为12.5米，但考虑堆煤场可能出现的煤自然现象，处于安全考虑，按明火地点考虑为妥。