火力發(fā)電廠脫硝氨區(qū)水噴淋系統(tǒng)探討

李文龍

摘 要：近年隨著國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷的提高，火力發(fā)電廠煙氣脫硝工程在電力行業(yè)內(nèi)大批量、集中展開。液氨作為火力發(fā)電廠脫硝系統(tǒng)的還原劑，被廣泛使用。對(duì)火力發(fā)電企業(yè)在安全管理、運(yùn)行管理、設(shè)備管理等方面，帶來了新的挑戰(zhàn)。依據(jù)現(xiàn)行國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)程、規(guī)范，結(jié)合氨區(qū)自身特點(diǎn)進(jìn)行探討，重點(diǎn)討論水噴淋系統(tǒng)在氨區(qū)防泄漏、防擴(kuò)散方面的設(shè)計(jì)模式和設(shè)計(jì)理念，促進(jìn)氨區(qū)水噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式的開發(fā)。

關(guān)鍵詞：氨區(qū);液氨;水噴淋

中圖分類號(hào)： X701.7 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)： 1673-1069（2017）01-192-2

1 ?氨的特性

氨是一種無色氣體，有強(qiáng)烈的刺激性氣味，分子量17.03，標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度0.7081kg/m3，沸點(diǎn)為-33.35℃，自燃點(diǎn)651.11℃，與空氣混合爆炸極限15.7%～27.4% （最易引燃濃度17%），最小點(diǎn)火能量680mJ。按火災(zāi)危險(xiǎn)性分類規(guī)定，液氨屬乙A類可燃液體。

氨具有揮發(fā)性、毒性和強(qiáng)堿性（pH在10左右），對(duì)眼、呼吸道粘膜有強(qiáng)烈刺激和腐蝕作用，可導(dǎo)致人體呼吸困難、昏迷、休克甚至死亡，其短時(shí)間接觸容許濃度30mg/m3，半致死濃度1390mg/m3，即刻致死濃度3500mg/m3。氨極易溶于水，常溫常壓下1體積水可溶解700倍體積氨（氨水飽和濃度34%）。

2 ?液氨危險(xiǎn)性

液氨，又稱為無水氨，是一種無色液體，有強(qiáng)烈刺激性氣味。為運(yùn)輸及儲(chǔ)存便利，通常將氨氣通過加壓或冷卻成液氨。液氨20℃時(shí)密度為610.26kg/m3，加壓液氨氣化時(shí)體積會(huì)膨脹850倍，并大量吸熱，使周圍物質(zhì)的溫度急劇下降。液氨氣化后與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。低濃度氨對(duì)粘膜有刺激作用，高濃度可造成組織溶解壞死。液氨或高濃度氨可致眼灼傷;液氨可致皮膚灼傷[1]。

根據(jù)化學(xué)品分類等規(guī)范系列標(biāo)準(zhǔn)，液氨屬于易燃?xì)怏w，類別2;壓力下氣體，液化氣體;急性毒性-吸入，類別3;皮膚腐蝕/刺激，類別1B;嚴(yán)重眼損傷/眼刺激，類別1;危害水生環(huán)境-急性危害，類別1。

3 ?液氨事故案例及分析

3.1 事故案例（表1）

3.2 事故案例分析

以上液氨發(fā)生泄漏事故為不完全統(tǒng)計(jì)，本文對(duì)液氨泄漏事故做定性分析。一是液氨泄露事故如果得不到有效控制和防護(hù)，通常會(huì)造成人員死亡，并且易造成較大事故。二是吉林寶源豐禽業(yè)有限公司的特別重大事故，由火災(zāi)導(dǎo)致液氨設(shè)備和管道高溫發(fā)生物理爆炸，液氨發(fā)生爆噴性泄漏，在封閉廠房?jī)?nèi)發(fā)生氣化和參與燃燒。三是從以上液氨泄漏事故分析，儲(chǔ)存液氨設(shè)備發(fā)生泄漏較少，液氨泄漏多發(fā)生在輸氨、用氨的設(shè)備和管道。

4 ?液氨儲(chǔ)存系統(tǒng)水噴淋系統(tǒng)模式

根據(jù)液氨泄漏事故的定性分析，氨中毒是導(dǎo)致人員傷亡的主要原因，其次是火災(zāi)和爆炸，泄漏點(diǎn)多為法蘭、閥門等連接點(diǎn)的泄漏?；鹆Πl(fā)電廠脫硝工程液氨系統(tǒng)應(yīng)重點(diǎn)防止液氨泄漏和液氨泄漏后的防護(hù)。

火力發(fā)電廠液氨儲(chǔ)存多使用壓力式液氨儲(chǔ)罐，目前國(guó)內(nèi)與液氨有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范、管理標(biāo)準(zhǔn)主要在液氨泄漏后防火防爆的角度考慮防范措施，水噴淋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度是針對(duì)防火防爆進(jìn)行設(shè)置，未考慮水對(duì)氨的吸收作用。氨極易溶于水，常溫常壓下1體積水可溶解約700倍體積氨（氨水飽和濃度34%），因此水可以作為液氨泄漏后有效的吸收劑和保護(hù)劑。因此火力發(fā)電廠液氨儲(chǔ)存系統(tǒng)水噴淋系統(tǒng)的給水強(qiáng)度，需從吸收和防止擴(kuò)散角度考慮進(jìn)行設(shè)計(jì)，而并非僅考慮防火防爆的需要。

5 ?液氨儲(chǔ)存系統(tǒng)水噴淋系統(tǒng)給水強(qiáng)度探討

根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》8.10.13要求，消防噴淋供給強(qiáng)度不小于6L/min·m2;《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》表3.1.2中防護(hù)冷卻時(shí)乙類儲(chǔ)存設(shè)施供給強(qiáng)度為6L/min·m2，閃點(diǎn)高于120度的液體火災(zāi)供給強(qiáng)度為13L/min·m2?！端畤婌F滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》條文解釋說明：6L/（min·m2）供給強(qiáng)度是接近控制壁溫，防止儲(chǔ)罐壁強(qiáng)度下降的臨界值，10L/（min·m2）供給強(qiáng)度可獲得露天有風(fēng)條件下保護(hù)儲(chǔ)罐干壁的滿意效果?？紤]到液氨儲(chǔ)罐同時(shí)設(shè)置單獨(dú)的冷卻噴淋系統(tǒng)，可在發(fā)生泄漏時(shí)同時(shí)開啟，能有效保障對(duì)于事故狀況下泄漏氨氣的吸收。綜上考慮，液氨儲(chǔ)罐消防噴淋系統(tǒng)供給強(qiáng)度應(yīng)不小于9L/min·m2。

本文調(diào)查統(tǒng)計(jì)了中國(guó)大唐集團(tuán)公司下屬火力發(fā)電企業(yè)液氨儲(chǔ)罐的數(shù)據(jù)，儲(chǔ)罐本體最大開孔孔徑為80mm。按DN80管道5mm法蘭間隙半周泄漏計(jì)算，20℃情況下液氨的最大泄漏速度為0.93t/min。氨水飽和濃度為34%，完全吸收情況下所需水流量約為2.0m3/min。按吸收效率為50%計(jì)，消防噴淋吸收水流量應(yīng)不小于4m3/min。根據(jù)儲(chǔ)罐容積大小、噴嘴的布置及吸收效率，確定不同容積儲(chǔ)罐的消防噴淋水流量[2]。

6 ?液氨儲(chǔ)存區(qū)域水噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)建議

火力發(fā)電廠液氨儲(chǔ)存區(qū)域水噴淋系統(tǒng)，應(yīng)統(tǒng)籌考慮液氨儲(chǔ)罐防火防爆防泄漏和冷卻降溫的需求，多水源多系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，提供以下建議供參考。

①每個(gè)液氨儲(chǔ)罐的冷卻噴淋系統(tǒng)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置，水源為工業(yè)水，噴淋強(qiáng)度不小于4.5L/m2·min，以滿足液氨儲(chǔ)罐夏季高溫時(shí)的降溫需要，并可作為液氨泄漏的備用噴淋系統(tǒng)。

②液氨儲(chǔ)存區(qū)域消防噴淋水應(yīng)取自高壓消防水系統(tǒng)，室外消火栓用水應(yīng)取自低壓消防水系統(tǒng)。當(dāng)電廠消防給水系統(tǒng)為共用一套管路時(shí)，消防噴淋系統(tǒng)與室外消火栓用水應(yīng)分別從全廠消防水母管接入，且其分支母管均應(yīng)設(shè)置為帶有隔離閥門分段的環(huán)型管路。

③氨區(qū)消防噴淋系統(tǒng)應(yīng)采用水噴淋方式，噴頭應(yīng)采用實(shí)心錐型開式噴嘴，嚴(yán)禁采用管道開孔方式，噴淋系統(tǒng)的噴淋管道宜布置為環(huán)型布置。

7 ?結(jié)語

火力發(fā)電企業(yè)作為國(guó)家重要經(jīng)濟(jì)命脈，擔(dān)負(fù)著重要的社會(huì)責(zé)任，構(gòu)建節(jié)能環(huán)保、安全穩(wěn)定生產(chǎn)的環(huán)境是所有企業(yè)的需要。我們只有深刻認(rèn)識(shí)火力發(fā)電廠液氨儲(chǔ)存系統(tǒng)泄漏的危險(xiǎn)性和危害性，依靠真實(shí)的數(shù)據(jù)，制定科學(xué)的防控策略，才能真正做到安全生產(chǎn)，防患于未然。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 火電廠煙氣脫硝系統(tǒng)安全質(zhì)量管理手冊(cè)[M].中國(guó)電力出版社，2013（12）.

[2] 中國(guó)大唐集團(tuán)科技工程有限公司.燃煤電站SCR煙氣脫硝工程技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.