劉 翔，劉兆俊

（1.國電蓬萊發(fā)電有限分公司，山東蓬萊 265601；2.中國石化集團勝利石油管理局有限公司勝利發(fā)電廠，山東東營 257087）

1 勝利發(fā)電廠氨區(qū)概況

勝利發(fā)電廠裝機總容量170 MW，5 臺燃煤機組脫硝使用的氨氣全部來自該廠的氨區(qū)，氨區(qū)2012年底建設完成并投入運行，主要設備參數見表1。另外還有2 臺卸氨鶴管、液氨管線等附屬設備和消防設施。

該廠氨區(qū)日常儲量按液氨儲罐容積的50%計算，液氨儲存量約195 m3，采用加壓液化方式儲存。液氨是一種高度危險化學品，其事故危害重、影響范圍大，該廠氨區(qū)屬于重大危險源，氨區(qū)運行狀況直接關系到機組煙氣達標排放和電廠的安全生產。氨區(qū)經過一段時間運行，發(fā)現部分設備運行不穩(wěn)定，系統(tǒng)內雜質無法定期排出，氨區(qū)無備用供氨管路，液氨儲罐之間無倒罐系統(tǒng)，因此需要對氨區(qū)的現狀進行研究和改進。

表1 氨區(qū)系統(tǒng)主要設備相關參數

2 氨區(qū)運行中存在的問題及改進

2.1 氨的性質與防護

液氨又名無水氨，為無色氣體，有刺激性惡臭味，分子式NH3，分子量17.03，相對密度0.77 g/L；熔點-77.7，沸點-33.35，自燃點651.11，氨氣對眼、呼吸道粘膜有強烈刺激和腐蝕作用，可導致人體呼吸困難、昏迷、休克甚至死亡，其短時間接觸容許濃度30 mg/m3，即刻致死濃度3500 mg/m3；氣態(tài)氨氣和空氣混合物的爆炸極限濃度是16%25%。其防護措施是盡量避免氨與身體直接接觸，在有可能泄漏的氨氣工作現場要佩戴能過濾氨的面罩、防護服及正壓式呼吸器等，并做好防爆措施。

2.2 存在的問題分析與解決辦法

2.2.1 問題現象描述

2016年2月以來，氨區(qū)出現供氨壓力不足、不穩(wěn)定，不能滿足機組需求，在設備檢修期間，發(fā)現供氨調節(jié)閥內有沉積物，經清理投入后，運行一周又出現供氨不足現象，再次打開調節(jié)閥和管道檢查清理，堵塞物與上次情況相同，此現象曾反復出現。

2.2.2 原因分析與對策

氨區(qū)設備投入運行3年多未出現堵塞現象，2016年初春頻繁出現此現象，堵塞部位大都在氨區(qū)供氨調節(jié)閥及其出口手動門或蒸發(fā)器入口濾網等節(jié)流部位，經深入分析，制定應對措施。

（1）對供氨調節(jié)閥內的沉積物進行定性分析。沉積物外觀上觀察絕大部分為白色粉末狀物質，如圖1、圖2 所示，遇到空氣迅速氧化為褐色，并逐步升華，沉積物融入水后為黑色液體。對沉積物進行化驗經分析，主要成分為氨基甲酸銨，還有氧化鐵及少量系統(tǒng)殘留雜質。

（2）從整個氨區(qū)系統(tǒng)分析。該廠進入的液氨每次都進行質量檢驗，氨含量99.8%，各項指標均符合要求，排除從外界進入氨系統(tǒng)雜質的可能；從堵塞的位置分析，是在供氨調節(jié)閥門后至液氨蒸發(fā)器前的低壓管路段上，在堵塞部位及其后段的管道外壁有結冰現象，說明此段管道內的液氨有蒸發(fā)吸熱現象，導致管道外壁結冰。

圖1 供氨調節(jié)閥堵塞

圖2 沉積物在空氣中氧化

（3）氨基甲酸銨形成。氨基甲酸銨形成的條件是在低壓、低溫和遇有二氧化碳氣體可直接合成氨基甲酸銨。2016年初，為了盡量減少液氨泵運行時間，采用靠液氨儲罐自身壓力進行供氨的方式，即壓力為0.851.25 MPa，并且把自力式減壓閥開度調至最大值，供氨調節(jié)閥后的壓力在0.45 MPa 左右。根據液氨壓力與溫度的關系可知，液氨壓力為0.357 MPa、0.432 MPa 和0.519 MPa，對應的蒸發(fā)溫度分別為-5、0和5，該廠氨區(qū)2、3月份環(huán)境溫度為（-26），致使氨區(qū)供氨管路內的液氨蒸發(fā)，同時在設備檢修后或卸氨過程中沒有采用氮氣置換，系統(tǒng)中存有二氧化碳，于是便生成了氨基甲酸銨，而氨基甲酸銨是一種強腐蝕性介質，對設備產生化學腐蝕，最終生成供氨調節(jié)閥內的沉積物。

（4）預防措施。根據液氨壓力與溫度的關系，首先提高供氨管道壓力，調整自力式減壓閥，提高供氨調節(jié)閥至蒸發(fā)器入口管路段的壓力在0.7 MPa 以上，同時啟用液氨泵，基本消除了供氨管路閥門堵塞現象。

2.3 氨區(qū)設備系統(tǒng)改造

初步解決了供氨管路堵塞問題后，為了保證氨區(qū)設備定期檢修維護，提高設備本質安全可靠性，對氨區(qū)設備系統(tǒng)進行改造。

2.3.1 改造原因

一是氨區(qū)3 臺液氨儲罐出口共用一根供氨母管，無備用管路，設備檢修維護時需要停止供氨；二是3 臺液氨儲罐之間無倒罐系統(tǒng)，若某一液氨儲罐發(fā)生泄漏，無法將泄漏罐體中的液氨倒至另外的儲罐內，需增加液氨儲罐之間的倒罐系統(tǒng)。

2.3.2 改造方案的選擇與實施

依據安全環(huán)保標準，結合生產現場實際情況，研究制定設備改造方案。

方案1：淤利用液氨儲罐底部的備用出口法蘭，增加一路液氨儲罐至液氨蒸發(fā)器的備用管路系統(tǒng)，通過閥門控制實現2 條供氨管路互為備用，圖3 為氨區(qū)增加備用管路和倒灌系統(tǒng)。圖中虛線為增加的管道和閥門，原主路供氨管道為：B，C 液氨儲罐新增加的Y 形過濾器B，C 液氨泵原供氨調節(jié)閥B，C 液氨蒸發(fā)槽自力式減壓閥氨氣緩沖罐；增加的輔助供氨管道為：A 液氨儲罐新增加的Y 形過濾器A 液氨泵新增供氨調節(jié)閥A 液氨蒸發(fā)槽自力式減壓閥氨氣緩沖罐；于增設倒罐系統(tǒng)。自卸氨壓縮機出口至液氨儲罐的新增氣相管線，將A，B，C 液氨儲罐頂部備用氣相法蘭口與壓縮機氣相出口連接，通過閥門切換，氨氣經卸氨壓縮機可在任意兩臺液氨儲罐間形成壓差，液氨則通過原卸氨系統(tǒng)的液相管路實現倒罐功能。

圖3 氨區(qū)設備改造系統(tǒng)

方案2：不同于方案1 的是自液氨泵到蒸發(fā)器各自形成3套獨立的供氨系統(tǒng)，3 臺液氨泵與3 臺蒸發(fā)器實現一一對應，在蒸發(fā)器出口氨氣管線匯集至液氨緩沖罐的入口管道上。

方案1 與方案2 優(yōu)缺點比較：若采用方案1，設備改動少，工作量小，3 臺液氨泵和3 臺蒸發(fā)器通過閥門切換可以實現都互為備用或共用（該廠通常運行1 臺液氨泵和2 臺蒸發(fā)器），缺點是主輔供氨管路之間的聯(lián)絡門必須保持良好的嚴密性，便于主輔供氨管路的檢修（該廠規(guī)定該聯(lián)絡門只有在主輔供氨管道隔離系統(tǒng)方可使用）；若采用方案2，設備改動相對較大，日常運行需要2 套系統(tǒng)，運行操作量增加。綜合考量，選擇方案1 實施設備改造。

2.3.3 完善設備改造及優(yōu)化操作措施

在實施設備改造期間，綜合考慮并全面優(yōu)化了氨區(qū)設備系統(tǒng)，提升本質安全水平。

（1）原液氨儲罐出口管道由D20 mm 碳鋼管更換為不銹鋼管道，碳鋼截止閥更換為不銹鋼截止閥。

（2）在主輔兩路供氨管路中液氨泵的入口分別安裝一組藍式過濾器（兼用水沖洗管排水管），過濾精度300 目；液氨蒸發(fā)器出口分別增設排污管（兼用水沖洗管），可定期對液氨管道切換沖洗。

（3）因供氨系統(tǒng)的自力式減壓閥門運行中經常發(fā)生卡澀，對其進行更換，并增加自力式減壓閥旁路系統(tǒng)，便于自力式減壓閥的檢修。

（4）優(yōu)化檢修管理。在設備系統(tǒng)檢修后使用氮氣吹掃，清除管道中的積水和空氣（二氧化碳），減少對設備管路的腐蝕，同時在卸氨前對液氨槽車與卸氨鶴管之間的連接管道進行氮氣吹掃，避免空氣被帶入液氨儲罐體內。

3 事故的預防與預警

氨區(qū)的安全穩(wěn)定運行，關系到環(huán)保和區(qū)域的人身安全，當液氨發(fā)生泄漏后，總的處理原則是在保障人身安全前提下，在第一時間采取措施對泄漏點進行隔絕，快速有效地消除泄漏點，最大限度地減少對環(huán)境的污染，保障人身安全，因此需要具備以下預防處置能力。

（1）在第一時間到達現場隔絕系統(tǒng)的人員要熟悉氨的性能，熟練掌握現場設備系統(tǒng)以及個體防護技能，并定期參加氨區(qū)事故預案演練。

（2）若氨區(qū)運行中發(fā)生泄漏，要及時發(fā)現并隔離泄漏點，因此氨區(qū)值班人員必須認真履行崗位職責，氨區(qū)泄漏報警及聯(lián)動設備系統(tǒng)靈活好用，氨區(qū)各功能區(qū)域要有相對獨立的水幕、噴淋設施及液氨回收池、中和池，發(fā)生液氨泄漏時，能夠隨時隔離、稀釋、中和、回收。

（3）氨區(qū)設備系統(tǒng)要定期檢驗，保證液氨儲罐一次門之前的罐體和閥門管道不發(fā)生泄漏，同時還要具備一旦發(fā)生泄漏點的臨時處置辦法，比如可以臨時使用打卡子或木塞等辦法進行暫時封堵處理。

（4）氨區(qū)設備系統(tǒng)要具備倒灌功能。液氨管體一旦發(fā)生泄漏又無法及時消除漏點時，應立即采取倒灌措施。

（5）對液氨槽車卸氨過程要求。驗收氨罐槽車各種檢驗合格證齊全，定期實驗槽車上的緊急切斷閥靈活好用；槽車卸氨操作期間，嚴格執(zhí)行相關規(guī)定，比如卸氨期間的液氨槽車與鶴管之間必須采取硬連接方式，液氨槽車卸氨時，應按指定位置停車，發(fā)動機熄火，并采取溜車制動措施，連接好接地線。卸車過程中嚴禁啟動車輛，押運員、罐區(qū)卸車人員不得擅自離開操作崗位，服裝符合要求，正壓呼吸器、消防設施齊全，卸氨流速控制在規(guī)定范圍內，氨區(qū)無明火作業(yè)，如必須在上述地點進行焊接或點火的工作，應事先經過氨氣含量測定，證實工作區(qū)域內空氣中含氨量2.510-5。

4 結論與建議

通過對設備運行中出現的問題進行分析研究，落實改進措施及設備改造方案，消除了氨區(qū)運行中的隱患，確保氨區(qū)安全穩(wěn)定運行；因設備改造受場地和資金的制約，還存在著一些不足，比如在倒灌過程中，需要通過卸氨壓縮機給已泄漏的液氨儲罐加壓，漏點泄漏量會增大，若有合適的場地，建議采用低位事故備用液氨儲罐，發(fā)生故障的液氨儲罐靠液體靜壓流入備用液氨儲罐中，更利于事故的處置。