氨区设计要点及安全注意事项-仲 兆刚

选择性催化还原法(SCR)氨区设计要点及安全注意事项
在众多的脱硝技术中，选择性催化还原法(SCR)是脱硝效率最高，最为成熟的脱硝技术，目前已成为国内外电站脱硝广泛应用的主流技术。

SCR技术是还原剂(NH
3、尿素)在催化剂作用下，选择性地与NOx反应生成N
2
和H
2O，而不是被O
2
所氧化，故称为“选择性”。

主要反应如下：
NO+NO
2
＋2NH
3
→2N
2
+3H
2
O
4NO +4NH
3
＋O
2
→4N
2
+6H
2
O
对于SCR工艺，选择的还原剂有尿素、氨水和纯氨。

尿素法是先将尿素固体
颗粒在容器中完全溶解，然后将溶液泵送到水解槽中，通过热交换器将溶液加热至反应温度后与水反应生成氨气；氨水法，是将25％的含氨水溶液通过加热装置使其蒸发，形成氨气和水蒸汽；纯氨法是将液氨在蒸发槽中加热成氨气，然后与稀释风机的空气混合成氨气体积含量为5％的混合气体后送入烟气系统。

因为（纯氨）法，相对于尿素法和氨水法具有还原剂便宜、运输费用低、初期投资小、运行费用低等优点，所以当前在SCR工艺中主要还是利用液氨作为还原剂。

一、氨的特性及安全要求
液氨为无色液体，有强烈刺激性气味，极易气化为气氨，易溶于水、乙醇、乙醚。

高浓度氨可引起反射性呼吸停止，液氨或高浓度氨可灼伤眼和皮肤，对环境有严重危害，对水体、土壤和大气造成污染。

液氨是强腐蚀性有毒物质，不燃烧，有特殊的刺激性气味，危险性类别属于第2.3类有毒气体。

氨与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸，爆炸上限为27.4%，爆炸下限为15.7%；与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应；若遇高热。

容器内压力增大，有开裂和爆炸的危险。

注意事项作人员佩戴过滤式防毒面具（半面罩），戴化学安全防护眼镜，穿防静电工作服，戴橡胶手套。

远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。

使用防爆型的通风系统和设备。

防止气体泄漏到工作场所空气中。

避免
与氧化剂、酸类、卤素接触。

搬运时轻装轻卸，防止钢瓶及附件破损。

配备相应品种和数量的消防器材
及泄漏应急处理设备。

废弃处置先用水稀释，再加盐酸中和，然后放入废水系统。

因此氨区设计需要严格遵从相关法律、法规。

二、氨区设计安全注意问题
厦门嵩屿电厂氨区莱城电厂氨区
1、平面布置、建(构)筑物方面
1.1应遵循GB 50160《石油化工企业设计防火规范》和DL 5032，单独设置卸
料、储存和制备区域。

设置储氨罐时，宜布置在装置（车间）区边缘的一侧，并应在明火或者散发火花地点的全年最小频率风向的上风侧，其装卸站宜靠近道路（或铁路），并考虑必要的消防要求。

1.2氨站与周边八大场所、区域应符合GB50016-2006《建筑设计防火规范》
等法律、法规、标准、规范等要求。

应符合前期安全预评价的要求。

1.3氨站与其他建（构）筑物的间距、氨站内设备间距离应符合GB50160-2008
《石油化工企业设计防火规范》及GB50016-2006《建筑设计防火规范》的规定。

1.4压缩机棚、气化间的疏散用门应向疏散方向开启，疏散用门应采用平开
门，不准采用推拉门、卷帘门、吊门、转门。

1.5还原剂区域应设置废水收集池，收集后排入主厂废水处理系统统一处理。

1.6氨站区域的道路，应兼顾消防通道的设置要求，一般宜设置环形消防道路，并设置专用的卸车区域。

2、防火堤设计要求
2.1GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范》中第6.2条的规定，罐区应设置防火堤，防火堤的有效容积应满足下列规定：
（1）防火堤的有效容积不应小于罐组内最大储罐的容积。

（2）立式储罐至防火堤内踢脚线的距离不小于管壁高度的一半，卧式储罐至防火堤踢脚线的距离不小于3m.
（3）卧式储罐防火堤的高度不低于0.5m(以堤内设计地坪标高为准)。

2.2防火堤内地面，应有不小于3‰的坡度。

其雨水排除及其他管线穿越，应符合下列规定：该防火堤内设置集水坑，连接集水坑的雨水排除管道应从地面以下通出，堤外应设有可控制开闭的装置与之连接，开闭装置上应设有能显示其开闭状态的明显标志；进出罐组的各类管线、电缆，不宜在防火堤堤身穿过，应尽量从堤顶跨越或堤基础以下穿过，如不可避免，必须穿过堤身时则应预埋套管，且应采取有效的密封措施。

2.3防火堤应在不同方位上设置2处越堤人行踏步。

3、危险源辨识
根据GB 18218-2009《重大危险源辨识》的规定，氨的危险源临界量为10t 。

目前，火电厂烟气脱硝工程中氨的存储量均超过10t,均构成重大危险源。

4、工艺及消防系统设计
4.1液氨储存和制备系统各装置需按乙类可燃液体要求设计（GB 50160）。

储罐一般不宜少于2个，储罐容积宜按液氨密度0.578t/m³（温度40℃时）、充装系数按0.85-0.9计算。

液氨储罐应设置全启式安全阀。

安全阀应设置在罐体的气体放空接合管上，并应高于罐顶。

安全阀的规格应按现行的《固定式压力容器安全技术监察规程》的有关规定计算出的泄放量和泄放面积确定；安全阀的开启压力（定压）不得大于罐的设计压力。

安全阀应铅直安装。

安全阀入口处应安装氨用切断阀，正常运行时，该阀必须保持全开并加铅封，切断阀的直径不应小于安全阀的入口直径。

安全阀宜设旁通线，旁通线的管径不宜小于安全阀的入口直径。

液氨储罐应设置放水管和气体放空管。

气体放空管管径不应小于储罐所选的
安全阀入口管的管径。

气体放空管应设置在罐体顶部。

当罐体顶部设有人孔时，气体放空管可设置在人孔盖上
压力容器的设计压力不得低于最高工作压力，装有安全泄压装置的压力容器，其设计压力高于安全阀的开启压力或爆破片的爆破压力。

液氨储罐顶部检修平台及通向平台顶部的钢斜梯应符合《固定式钢梯及平台安全要求第3部分：工业防护栏杆及钢平台》(GB4053.3-2009)、《固定式钢梯及平台安全要求第2部分：钢斜梯》(GB4053.2-2009)的相关规定，除锈并作防腐涂装。

4.2液氨储罐容量宜按设计工况下5天的氨的耗量设置，储罐应设置防止阳光直射的遮阳棚，遮阳棚的设置应避免形成氨气聚集的死角。

进入蒸发器的液氨管道上应设置过滤器，防止氨泥及其他杂质堵塞管道和设备。

储罐上方应设置水喷淋降温和水喷雾系统。

4.3液氨进入蒸发器，可以使用压差和液氨自身重力的重力势能实现；也可采用液氨泵来供应，液氨供应泵宜选择化工泵。

电厂所在地冬季最低气温低于-10℃时，应使用液氨供应泵。

氨泵应设置下列安全保护装置：a)应设断液自动停泵装置；b)排液管上应设止逆阀；c)排液总管上应设旁通泄压阀；d)排液管应设压力表。

4.4液氨储存和制备系统中宜采用防爆型气动执行机构。

4.5材料要求
液氨储罐采用16MnR材质（如果电厂所在地最冷月平均气温低于-20℃时储罐采用16MnDR材质）,其他设备（泵、容器等）、阀门、管线均采用普通碳钢材质。

所有材料中不能含铜、铜合金。

4.6工艺管线布置要求
氨输送用管道应符合GB/T20801-2006《压力管道规范》的规定，所有可能与氨接触的管道、管件、阀门等部件均应严格禁铜。

液氨管道上应设置安全阀，并应符合SH3007-1999《石油化工储运系统罐区设计规范》的规定。

氨储存设备及运输管道上应设有排空和氮气吹扫置换管路或接口。

氨输送管道不宜埋地敷设
液氨输送管道液氨流速选取0.8～1.5m/s，卸氨压缩机进出口管道气氨流速选取3～8m/s10～20m/s（按规范
应该8-15m/s）。

4.7氨区消防按照GB 50219-1995《水喷雾灭火系统设计规范》的要求设计喷雾强度和持续时间。

并设置氨喷淋的自动启动。

储槽四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴，当液氨储罐表面温度高于40℃或罐内温度高于38℃时，自动启动降温喷淋系统,对槽体自动喷淋减温。

4.8氨区需设置氨稀释系统，液氨储罐、缓冲罐、蒸发器、氨管路等安全阀排出及设备放空、排污产生的氨排入氨稀释罐，经水稀释后排入废水池，禁止氨排入大气。

4.9应设置紧急泄氨器，在紧急情况下，可将系统中的氨液溶于水中（每
1kg/min的氨至少应提供17L/min的水）排至经有关部门批准的贮罐、水池。

4.10用氨设备和氨的输送管道应标出明显的颜色，并对管内介质流向作出明显标志，以利操作和事故处理。

4.11液氨槽车卸料应采用万向充装管道系统，不得采用软管。

4.12氨区尤其是液氨储罐区等区域严格按照《建筑设计防火规范》等相关规范设置消防、喷淋系统。

5防爆及防雷、接地
5.1液氨储存、装卸区域使用的仪表及其安装、接线等必须符合防爆类型及等级要求，仪表的明显部位应有清晰的防爆标志。

5.2液氨汽车罐车和装卸栈台，应设静电专用接地线。

5.3液氨储罐内各金属构件（仪表管道、金属浮体等），必须与罐体等电位连接并接地。

5.4为消除人体静电，液氨储存区域进口处，应设置接地金属棒。

5.5氨区的防雷保护根据需要设计和安装，设置独立避雷针。

5.6氨区接地网与主厂接地网不少于四点连接。

5.7根据《建筑物防雷设计规范》中的有关规定，设置相应的防静电设施，工艺设备中易燃易爆介质的容器、设备、管道等均采取防静电接地，防雷及防静电接地共用一组接地网，接地电阻不大于10Ω。

5.8氨区装置区为二区爆炸及火灾危险环境，爆炸危险环境内均选用隔爆型电气设备。

5.9除设有一般照明外（爆炸危险区域选用隔爆型灯具），在重要岗位
（如MCC配电室、DCS室等）设置应急灯，以保证重要岗位的正常工作。

6自控及仪表
除卸氨系统外，氨区气氨制备输送、水系统等全部纳入PLC控制系统并且可以在操作员站上完成对氨区各系统的远程监控。

6.1氨罐内温度，罐表面温度和罐压三参数构成“3取1”表决逻辑，超限时，自动喷水降低罐温。

6.2氨罐液位的就地检测仪表，卸氨操作时可供就地观察氨罐液位。

液位低时关本罐出料阀，同时打开另一罐的放料阀。

正常运行时，也可在操作员站观测到氨罐液位.
6.3液氨蒸发器（汽化器）出口压力检测。

检测结果作为判断条件确定是否开关液氨的切断阀和控制调节阀的开度，同时也用于判断是否切断蒸汽加热的切断阀。

6.4气氨泄漏检测。

气氨是可燃、易爆、有毒的一种气体，人体中毒量远远小于可燃爆炸极限。

根据规范要求，按照空气中，中毒含量浓度设计，当浓度超过允许值时，有毒气体控制器发出声光报警，同时浓度检测信号也输送到消防火灾报警系统实施联锁，进行喷淋稀释。

6.5根据防爆规范，氨气属于ⅡA级T1组，根据毒气危害程度标准，氨气属于Ⅳ级轻度危害，仪表选用隔爆型。

仪表安装时管阀件要密封好采用焊接，减少泄漏。

6.6采用屏蔽电缆并可靠的接地。

采用多重化设计提高系统的安全性和可靠性。

6.7设有静电控制器，其报警干触点串入压缩机跳闸回路，作为防止槽车卸料时因静电而产生危险的措施。

7其他
7.1室外地面地基土的夯实处理及检验标准遵守《建筑地面工程施工及验收规范》。

氨区内部地面采用水泥砂浆地面，有效防止液氨及含氨废水的渗漏。

7.2卸液氨时工人应佩戴防毒面具、防碱工作服、防护眼镜、手套、防腐蚀鞋等，并有专人在旁监护；消防设施(紧急喷淋系统和消防栓)作为氨泄漏事故的紧急喷淋系统，其系统水量应充足，并与安装的氨报警装置
连锁，在报警的同时水喷淋设施自动启动。

7.3凡容易发生事故的地方，应按《安全标志及其使用导则》的规定设置安全标志，或在建(构)筑物及设备上按《安全色》规定涂安全色。

该项目液氨储存场所应按重大危险源的要求设置相应的安全标志，并对作业环境中的噪声、氨气浓度定期进行检测，确保各项指标符合国家标准。

7.4必须安设风向标，其位置应设在本厂职工和附近范围（500m）内居民容易看到的高处。

应设置事故警报系统，一旦发生紧急情况，向周边500m内存在的居民发出报警，通过该系统能及时向企业内部和周边群众进行紧急疏散，避免大量人员伤亡。

7.5氨压力表和真空压力表应采用氨专用的，其精度要求高压侧不应低于1.5级，低压侧不应低于2.5级，并宜带饱和温度刻度，其量程不得小于工作压力的1.5倍，不得大于工作压力的3倍。

距观察地面2m时，其直径不宜小于100mm，距观察地面2～3m时，其直径不宜小于160mm。

压力表的安装高度距观察地面不应超过3m。

三、结论
随着国家对大气污染物排放要求越来越严格，国内新建火电机组均需同步建设脱硝装置，老电厂需按期进行脱硝改造。

液氨作为SCR法烟气脱硝的还原剂，它的安全使用将会越来越被人们重视，氨站的安全性与可靠性将会成为脱硝设施设计、施工、验收的重要组成部分。

因此氨区的设计一定要严格执行各相关法律、法规、规范等相关要求。

从程序上要求，必须先进行安全预评价，设计阶段进行安全专篇的设计并通过当地安监部门的审查。