钢铁厂液氨气化站优化设计方案

钢铁厂液氨气化站优化设计方案
摘要：本文提出了某钢铁厂液氨气化站的工程设计方案，该工程已顺利
通过验收并投运，安全、稳定运行2年多。

类似工程的可参考、借鉴，以确保氨
站项目的安全性、环保性以及稳定运行。

关键词：液氨汽化站优化设计环保减排
1 前言
氨气在食品、电力、化工、钢铁等行业广泛使用。

钢铁企业中，氨气用于钢
材热处理，主要是在渗氮处理或碳氮共渗中作为氮的来源---即渗氮剂使用，可
以在二次再结晶后得到良好的晶粒取向，得到优良的磁化性能[1]。

液氨气化站是
钢铁厂内氨气供应的主要设施，外部采购的液氨通过液氨罐车运送至气化站，并
将液氨卸至气化站内贮罐储存。

经过汽化、净化以后通过管道送往冷轧车间使用。

某钢厂取向硅钢HIB化改造工程配套液氨汽化站2020年6月通过地方安全
和消防部门验收投运，，截至目前，氨汽化站已经安全、经济稳定运行2年多。

本文简要介绍了本工程氨汽化站优化设计的方案，供同类型项目参考。

2 氨站系统组成
某钢铁厂取向硅钢HIB化改造工程配套的液氨汽化站包括以下系统：液氨卸
车及贮存、液氨减压汽化系统、氨气净化系统、氨净再生气排放处理系统，以及
火灾报警、控制系统、防雷、防静电接地等系统。

根据2018年版《危险化学品
重大危险源辨识》（GB 18218-2018）以及国家安全生产监督管理总局第40号令《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》，本工程氨站属于三级重大危险源。

氨站各系统设计时需特别考虑安全措施。

图1 HIB化改造工程液氨汽化站工艺流程
3 总平面布置
为防范夏季阳光照射过强对液氨贮罐区造成的不利影响，该区设置了遮阳棚。

液氨气化站设计过程中，严格执行现行国标中关于防火、防爆、安全、卫生等相
关要求。

站区主要建构筑物、站区与四周建构筑物之间的防护间距符合GB
50016-2018《建筑设计防火规范》要求。

站区布置合理，根据现有场地地形，满足生产工艺流程，运输、检修方便，
节约用地、充分考虑了防火、安全间距要求。

为确保生产安全，站区内按规范设
置安全淋浴喷头和洗眼器、风向标，并配备防毒面具、潜水泵等应急设备。

液氨气化站站区四周设置2.2m高的实体围墙，并在围墙上设置明显警示标志。

4 液氨贮存及卸车系统
液氨贮存及卸车系统设备组成：3台液氨贮槽（卧式、容积25m3）；两台氨
压机（1.0m3／min）；一套不锈钢材质鹤管，鹤管的设计工作压力为4 .0MPa。

槽车送至气化站的液氨，利用氨压机或中压氮气压送到液氨贮槽。

氨压机卸车：抽取贮槽内的氨气，加压后进入槽车，利用槽车和液氨贮罐间的压力差将液
氨卸车，送入贮槽，此套装置也可以实现将液氨从贮罐倒回槽车的作业。

三个液氨贮槽间有管路连通，当某个液氨贮罐泄漏时，可将其贮存的液氨导入其余任一液氨贮罐。

液氨贮槽区域四周按规范设置防火堤，高度~1.2m，堤内设置不发火花地坪。

防火堤上设有水封井及隔断阀门，水封高度约300mm，用于防止火势向防火堤外部蔓延，也可防止站外火源蔓延至堤内。

5 液氨减压汽化系统
液氨气减压汽化系统设备组成：2台蒸汽水浴加热气化器（额定流量100kg ／h、1用1备），1台8m3氨气缓冲罐，1套氨气减压阀组。

氨汽化加热是通过机械式压力表、压力变送器、通过设定压力上下限（设定在DCS上完成操作）液氨加热由蒸汽汽化器加热，蒸汽对汽化器加热；当压力达到0.5Mpa时压力表触点断开，汽化器中的蒸汽阀门关闭停止加热，压力上下限设置应根据实际情况调整。

氨汽化器壳体材质为碳钢，氨汽化器内的换热管为不锈钢材质。

减压阀组在本系统中的作用是非常重要的，它的减压效果稳定与否直接影响到整个系统的工作稳定性,起到稳定系统压力的作用。

系统内设2只氨减压阀，1用1备。

将氨气压力减压至0．3～0．4 MPa后送出。

6 氨气净化系统
氨净化系统包括高效除油罐及氨纯化装置，实现对氨气的除油、除水，净化氨气。

在进氨纯化系统前，配置二只高效除油罐交替使用（具备在线更换活性炭功能）。

活性炭吸附罐内填装了高效除油活性碳，能滤除0.1um和更大的固态杂质与液态颗粒，99.99%油雾。

除水装置通过利用3A分子筛的大表面积和极性吸附作用，来去除水和剩余氨。

通过使用双吸附塔流程，一个塔吸附干燥氨中的水分和杂质，另一个在加热状态（通常在300-350℃）下解吸水分和剩余氨，从而达到再生的目的。

两塔交
替使用,可以实现24小时连续工作目的,吸附剂可在吸附水等杂质后再生后连续
使用。

吸附塔结构为内外筒式，干燥器采用自动阀门切换，切换周期24小时交
替工作,设置二只交替使用，可在线更换滤芯。

7 氨净再生气排放处理系统
氨净化再生排放出的含氨气体, 依据国家对环境的要求，在氮气再生开始时，氨纯化装置再生吸附器内吸附剂吸附有残余氨，再生时的含氨的氮气不能直接排
放在大气中。

本项目采用两种方法:方式(一)氨裂解方法,采用氨分解来分解氨净化再生时
排放的气体分解掉排放问题。

氨净化装置再生所产生的解析气在氨分解炉加热至
约530℃后，解析气裂解为75%的氢气、25%的氮气和少量残留的水及携带的微量氨，裂解之后的混合气进入单独设置的裂解纯化装置，在纯化装置内利用5A分
子筛对残余水和残余氨进行深度吸附[2]。

解析气净化后外排指标:残氨含量：≤5ppm。

方式(二) 通过泄氨器液把气态氨排放直接排放入蓄水池,液氨能直接溶于水，因此不会影响环境空气，氨水可作为肥料或进行酸碱中和处理。

图2：液氨汽化
站排放处理流程
8其它辅助系统
氮气吹扫系统：氮气来源于钢铁厂内氮气管网。

液氨气化站内各工艺系统均
需保持严密性，防止氨气泄漏以及氨气与空气混合造成爆炸。

为此，本系统氨气
压缩机、液氨贮槽、氨净化装置、除油罐、缓冲罐等设备均设置氮气吹扫管。

在
液氨卸车过程中，必须通过对上述设备的严格检查和氮气吹扫来防止氨气泄漏和
氨气与系统中残留的空气的混合，以确保安全。

在对氨站设备进行维护和维修时，也必须先进行氮气吹扫，以确保安全。

氨罐降温喷淋和消防喷雾系统：该系统由水雾喷头、雨淋阀、切断阀门等元
件组成。

系统设计有三种控制方式:自动、手动和应急操作。

当罐体的温度高于30℃时,开启气动快关阀将启动冷却降温喷淋。

在罐体泄漏或发生火警时,开启雨
淋阀启动消防水喷雾灭火。

降温喷淋冷却水源于厂区的工业水，消防水源于厂区
消防环网,这两者在快关阀和雨淋阀后经同一管道供应。

此外氨气化站还设有火
灾报警、控制系统、防雷及防静电接地等系统。

9结束语
随着安全生产工作的重要性进一步加强，氨站的安全、可靠性越来越重要。

只有严格遵循相关规范，完善、优化液氨气化站的系统设计、加强运行管理，才
能保障氨站的安全、环保及稳定运行。

参考文献：
[1] 赵斌.低温取向硅钢渗氮工艺研究.东北大学硕士学位论文.Pg3.2011.06
[2] 夏俊涛.燃煤火电厂液氨气化站优化设计方案.全国冶金自动化信息网2015年
会,2015.06.01。