烟气脱硝工程液氨储存蒸发系统

        SCR烟气脱硝技术脱硝效率高，可以达到80%以上，可在300℃～400℃的温度范围内完成催化还原反应，运行简单，在目前全世界脱硝工艺中占据主导地位。
SCR脱硝技术的原理是在有氧状况下，通过催化剂在合适的温度范围内使烟气中的NO_X与NH₃产生反应生成N₂与H₂O，从而达到除去烟气中的NOx的目的。其基本反应方程式为：
        4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O
        6NO₂+8NH₃→7N₂+12H₂O
其基本工作流程是在锅炉烟道适当位置喷入还原剂NH₃，还原剂NH₃与烟气均匀混合后一道通过一个由催化剂填充的脱硝反应器，在催化剂作用下，NO_X和NH₃发生还原反应，生成N₂和H₂O。

         2、脱硝还原剂的选择
SCR脱硝反应所需的还原剂为氨气，可以通过液氨、氨水或尿素三种化学原料之一获取。
     （1）液氨法
        液氨作为脱硝还原剂，主要是将液氨送至液氨蒸发器内加热蒸发成为氨气送至脱硝系统。因此液氨系统较为简单，能耗低。
但液氨为易燃、易爆、有毒、有腐蚀的物质。GB12268-2012《危险货物品名表》将液氨划归为第2.3类有毒气体，危险物编号为1005。根据GB18218-2009《危险化学品重大危险源辨识》规定，氨储存量超过10t即为重大危险源。因此，在液氨的运输、储存及使用过程中，除了采取必要的预防及防护措施，应严格依据国家、地方、行业制定的相关标准及规范进行设计、建设和管理。
     （2）氨水法
        氨水制氨用作SCR烟气脱硝系统国内尚不多见，主要由于氨水采购浓度仅为25%左右，电厂脱硝系统使用量大，运输成本较高，且由于烟气脱硝为气氨，所以，加热汽化能耗大，运行成本在三者中最高。并且与液氨一样，属于危险药品。因此，自90年代以后国际上也已经很少以氨水作为脱硝还原剂。
     （3）尿素法
        尿素的性质：尿素是人工合成的第一个有机物，广泛存在于自然界中，其理化性质较稳定。但固体尿素容易吸湿，当空气中的相对湿度大于尿素的吸湿点时，它就吸收空气中的水分而潮解。
尿素制氨方式因初投资高而在国内应用较少，目前有尿素热解和水解两种技术。
        1）尿素热解技术
        利用辅助能源（燃油、电加热等）在350-650℃的温度范围，将雾化的尿素溶液直接分解为氨气。
CO(NH₂)₂ → NH₃ + HNCO
HNCO + H₂O → NH₃ + CO₂
尿素热解法的优点是：设备紧凑，负荷调节响应快。缺点是：尿素转化氨的效率低，尿素、燃料消耗量大，不完全热解所产生的副产物易沉积。
        2）水解技术
        将一定浓度的尿素溶液在压力0.45-0.65MPa、温度140-160℃的条件下进行水解反应，释放出氨气。
CO(NH₂)₂ + H₂O←→NH₂-COO-NH₄  ←→2NH₃ ↑+ CO₂↑
        尿素水解法的优点是：工艺成熟，在国外电力行业和国内外化工行业应用广泛，反应条件温和，除需要电厂低压蒸汽外不需要其它辅助能源，运行费用低。缺点是：对设备材料的耐腐蚀性有一定要求，对产氨负荷的动态响应特性需要通过工艺设计进行优化。

         3、液氨储存及蒸发系统流程
        液氨由液氨槽车送来，利用液氨槽车与氨罐之间的压差及氨卸料压缩机增压的方式将液氨由槽车输入至氨罐内储存，并依靠液氨储罐与液氨蒸发器之间的压差或液氨输送泵（北方项目冬季使用）将液氨储存罐中的液氨输送到液氨蒸发器内蒸发为氨气（热源可采用蒸汽和电），通过气氨缓冲罐来稳定其压力后送达脱硝系统。
液氨储存及蒸发系统紧急排放的氨气则排入氨气稀释罐中，经水吸收后成为稀氨水排入废水池，再经废水泵送至厂区工业废水处理站处理。
        系统投运前、停机检修以及检修完成恢复投运前，需要用氮气吹扫置换，保证整个系统中不会形成氨气空气爆炸气体。

        4、液氨储存及蒸发系统主要设备
        陆用流体装卸臂、卸料压缩机、液氨储罐、液氨输送泵、液氨蒸发器、气氨缓冲罐、氨气稀释罐、 废水输送泵、氮气吹扫设备、 降温喷淋设备及洗眼器等。

        5、安全措施
     （1）根据液氨和气氨特性，严禁使用含铜构件，阀门选用氨专用阀，并根据运行压力，确定设备和管道的压力等级。
     （2）氨棚采用四面敞开、带轻型屋盖的棚式建筑，既可防止氨气泄漏时造成安全事故，也可避免日晒使罐内压力升高。
     （3）每台氨罐上设置有2个安全阀，两个安全阀的起跳压力不同，当一个安全阀起跳后拿去重新整定后，还有另外一个安全阀保护氨罐。
     （4）氨卸料压缩机出口、液氨输送泵出口、液氨蒸发器、气氨缓冲罐上均设置有安全阀，当出现超压安全阀起跳后，泄放出来的氨气不直接放空，而是收集到氨气稀释罐内用水吸收成为氨水，排放至废水池，通过废水输送泵送至厂区废水处理车间处理。
     （5）氨罐区设0.6m高的防火堤，防火堤与氨罐之间的净距离为3.0m，防火堤内的容积大于单罐容积，满足GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范》要求。
     （6）严格按照《建筑设计防火规范》GB50016和《石油化工企业设计防火规范》GB50160进行总平面布置。
     （7）氨区设置MCC柜，需从电厂引两路电源至氨区供电，其中一回工作，另一回备用，互相闭锁，自动切换。
     （8）根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058对氨区进行防爆区域划分，防爆区域内照明及电气设施均采用防爆设备，防爆等级为ⅡB级。防爆区域内所有带远传的仪表均采用防爆型仪表，防爆等级为ⅡB级。　
     （9）根据GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》规定，氨区建筑物防雷等级按II级考虑。氨棚及电控室在屋顶边沿四边及突出部位设明装避雷带，避雷带引下线不少于4处与接地网可靠接地。氨棚设置不大于10×10或12×8米的避雷带网格，避雷带不少于6处与接地网可靠接地，接地电阻不大于1.0Ω。氨区设备及管道也进行可靠接地。
    （10）氨管道进行防静电跨接，管道进行可靠接地。
    （11）氨区入口处设置人体静电释放器，人员进入氨区前先释放静电。
    （12）液氨储存及蒸发系统采用DCS或PLC控制系统进行控制，重要的监测信号或者与单元系统连锁相关的信号通过硬接线接入单元机组DCS。
    （13）控制系统电源需要两路电源，其一路电源由电气MCC电源提供，另一路由DCS或PLC自带UPS电源装置提供。
    （14）氨区仪用压缩空气由电厂压缩空气系统提供。
    （15）各气动阀门失气、失电是处于保证系统安全的状态。
    （16）根据氨区布置情况按GB50493-2009《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》规定布置氨泄漏检测仪，并送出两路信号，一路模拟量信号到DCS或PLC系统，另一路开关量信号到火灾报警系统，并与雨淋阀组连锁。
    （17）液氨储存与制备区分区域设置雨淋消防喷淋系统，兼有吸收泄漏出来的氨气以及火灾时降温灭火的作用。
    （18）卸车区为一敞开区域，不方便设置固定式喷淋系统，在两侧设置消防水炮对液氨槽车进行保护，
    （19）氨区四周道路边设置一定数量的消火栓。
    （20） 氨区周边设置一定数量手提储压式磷酸铵盐干粉灭火器和推车式磷酸铵盐干粉灭火器。
    （21）卸车、储存、制备区设置氨泄漏检测仪，并将信号送至DCS控制系统和火灾报警系统。由火灾报警指令对应的雨淋阀组启动喷淋。
    （22）氨区设置1台风向标，以便出现大量氨泄漏时，现场人员根据风向从正确方向逃生。