玻璃工廠煙氣SCR脫硝工藝中氨係統設計

玻璃工廠煙氣SCR脫硝工藝中氨係統的設計著重論述了氨係統安全性要求及消防設計要點。並從(cong) 工程實例出發更加直觀地展現了SCR工藝氨係統的設計布置方法。為(wei) 玻璃工廠同類工程提供技術參考和依據，提高玻璃企業(ye) 的生產(chan) 安全性和可靠性。

0引言：

當前環保要求異常嚴(yan) 格尤其對於(yu) 鋼鐵、水泥及玻璃等高汙染行業(ye) 更是治理的重中之重。在玻璃行業(ye) 無論是新投產(chan) 的還是原有生產(chan) 線整改無一例外都要進行煙氣脫硫脫硝。在玻璃煙氣脫硝應用為(wei) 廣泛的脫硝技術是SCR工藝（選擇性催化還原技術SelectiveCatalyticReduction）其它脫硝技術如SNCR工藝（選擇性非催化還原技術SelectiveNon-CatalyticReduction）以及SNCR/SCR交互脫硝技術應用很少。據統計資料顯示在用的脫硝裝置中采用SCR工藝的設備總台數占全部脫硝設備總數的73.8%煙氣處理量則達到總排放煙氣量的94.7%。

1 SCR脫硝工藝原理：

SCR化學反應原理就是利用氨氣作為(wei) 還原劑與(yu) 煙氣中的NO發生氧化還原反應生成氮x氣和水這一反應過程有溫度條件限製一般為(wei) 300～380℃而且還要在有催化劑的環境中進行。目前可以為(wei) SCR工藝提供還原劑的物質主要有液氨、氨水及尿素3種。這3種還原劑各有優(you) 缺點。

液氨一般純度為(wei) 99.8%純度高工藝流程簡單投資及運行費用低但液氨有毒易燃易爆所以有嚴(yan) 格的安全和防火要求受到當地政府安監和質監部門的嚴(yan) 格監管；氨水一般濃度為(wei) 20%~30%是氨的水溶液純度低體(ti) 積大從(cong) 中提取氨氣需要消耗大量能源費用高於(yu) 液氨工藝流程較複雜；尿素為(wei) 安全不受政府部門監管但是價(jia) 格zuì高工藝係統很繁雜。所以玻璃工廠幾乎均采用液氨為(wei) 還原劑。

2工藝流程：

玻璃企業(ye) SCR工藝一般由氨的儲(chu) 運係統、氨氣稀釋噴入混合係統、催化反應係統、供配電係統、控製係統等組成。玻璃企業(ye) 典型SCR工藝係統流程見圖1。由圖1可見氨的使用貫穿整個(ge) 工藝流程由於(yu) 氨具有毒性及火災危險性一直以來事故多發相關(guan) 案例不勝枚舉(ju) 給生產(chan) 企業(ye) 造成了巨大的生命財產(chan) 損失。

2.1氨儲(chu) 運係統:

氨的物理性質：無色透明液體(ti) 有刺激性氣味極易溶於(yu) 水有毒在一定條件下可以燃燒和爆炸泄漏時很容易被發現。在國家現行規範GB18218《危險化學品重大危險源辨識》重大危險源判定中SCR工藝中氨的使用臨(lin) 界量為(wei) 10t。在國家現行規範GB50016《建築設計防火規範》中氨的火災危險性為(wei) 乙類其爆炸極限範圍為(wei) 15.5%～25%遇明火、靜電等能引起爆炸。氨具有較高的體(ti) 積膨脹係數超裝的液氨儲(chu) 罐、氣瓶等極易發生爆炸。因此在氨儲(chu) 運係統的設計、施工及使用過程中始終要把安全因素放在*。

氨儲(chu) 運係統的功能是把液氨處理成適合SCR工藝係統使用的具有一定壓力範圍的氨氣氨儲(chu) 運區包括卸車、儲(chu) 存、蒸發、緩衝(chong) 、輸送及事故排放等工藝裝置。SCR工藝係統中的氨用量絕大部分匯集於(yu) 此是消防安全的重中之重。

2.1.1安全間距:

氨儲(chu) 運區基本配置：卸車用的氨壓縮機、液氨儲(chu) 罐、氨輸送泵、液氨蒸發器、氨氣緩衝(chong) 罐、液氨稀釋槽、廢水處理係統、消防噴淋係統以及控製室、配電室等。

液氨儲(chu) 罐的數量根據玻璃工廠規模大小一般采用2～3個(ge) 要求其儲(chu) 存量能滿足7~10天的使用要求。均采用地上臥式儲(chu) 罐儲(chu) 罐應在同一防火堤內(nei) 成組布置防火堤內(nei) 的有效容積要大於(yu) 其中大一台儲(chu) 罐的儲(chu) 量一般防火堤的高度應≮1.0m在防火堤相對應的兩(liang) 側(ce) 設置進出踏步。氨區應設置足夠高度和覆蓋麵積的遮陽棚防止夏季日曬對液氨儲(chu) 罐溫升造成影響。氨儲(chu) 運區應設置淨寬和淨高均≮4m的環形消防車道環形消防車道至少要有兩(liang) 處與(yu) 工廠內(nei) 道路聯通。同時在儲(chu) 罐區控製室等均應配有手提式滅火器等消防器材。目前小規模的玻璃生產(chan) 線在前幾年淘汰落後產(chan) 能的過程中均已經停產(chan) 國內(nei) 玻璃生產(chan) 企業(ye) 基本都是規模以上企業(ye) 廠內(nei) 均有兩(liang) 條以上的浮法生產(chan) 線其廠內(nei) 液氨罐區總容量一般為(wei) 50～200m3氨區的火災危險性分類為(wei) 乙類其內(nei) 建築物的牆、柱、屋頂等均應采用不燃性材料氨

區內(nei) 各部分的防火間距要求見表1。此外在玻璃工廠總圖設計之初對氨儲(chu) 運區的總圖定位要通盤考慮宜布置在玻璃工廠全年小頻率的上風側(ce) 。氨區的擺放要遠離可能發

生明火的車間或裝置要有便利的交通條件便於(yu) 消防車輛進出、人員撤離等。

2.1.2工程實例:

以國內(nei) 某2×800t/d浮法玻璃生產(chan) 線為(wei) 例對氨區設計布局做具體(ti) 說明其氨儲(chu) 運區布置見圖2區域內(nei) 設備間安全距離、消防道路、罐區與(yu) 周邊建築的防火間距等均應滿足表1的要求。

2.2消防噴淋:

消防噴淋係統是氨儲(chu) 運區安全運行的基本保證必須放在安全生產(chan) 的*消防噴淋係統應廣泛覆蓋液氨儲(chu) 罐區域、液氨蒸發緩衝(chong) 區域及卸車區域係統噴淋強度及持續時間等按照現行國家規範GB50084《自動噴水滅火係統設計規範》GB50219《水噴霧滅火係統設計規範》執行。在氨區控製室應設置火災自動報警裝置及消防控製裝置並能與(yu) 玻璃工廠消防控製中心通信報警及控製信號既能在氨區控製室控製也能在消防控製中心控製。當氨區檢測到空氣中氨含量超限或者有火災信號時係統應立即聲光報警並連鎖啟動噴淋係統。另外還應在安全位置設置手動操作裝置。對於(yu) 較大型的氨儲(chu) 運區消防噴淋係統應分區設置每區單獨設置雨淋閥組控製更加靈活同時也避免水資源浪費。對於(yu) 北方地區的企業(ye) 地上消防管道和位於(yu) 凍土層內(nei) 的管道均應采取防凍措施一般可以采用電伴熱或者管道伴熱裝置。

在本例中氨儲(chu) 運區內(nei) 設水噴霧滅火係統本係統兼有吸收泄漏到空氣中的氨氣的功能。防護區劃分：液氨儲(chu) 罐縱向分為(wei) 一個(ge) 區液氨蒸發及緩衝(chong) 區為(wei) 一個(ge) 區，共兩(liang) 個(ge) 防護區。水噴霧係統啟動控製分為(wei) 自動控製啟動、手動遠控啟動和應急啟動三種方式。滅火器配置：液氨蒸發區及罐區采用手提式磷酸銨鹽幹粉滅火器；在電控室設置手提式磷酸銨鹽幹粉滅火器及二氧化碳滅火器滅火器設置在室外時應有相應的保護措施。本例的SCR液氨儲(chu) 運區消防平麵布置見圖3水噴霧消防係統見圖4。

此外液氨儲(chu) 罐還應設計夏季冷卻噴淋管路在南方地區尤為(wei) 重要夏季高溫液氨儲(chu) 罐極易超溫超壓引起安全閥動作導致氨氣濃度報警裝置報警連鎖消防噴淋係統動作。所以對液氨儲(chu) 罐應配置冷卻降溫係統使其與(yu) 設置於(yu) 液氨儲(chu) 罐上的溫度變送器及壓力變送器連鎖當溫度或壓力超限即引發聲光報警連鎖啟動噴水降溫電磁閥開啟對儲(chu) 罐降溫冷卻。一般的報警溫度設置為(wei) 40℃報警壓力設置為(wei) 1.45MPa此外還應在安全位置設置手動操作裝置。

液氨稀釋槽中的排水及消防係統排水嚴(yan) 禁直接排放到廠區排水係統應全部排放至廢水收集池經處理合格後方可排入廠內(nei) 排水係統。

2.3氮氣置換:

氨儲(chu) 運區內(nei) 所有的容器及管道均應設置氮氣置換接口在設備投用前、設備檢修、設備倒班及卸車等過程中必須采用氮氣將係統殘留的氨置換出來保證人員及設備安全。氨區日常情況下應儲(chu) 備足夠量的氮氣瓶組放置在安全區域並應每周檢查瓶組壓力發現壓力不足的應及時更換。氮氣置換應保證設備中氨氣與(yu) 空氣混合物低於(yu) 其爆炸極限一般應低於(yu) 5%為(wei) 合格。

2.4連鎖報警：

氨儲(chu) 罐區及氨蒸發緩衝(chong) 區均應設置氨氣泄漏報警器在控製室及電子設備間設置煙感探頭其布置應符合國家現行標準GB50116《火災自動報警係統設計規範》的規定。報警裝置是消防安全係統至關(guan) 重要的一環玻璃企業(ye) 應采購質量好、精度高的企業(ye) 產(chan) 品並應定期對其進行校驗。該係統要經過安全及消防部門批準並通過檢驗驗收合格。

氨氣泄漏檢測器應設置在氨區遮陽棚下方按其監測半徑設置點位。一般要求當空氣中氨氣濃度達到100×10-6時應能自動發出報警信號連鎖打開消防噴淋係統。在本例中為(wei) 保證安全並及時發現氨泄漏在氨區內(nei) 5個(ge) 點設置了氨氣泄漏檢測器其氨區監測點位布置見圖5。

3氨逃逸的防範與(yu) 監測：

來自氨儲(chu) 運區的氨氣經廠區管網輸配至氨氣稀釋裝置與(yu) 稀釋風機送風混合至一定濃度的氨氣後經煙道內(nei) 噴嘴噴入煙氣中進入混合裝置與(yu) 煙氣充分混合隨即進入催化反應器參加脫硝反應。為(wei) 了達到較好的脫硝效果要滿足兩(liang) 方麵要求一是催化劑要有足夠的活性二是要提供足夠量的還原劑參加反應。所以係統總會(hui) 有過量的氨氣沒有參加反應而隨煙氣排出這種現象稱之為(wei) 氨逃逸。氨逃逸會(hui) 引發諸多不利因素會(hui) 導致下遊煙道及設備結垢堵塞且極難清理還會(hui) 汙染大氣腐蝕下遊設備等。當催化劑的活性降低時就需要噴入更多的氨氣參加反應導致氨逃逸量增加應通過檢測氨逃逸量大小來判定催化劑的再生時間及時更換新的催化反應器，保證較低的氨逃逸率一般要求氨逃逸率控製在（2~4）×10-6範圍內(nei) 。

目前對於(yu) 氨逃逸率的檢測除了常用的激光氣體(ti) 分析儀(yi) 外還有一種有效的方法稱為(wei) 抽取法其原理是采用高溫抽氣裝置從(cong) 脫硝後煙道中抽取一定容量的煙氣讓煙氣與(yu) 水充分接觸吸收後再測量出水溶液中的銨離子濃度氨逃逸的實際值可通過此濃度換算求出。此方法不受煙道內(nei) 粉塵、溫度、壓力波動的影響準確度較高。

4結語：

除了上述內(nei) 容在氨氣的稀釋裝置氨氣噴入裝置及氨氣與(yu) 煙氣混合裝置等方麵也應采取足夠的安全措施保持足夠的安全間距嚴(yan) 禁煙火。尤其是氨管道與(yu) 其他管道共架敷設時要保證足夠的安全距離氨係統的閥門及儀(yi) 表等也應采用氨產(chan) 品。另外從(cong) 安全和經濟角度考慮當玻璃企業(ye) 采用氨分解製氫工藝時氫站應與(yu) SCR係統共用氨儲(chu) 運係統可以節省占地麵積減少安全隱患。