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专题   工业锅炉脱硫脱销
 
火电厂脱硝还原剂选择影响因素分析
来源: 北极星节能环保网 加入收藏
特别推荐:《工业锅炉》征订 2014/2/19 16:04:40
 
 

火电厂脱硝还原剂选择是整个脱硝系统中很重要的一个环节。在脱硝系统中,还原剂是最大的消耗品(对于SNCR来说,对于SCR来说催化剂的消耗费用更多)。其消耗成本直接影响到脱硝系统的整体经济评估。目前,世界上脱硝系统最常用的还原剂有三种:液氨、氨水和尿素。

尿素和氨都可用作SCR 和SNCR的还原剂,然而,尿素在性能和安全操作方面更具有明显优点。火电厂脱硝还原剂选择影响因素主要有:

1) 运输和储存安全,包括预防恐怖袭击和泄漏;

2) 一旦发生事故可能造成的影响(包括经济影响和其它影响);

3) 操作许可的批复;

4) 占地;

5) 投资和运行费用。

一、 无水氨(液氨)、氨水和尿素的特性

无水氨的特性:亦名液氨,为GB12268-90规定之危险品,危险物编号23003。无色气体,有刺激性恶臭味。液态氨变气态氨时会膨胀850倍,并形成氨云。氨蒸气与空气混合物爆炸极限16~25%(最易引燃浓度17%)和遇高温(93°C以上)时有爆炸的危险,氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。

氨是有毒物质,会导致人急、慢性中毒,严重时可致人死亡:

(1) 氨气是具有腐蚀性,无色,具有强烈气味的气体;

(2) 虽然绝大部分的时间都在安全使用,但一旦发生事故,它会形成一个致命的毒云对现场工作的工人及附近社区居住的人造成危害;

(3) 若与氨直接接触,会刺激皮肤,灼伤眼睛,使眼睛暂时或永久失明,並导致头痛,恶心,呕吐等;

(4) 严重时,会导致呼吸系统积水(肺或喉部水肿),可能导致死亡;

(5) 长期暴露在氨气中,会伤肺,导致产生咳嗽或呼吸急促的支气管炎。

氨水的特性:氨水与无水氨都属于危险化学品。氨溶液:含氨>50%的氨溶液,危险货物编号为23003 。35%<含氨<50%、 为《危险货物品名表》《危险化学品名录(2002版)》GB12268-90规定之危险品,危险物编号为22025。10%<含氨≤35%的氨溶液,危险货物编号为82503;用于脱硝的还原剂通常采用20% ~25%浓度的氨水。无色透明液体,易分解放出氨气,温度越高,分解速度越快,可形成爆炸性气氛。若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。与强氧化剂和酸剧烈反应。与卤素、氧化汞、氧化银接触会形成对震动敏感的化合物。接触下列物质能引发燃烧和爆炸:三甲胺、氨基化合物、1-氯-2,4-二硝基苯、邻—氯代硝基苯、铂、二氟化三氧、二氧二氟化铯、卤代硼、汞、碘、溴、次氯酸盐、氯漂、氨基化合物、塑料和橡胶。腐蚀铜、黄铜、青铜、铝、钢、锡、锌及其合金等等。

如果溢出,氨水液体扩散范围较无水氨小,浓度范围较易控制。但有强烈的刺激性气味,因是液体不需压力容器储存,较无水氨相对安全。但是接触限值(溢出的氨浓度,如下所述),不管来自无水氨或氨水,对人体影响一样:

从运输角度来看,氨水因为浓度仅在19%-29%,与人接触的频率较无水氨(99+%)多4倍,所以氨水比无水氨在此与人接触频率的危险观点上,更胜于无水氨。必须谨慎考虑。

尿素的特性:尿素是白色或浅黄色的结晶体,易溶于水,水溶液呈中性反应。不同尿素浓度的水溶液有不同结晶温度,40%(重量)尿素水溶液结晶温度约2 °C、 50%(重量)尿素水溶液结晶温度约18 °C。固体的尿素,吸湿性较强,因在尿素生产中加入石蜡等疏水物质、或用防湿薄膜形成Methylene Diurea (MDU),其吸湿性大大下降。与无水氨及有水氨相比,尿素是无毒、无害的化学品,是农业常用的肥料,无爆炸可能性,完全没有危险性。尿素在运输、储存中无需安全及危险性的考量,更不须任何的紧急程序来确保安全。

二、 不同还原剂的安全管理标准

因液氨、氨水在运输使用过程中措施不当或者设备损坏等意外因素,引发过不少安全事故,造成一定的损失和不利影响。即使在技术、管理都很先进的美国,因液氨、氨水引发的安全事故也无法完全避免。我国由于技术管理水平相对落后,加之安全生产意识不强,近年来液氨事故频发。我国近年来安全事故频仍,从经济发展阶段看,已经进入生产安全事故高发期,国家对安全的要求和危险源的控制越来越严格。我国国家领导人和主管安全的官员也一再强调,要充分提高对安全生产重要性的认识,贯彻国家有关《安全生产法》等法规,以人为本,充分认识没有安全就没有效益的道理;要强化对重大危险源的控制和对重大事故隐患的管理,加强重点监督和过程跟踪控制,确保不发生群伤群亡事故和对社会有重大影响的事故。

根据我国《危险化学物品名表》(GB12268-90)和《重大危险源辨识》(GB18218-2000)的有关规定,液氨、氨水构成危险货物,液氨在生产场所超过40吨、储存场所超过100吨时构成重大危险源。液氨储存和制备系统应遵循的以下安全规范:

液氨项目的建设实施应遵循国家安监局2006年颁布实施的《危险化学频建设项目安全许可实施办法》;

液氨是强腐蚀性有毒持。在运输、使用、试验过程中的有关人中,必须严格按GB536-88标准的有关规定执行。

灌装液氨用的钢瓶或槽车应符合原国家劳动总局颁发的“气瓶安全监察规程”,“压力容器安全监察规程”等有关规定。

装运液氨的钢瓶和槽车,必须符合中华人民共和国交通部制订的《危险货物运输规则》。

液氨毒性危害和爆炸危险程度按照《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》(HG20660-2000)进行分类。

液氨储存和制备系统车间特征分级应当满足 GBZ1-2002 《工业企业设计卫生标准》的规定。

液氨储存和制备系统的建筑结构设计应当满足GBJ 16-1987 《建筑设计防火规范》(2001年版)的要求。

液氨储存和制备系统车间消防设计规定应当满足GB 1968-1985,GB J140-1990,GB 50116-1998等相关标准的技术规定。

液氨储存和制备系统的电力设计规程应当满足GB50058-1992《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。

液氨储存和制备系统的工业卫生规定应当满足GB Z2-2002《工业场所有害因素职业接触限值》的规定。

液氨储存和制备系统布置应满足GB50160--1992《石油化工企业防火规范》的规定。

根据美国的有关联邦法规规定,液氨、氨水构成危险货物,有很多规定:

尿素属于农业用化肥,无运输、储存中的安全等考虑。并且中国是全球最大的尿素生产国,可以方便的就近采购。

三、 不同还原剂的审批手续

由于液氨属于危险化学品,在建设项目安全许可工作的各个审查阶段,要分别通过十数个审查报告,这些报告包括建设项目安全条件论证报告、建设项目设立安全评价报告、建设项目安全设施设计专篇和建设项目竣工验收安全评价报告以及建设项目现场核查,对建设项目拟采取的安全对策及建议、安全设施设计、安全设施配备与运行、风险预测与对策、事故应急救援预案编制与演练等。这些阶段耗时费力,将对工期造成重大影响。

同时,由于本企业属于中央企业投资,因此如果选用液氨脱硝必须报请国家安监总局获取安全许可,这将进一步增加获取许可的难度,在延长审批过程的同时使得项目获批的可能性大大降低。

即使最终获得项目许可,液氨的运输也是一个问题:危化品的运输须在获取《危化品准运证》后在规定的时间、规定的路线上使用规定的车辆和经过专业培训的人员才能运输,这大大增加了危化品的运输难度和费用。

四、 不同还原剂的占地情况

由于液氨属于危化品,液氨储罐需要额外的占地:

1) 根据《建筑设计防火规范》,液氨储罐与周围建筑物的防火间距不小于15m,即使按最紧凑的方式布置,液氨储罐区也要超过2000m2的布置场地;

2) 由于液氨储存量超过50吨即构成重大危险源(2台30万机组按80%的脱硝效率7天储量超过50吨),其最小卫生防护距离为500m,否则必须拆迁(山西省因此有15家已取得安全生产许可证的企业被要求拆迁);

3) 正准备出台的“重大危险源与周边设施、场所的安全防护间距”将大大增加液氨储罐的占地面积(估计2台30万机组的液氨储罐占地面积至少需增加到5000 m2)。

而对于尿素还原剂来说,由于是安全可靠的还原剂,不存在以上的限制。其占地仅为300m2左右。

 
 
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