氮氧化物是造成大氣污染的主要污染物之一，其對自然界的影響很大，大氣中的氮氧化物污染物來源于兩個方面：一是自然源，二是人為源。人為排放絕大部分源于化石燃料的燃燒過程，隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高而呈現(xiàn)增長趨勢。氮氧化物即是硝酸型酸雨的基礎(chǔ)，又是形成光化學(xué)煙霧、破壞臭氧層的主要物質(zhì)之一，具有很強(qiáng)的毒性，對人體、環(huán)境、生態(tài)的危害，以及對社會經(jīng)濟(jì)的破壞都很大。
基于以上因素，大氣環(huán)境質(zhì)量越來越受到各國的重視，我國政府有關(guān)部門也相繼制定了控制SO2和NOX排放的相關(guān)政策與法規(guī)，特別是對燃煤鍋爐采取了更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，要求新建電廠必須上脫硝裝置才允許開工、建設(shè)、投產(chǎn)，最大限度減少排放到大氣中的SO2和NOX等致酸性物質(zhì)，如何有效地消除SO2和NOx已成為目前環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域值得關(guān)注的重要課題。
我廠是2X330MW燃煤機(jī)組采用的是選擇性催化還原法(SelectiveCatalyticReduction，SCR)是目前國際上應(yīng)用最為廣泛的煙氣脫硝技術(shù)，還原劑是氨，采用陶瓷+TiO2為基材，TiO2+V2O5為觸媒(催化劑)。當(dāng)裝置進(jìn)口煙氣中NOX的含量不大于550mg/Nm3時，保證脫硝裝置出口煙氣中的NOX含量不大于135mg/Nm3。氨氣的制備工藝(見圖一)，分為液氨儲存系統(tǒng)和制備系統(tǒng)，外購液氨通過液氨槽車運至液氨儲存區(qū)，槽車與液氨儲存系統(tǒng)之間用液氨卸載臂連接，通過往復(fù)式液氨壓縮機(jī)將液氨儲罐中的氣氨壓縮后送入液氨槽車，利用壓差將液氨槽車中的液氨輸送到液氨儲罐中;液氨由液氨泵或旁路管輸送至液氨蒸發(fā)器，經(jīng)液氨蒸發(fā)器蒸發(fā)成氣氨后進(jìn)入氣氨緩沖罐內(nèi)，氣氨經(jīng)管道輸送至爐側(cè)混合器內(nèi)，與來自稀釋風(fēng)機(jī)的空氣混合稀釋后，進(jìn)入SCR反應(yīng)器。
圖一：
在2011年4月#1機(jī)組投運，同年8月#2機(jī)組投運，氨區(qū)一直運行正常，每小時液氨的用量大概在150——350㎏，2012年3月發(fā)現(xiàn)氨氣緩沖罐管道振動，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)震源在緩沖罐，懷疑緩沖罐內(nèi)有雜質(zhì)，遂對其進(jìn)行排污并提高緩沖罐壓力至0.17Mpa后緩沖罐恢復(fù)正常。2012年5月運行過程中發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)槽A氣氨出口壓力(壓力測點在減壓閥前)低與液氨入口壓力0.3Mpa且還有惡化趨勢，外供氣氨壓力小影響到機(jī)組脫硝運行。
2012年7月對其拆開檢查發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)槽內(nèi)底部有黑色、黏稠狀、密度較輕的含油物質(zhì)，上部氣氨出口管道及壓力測點上有一層黑色物質(zhì)(見圖三)，遂對其進(jìn)行了清理，清理后投運設(shè)備恢復(fù)正常。出現(xiàn)此次異常后，我們對原因進(jìn)行了分析，我廠氨氣制備系統(tǒng)為并聯(lián)制，即兩個蒸發(fā)槽共用一個緩沖罐，一個緩沖罐供給兩個機(jī)組使用，比正常的單元制(一對一)少一個緩沖罐。
圖三：
這樣的設(shè)計方式在運行中是有弊端的，首先不能保證兩臺蒸發(fā)器的氣氨供應(yīng)平衡。其次是單臺蒸發(fā)器運行容易超負(fù)荷而導(dǎo)致液氨進(jìn)入緩沖罐而引起管道結(jié)霜或震動。蒸發(fā)槽底部未加裝排污閥致使液氨在氣化時將雜質(zhì)帶入緩沖罐，對此我們加強(qiáng)緩沖罐的排污。2013年3月#1、2機(jī)組混合器氣氨入口調(diào)整閥堵塞管徑變細(xì)。拆開閥門檢查(見圖四)，有白色物質(zhì)。
圖四：
對于高塵段布置的SCR脫銷設(shè)備在鍋爐的省煤器和空氣預(yù)熱器之間，其運行的安全性會直接影響到機(jī)組的可用率。無論采取何種措施，設(shè)置了反應(yīng)器旁路的安全性都要高于不設(shè)置反應(yīng)器旁路的安全性。但是國家為了環(huán)保取消了旁路，這就要在運行中采取各種其它措施，確保脫銷設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)、和穩(wěn)定運行。
液氨儲存及氣氨制備都是在密閉的環(huán)境下進(jìn)行的，而且前期設(shè)備安裝前已進(jìn)行了徹底的清理、吹掃，蒸發(fā)槽內(nèi)出現(xiàn)雜質(zhì)首先考慮是液氨出現(xiàn)問題。通過咨詢廠家得知，液氨中雜質(zhì)(見圖二)：主要是壓縮機(jī)油及有機(jī)物，催化劑粉末，鐵銹和水。
圖二：
目前工業(yè)制取液氨的方式主要是利用氫和氮在高溫高壓時在催化劑的作用下合成得到的。其粗氣中的組成雜質(zhì)主要含有微量硫、水份、一氧化碳、氮氣、氧氣、鐵雜質(zhì)及其它機(jī)械雜質(zhì)和油等雜質(zhì)。液氨中含有硫可通過脫硫裝置脫除，含有的油份可通過活性碳吸附，含有的機(jī)械雜質(zhì)可通過精密過濾裝置過濾，氨中含有的雜質(zhì)氣體可以通過萃取精餾工藝解決。氨中的水份在氨氣的雜質(zhì)中占有的比重較大，在實際應(yīng)用解決過程中遇到的問題也較多，特別是氨氣最終的脫水深度及脫水過程中產(chǎn)品氣露點穩(wěn)定性是整個工藝脫水過程中克服的難點。
液氨中的油是壓縮機(jī)油，除油工序很關(guān)鍵，例如在硝酸生產(chǎn)中，進(jìn)入氧化爐前必須對液氨進(jìn)行除固除油，因為油會使鉑網(wǎng)催化劑中毒，鉑網(wǎng)跟換頻繁導(dǎo)致生產(chǎn)成本很高。液氨除油的方法是先用一個預(yù)過濾器除去液氨中的固體雜質(zhì)，然后采用液液聚結(jié)器進(jìn)行聚結(jié)，使液氨中的油滴聚結(jié)下來，依靠液氨和油密度不同，在聚結(jié)器沉降區(qū)進(jìn)行輕相和重相分離，油排入聚結(jié)器下方的集油槽，液氨較輕從聚結(jié)器上端排除，得到干凈的液氨。
含有油的液氨由聚結(jié)器的進(jìn)料口進(jìn)入聚結(jié)器，先通過高效聚結(jié)濾芯將液氨中的油分子聚結(jié)、長大，直到分散相在聚結(jié)濾芯的外表面變成很大的油滴，依靠自身的重力在臥式容器的流動中沉降到聚結(jié)器下部的集油罐中，純凈的不含油的液氨經(jīng)由聚分器的出口送出。被聚結(jié)、分離出來的油，從聚分器底部集油罐的排油口排出。在聚結(jié)器的聚結(jié)濾芯前、后處設(shè)置壓差表接口，其目的是在生產(chǎn)中動態(tài)監(jiān)控聚結(jié)濾芯的阻力降，以便確定濾芯的更換及設(shè)備的檢修周期。
我們將發(fā)現(xiàn)的黑色雜質(zhì)與白色雜質(zhì)取樣送至河北省電研院中心化驗室進(jìn)行分析，無法對其進(jìn)行定性，有待于進(jìn)一步的了解。基于以上情況我們經(jīng)過討論建議：一、在卸載區(qū)液氨管道上加裝旁路安裝預(yù)過濾器，然后安裝液聚結(jié)器濾油。二、在外供氣氨管道上加裝氣體過濾器。三，加裝一個緩沖罐實現(xiàn)正常單元制運行，有利于運行及檢修。四、蒸發(fā)槽加裝底部排污。隨著我國NOX的排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，脫硝已成為電廠減排、治理大氣污染的主要技術(shù)方式，因此脫銷設(shè)備運行中出現(xiàn)的問題、異常也需急待解決。在即將完成論文之際，我們感謝良村熱電化學(xué)運行專工沈木申和化學(xué)檢修專工岳軍芳給予的大力支持和幫助。
