SCR系统及氨区调试工法

中国电建集团河南工程公司

作者：李启民，许世朋，李想，田亚宾，朱晨

一、前 言

为了适应越来越严格的环保要求，现代燃煤电站锅炉都配备有烟气脱硝系统，多为选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction -SCR）脱硝方案。当前快速发展的社会经济与环境保护的矛盾日益尖锐，而火力发电污染物的排放占据很大因素。烟气中的氮氧化物直接危害人体健康，在空气中的含量达到200ppm可使人瞬间死亡；氧化二氮是温室气体，会破坏臭氧层，引发温室效应；还参与形成光化学烟雾，形成酸雨。因此必须采取必要的手段来降低污染物的排放，达到国家行业环保标准，减轻对人体健康、社会生产、生态环境的危害。

SCR脱硝反应系统以氨气作还原剂，而氨气是由液氨蒸发制得。液氨在GB12268-1990《危险化学品》名录规定为危险品；在GB536-1988《液体无水氨》中6.1条指出液氨是强腐蚀性有毒物质；在GB18218-2000《重大危险源辨识》中把氨归为有毒物质。因此杜绝氨泄漏是脱硝系统调试、运行中最重要的问题，本工法是中国电建集团河南工程公司在近几年的工程积累的调试经验总结出来的一套全面、完整的施工工法，保证系统工艺的安全性和可靠性。

二、工法特点

1、系统充氮气置换，保证气密性并使氨与空气隔绝。

2、通过DSC联锁逻辑实现卸氨，供氨的自动化控制，出现紧急情况快速隔离反应系统。

3、采用CEMS在线监测系统，准确测量出反应区进出口氮氧化物浓度，氧量，氨逃逸，差压等参数，直观的反应脱硝效果。

4、调整/摩尔比，来达到最佳脱硝效率。

三、适用范围

本工法适用于电站，供热锅炉SCR方案烟气脱硝工程。

四、工艺原理

1、液氨进入蒸发器蒸发制备反应所需的氨气。

2、反应区在催化剂作用下主要发生以下反应：

4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O

2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O

6NO2 + 8NH3 →  7N2 + 12H2O

来实现氮氧化物向无污染的氮气的转化，达到脱硝的目的。

五、施工工艺流程及操作要点

• 施工工艺流程：

 

• 操作要点

1、系统流程如下图

2、调试应具备的条件

• 土建安装应具备的条件

（1）脱硝氨区土建施工工作均已完成，应有的防腐设备施工完毕，所有地沟盖板应铺盖完毕并齐全平整。 

（2）氨区废水池施工结束，满足排水需要。 

（3）脱硝系统所有的设备、管道、阀门、泵安装完毕；系统检查、衬胶设备的电火花检验合格、脱硝氨区罐体、管道冲洗、压力试验均合格。

（4）脱硝系统阀门就地、远操启闭灵活，反馈信号正确，严密性合格；阀门的KKS编码悬挂正确无误，所有手动门开关灵活无泄漏。系统在线各类仪表应安装完毕，系统吹扫后可以投入运行，各温度、压力、流量、液位、氨泄漏等测点显示准确。 

（5）脱硝系统内的各转动机械如卸氨压缩机、氨泵、稀释风机等单体试运结束，可在远方就地灵活启停，经监理验收签证，可投入运行。

（6）蒸汽加热、消防水、工艺水、废水管道已通，可正常投用。

• 生产管理应具备的条件

（1）调试现场应具备化学分析条件，并配有操作人员和分析人员。

（2）参加试运的值班人员需经过上岗培训，并服从调试人员的安排。 

（3）化学分析仪器、药品、运行规程、检验分析记录报表齐全。

（4）脱硝系统各种设备、阀门应悬挂标识牌。

3、调试步骤

• 联锁保护试验

由热工专业工程师对系统内控制逻辑按照磨煤机厂家要求进行校验和检查，组织建设单位、监理单位、厂家、调试单位参与脱硝系统联锁保护定值的讨论和设定。在热工信号及联锁保护传动试验合格后，组织热工专业工程师、运行工程师和调试监理进行联合检查试验，并做好检查记录。

主要保护如下：

氨区消防喷淋阀自动打开条件：

（1）氨罐表面温度大于40℃；

（2）氨罐压力大于1.8Mpa

（3）任一氨泄漏监测大于35ppm。

SCR保护条件：

（1）MFT动作；

（2）氨气母管压力小于0.2Mpa；

（3）稀释风机全停；

（4）氨泄漏监测大于35ppm。

SCR动作结果：

（1）关闭氨气母管快关阀；

（2）把氨/空气混合器A/B入口氨气流量调节阀设置为0%并投手动位置；

（3）关闭氨/空气混合器A/B入口氨气快关阀。

• 系统管道严密性试验

压缩空气管道采用气压强度试验，试验压力1Mpa，升压要缓慢，首先升至0.5Mpa，进行检查，如无泄漏及异常现象，继续按0.1Mpa逐级升压，直到1Mpa（约设计压力的1.25倍）。每一级稳压3min，达到试验压力后稳压5min，用浓肥皂水涂刷各密封点和焊缝，以无泄漏、目测无变形为合格。

SCR区其他管道采用气压强度试验，试验压力0.8Mpa，升压要缓慢，首先升至0.5Mpa，进行检查，如无泄漏及异常现象，继续按0.1Mpa逐级升压，直到0.8Mpa（约设计压力的1.25倍）。每一级稳压3min，达到试验压力后稳压5min，用浓肥皂水涂刷各密封点和焊缝，以无泄漏、目测无变形为合格。

蒸汽管道压缩空气采用气压或水压强度试验，试验压力2.8Mpa，升压要缓慢，首先升至0.5Mpa，进行检查，如无泄漏及异常现象，继续按0.5Mpa逐级升压，直到2.8Mpa（约设计压力的1.25倍）。每一级稳压3min，达到试验压力后稳压5min，用浓肥皂水涂刷各密封点和焊缝，以无泄漏、目测无变形为合格。

• 氮气置换

以下管道需要进行氮气置换：液氨储罐，鹤管液相至氨储罐液相管线，氨储罐气相至压缩机入口管线，压缩机出口至鹤管气相管线，氨储罐至蒸发器管线，蒸发器至氨气缓冲罐管线，氨气缓冲罐，氨气缓冲罐至炉前SCR反应器管线。

置换步骤如下：用氮气车或15Mpa氮瓶对系统以0.02Mpa/min进行加压至2.16Mpa，用浓肥皂泡水涂刷各密封点，法兰，焊口，无气泡冒出。加至2.5MPa后，保压24小时，前2小时压力下降0.03MPa，后22小时下降0.02MPa，结果合格。在注氨之前打开排空手动门，泄压至0.1Mpa，关闭排空门，用便携式氧量表测试含氧量小于2%即为合格，若含氧量大于2%，重复用氮气加压至0.5Mpa再泄压，直到测得氧量小于2%。如图

• 卸氨操作

卸氨前要进行以下操作：

（1）确认槽车和设备已接地；

（2）金属软管可靠地连接到槽车上；

（3）向稀释罐中注满水，并保持溢流；

（4）废水池排水泵投入自动。  

液氨卸载启动：

（1）开流体装卸臂至液氨储罐开关阀；

（2）开液氨储罐至氨卸料压缩机开关阀；

（3）槽车内压力接近液氨储罐压力时，启动氨卸料压缩机，如图

液氨卸载停止：

（1）停止氨卸料压缩机；

（2）关流体装卸臂至液氨储罐开关阀；

（3）关液氨储罐至氨卸料压缩机开关阀。

• 氨供应系统

氨供应系统的启动：向蒸发器中注满除盐水，打开氨罐出口至蒸发器开关阀，把蒸发器入口氨调节阀开至10%，将蒸发器入口蒸汽调节阀设置为手动，调节开度至60%并打开疏水手动门，等待蒸发器温度至60±5℃且蒸发器氨液位未报警，若报警则联锁关闭蒸发器入口氨调节阀，设置蒸汽调节阀为自动，自动温度设定为60℃，再打开蒸发器出口开关阀，设置氨蒸发器入口调节阀为自动，自动压力设定为0.2Mpa，等待氨蒸发器出口氨气温度达到40℃且缓冲罐压力至0.4～0.6Mpa，开氨缓冲罐出口开关阀向SCR反应区供氨。

氨供应系统的停止：蒸发器入口氨调节阀设为手动并调至0%，蒸发器入口蒸汽调节阀设为手动并调至0%，关缓冲罐进出口开关阀。

• 脱硝SCR反应区投运

启动任一一台稀释风机，打开两侧喷氨格栅所有手动门，从稀释风进风方向到末端阀门开度一次从100%～50%左右，使每个格栅的氨气流量均匀，风机出口风压保持在4.3Kpa,如图5.2.3.6-1和5.2.3.6-2打开氨气母管快关阀，开两侧氨气快关阀后逐渐调节氨气调节阀至氨/空气体积比小于5%且氨逃逸小于3ppm，监测CEMS系统各个参数：反应器进出口氮氧化物浓度、反应器进出口差压、氨逃逸、含氧量。若如果在喷氨过程中氨逃逸＞3ppm，或者反应器出口氮氧化物浓度含量无变化或者明显不准时，停止喷氨，找出问题并处理完之后才能继续。系统投入正常，达到脱硝效率大于80%后投用声波吹灰器如图5.2.3.6-3，稳定后投入声波吹灰顺控。脱硝效果如图5.2.3.6-4:

图5.2.3.6-1 稀释风机运行

图5.2.3.6-2 喷氨格栅

 图5.2.3.6-3 投入声波吹灰器

图5.2.3.6-4

六、 材料与设备

主要设备见表6-1

                    主要设备                         表6-1

序号	设备名称	型号	单位	数量	备注
1	便携式测振表	VM-63	套	1	测转动机械振动
2	红外线测温仪	MX2	支	1	测量与校核温度
3	便携式氧量表	KP830	套	1	氮气置换后氧量
4	便携式氨气检测仪	KP810	套	1	测量与校核氨浓度

氨气检测仪如图6-1：

图6-1

七、质量控制

• 质量管理措施

1、脱硝调试施工前编制相应的施工方案，制定详细的质量监督检查点；

2、建立质量管理网络，落实各级人员责任；

3、对参加试运的人员进行详细的质量技术交底，提高管理技术人员、试运人员的质量意识，增强各级人员的责任感；

4、调试过程中做好相应的试运记录；

5、调试过程中对发现的问题及时分析、沟通、解决，确保调试质量的可控性；

6、严格按照厂家及设计图纸、设计要求和规程规范的质量要求组织试运。

• 质量控制标准

1、工程质量应符合《火力发电建设工程机组调试质量验收及评价规程》（5-DLT5295-2013）等系列标准的规定。

2、逻辑联锁保护，顺控准确无误，并经实际消校验；

3、所有测点准确，可靠以便运行人员监视，及时发现问题；

4、所有电动调节阀，开关阀和启动调节阀，开关阀，指令，反馈信号准确，操作灵活；

5、管道各手动门法兰，焊口，堵板经气密性试验严密不漏；

6、操作人员经培训后上岗，操作无误；

7、所有条件具备后方可开始试运。

八、安全措施

1、参加调试的所有人员应按《电力建设安全工作规程》有关规定的要求操作，防止有害物品的伤害；调试现场拉设安全警戒区域，派专人监护；并在调试前完成安全技术交底；

2、设备操作人员必须熟悉设备运行规程，并经过技术培训和考核；

3、电气设备应保证有良好的接地，电缆接线均采用防爆管；

4、消防器材安装到位并处于备用状态，气密型化学防护服，防毒面具，正压式呼吸器等紧急防护用品在备用状态；

5、现场所有手动门两侧法兰用防静电跨接线接通，并在氨区显著位置安装防爆人体静电消除球； 

6、氨区避雷针可正常投入使用；

7、系统安装的所有设备材料必须满足存储液氨的需要，开关手动门时用铜制扳手，防止产生火花；

8、严禁带火种进入现场，严禁明火作业；

9、氨区门口悬挂“禁止穿化纤衣服”“禁止烟火”“重点防火部位”等标识如图8-1所示；

10、工作人员处理氨气泄漏问题时需穿戴好个人保护用品，不参加泄漏问题处理的无关人员必须远离氨气泄漏的地方，而且必须在站在上风方向；如果工作人员皮肤接触氨气，应立即除去受污染的衣物，用大量的清水冲洗皮肤或用3%的硼酸溶液冲洗；如果是工作人员眼睛受到氨气的伤害，则必须立即翻开上下眼睑，用流动的清水或生理盐水冲洗至少20分钟，并送医院急救；

11、调试过程中若发生设备损坏、人身伤亡等情况时，应立即停止调试工作，分析查明原因，提出解决方案，经试运指挥部批准后方可继续进行调试。

图8-1

九、环保措施

1、系统中所有法兰，焊口严密不漏，防止氨泄漏；

2、稀释罐及工艺水投用，保证系统中排出的氨气被溶于水后排到废水池；

3、消防水投入可用，一旦氨泄漏报警，自动喷淋装置打开，避免直接排入空气对人体和环境产生危害；

4、按照环保要求在施工现场建立专用的垃圾堆放点，施工废料有专人回收，避免污染环境。

十、效益分析

1、氨区和SCR反应区调试可同步进行，大大节约调试时间。

2、此工法调试脱硝系统，可使脱硝效率高达95%，收到很好的环保效益。

3、此工法总结了本公司历年来中脱硝系统调试过程中成功的经验，运用该工法，能提高调试品质，为机组启动、带负荷、168试运以及商业运行的稳定性和连续性提供了坚实的基础，间接创造了较高的效益。

十一、应用实例

本工法成功应用于新疆华仪锦龙热电2*100MW工程1,2号机组、焦作万方电厂2×300 MW机组工程1号机组、新安万基电厂2×300MW机组工程2号机组，系统安全可靠稳定运行，为社会和业主带来显著的经济效益，受到了业主及监理的一致好评。