玻璃工厂烟气SCR脱硝工艺中氨系统设计

当前，环保要求异常严格，尤其对于钢铁、水泥及玻璃等高污染行业，更是治理的重中之重。在玻璃行业，无论是新投产的还是原有生产线整改，无一例外都要进行烟气脱硫脱硝，在玻璃行业应用最为广泛的脱硝技术是SCR工艺。SCR脱硝工艺原理：就是利用氨气作为还原剂，与烟气中的NOx发生氧化还原反应，生成氮气和水，这一反应过程有温度条件限制，一般为300～380℃，而且还要在有催化剂的环境中进行。目前，可以为SCR工艺提供还原剂的物质主要有液氨、氨水及尿素3种，目前玻璃工厂几乎均采用液氨为还原剂。工艺流程：玻璃企业SCR工艺一般由氨的储运系统、氨气稀释喷入混合系统、催化反应系统、供配电系统、控制系统等组成，其中氨的使用贯穿整个工艺流程，由于氨具有毒性及火灾危险性，一直以来事故多发，相关案例不胜枚举，给生产企业造成了巨大的生命财产损失。因此，在氨储运系统的设计、施工及使用过程中，始终要把安全因素放在首位。氨储运系统：氨储运系统的功能是把液氨处理成适合SCR工艺系统使用的具有一定压力范围的氨气，氨储运区包括卸车、储存、蒸发、缓冲、输送及事故排放等工艺装置。SCR工艺系统中的氨用量绝大部分汇集于此，是消防安全的重中之重。（1）安全间距，液氨储罐的数量根据玻璃工厂规模大小，一般采用2～3个，要求其储存量能满足7~10天的使用要求。均采用地上卧式储罐，储罐应在同一防火堤内成组布置，防火堤内的有效容积要大于其中最大一台储罐的储量，一般防火堤的高度应≮1.0m，在防火堤相对应的两侧设置进出踏步。氨储运区应设置净宽和净高均≮4m的环形消防车道，环形消防车道至少要有两处与工厂内道路联通。以国内某2×800t/d浮法玻璃生产线为例，对氨区设计布局做具体说明，其氨储运区布置见图1，区域内设备间安全距离、消防道路、罐区与周边建筑的防火间距等均应满足表1的要求。图1玻璃工厂液氨储运区布置图（2）消防喷淋：是氨储运区安全运行的基本保证，必须放在安全生产的首位，消防喷淋系统应广泛覆盖液氨储罐区域、液氨蒸发缓冲区域及卸车区域。在本例中，氨储运区内设水喷雾灭火系统，本系统兼有吸收泄漏到空气中的氨气的功能。防护区划分：液氨储罐纵向分为一个区，液氨蒸发及缓冲区为一个区，共两个防护区。水喷雾系统启动控制分为自动控制启动、手动远控启动和应急启动三种方式。灭火器配置：液氨蒸发区及罐区采用手提式磷酸铵盐干粉灭火器；在电控室设置手提式磷酸铵盐干粉灭火器及二氧化碳灭火器，灭火器设置在室外时，应有相应的保护措施。本例的SCR液氨储运区消防平面布置见图2，水喷雾消防系统见图3。图2氨区消防平面布置图图3水喷雾消防系统图（3）氮气置换：氨储运区内所有的容器及管道均应设置氮气置换接口，在设备首次投用前、设备检修、设备倒班及卸车等过程中，必须采用氮气将系统残留的氨置换出来，保证人员及设备安全。氮气置换应保证设备中氨气与空气混合物低于其爆炸极限，一般应低于5%为合格。（4）连锁报警：氨储罐区及氨蒸发缓冲区均应设置氨气泄漏报警器，在控制室及电子设备间设置烟感探头，其布置应符合国家现行标准GB50116《火灾自动报警系统设计规范》的规定。氨气泄漏检测器应设置在氨区遮阳棚下方，按其监测半径设置点位。一般要求，当空气中氨气浓度达到100×10-6时，应能自动发出报警信号，连锁打开消防喷淋系统。在本例中，为保证安全并及时发现氨泄漏，在氨区内5个点设置了氨气泄漏检测器，其氨区监测点位布置见图4。图4氨区监测点位布置图（5）氨逃逸的防范与监测：氨逃逸会引发诸多不利因素，会导致下游烟道及设备结垢堵塞，且极难清理，还会污染大气，腐蚀下游设备等。当催化剂的活性降低时，就需要喷入更多的氨气参加反应，导致氨逃逸量增加，应通过检测氨逃逸量大小，来判定催化剂的再生时间，及时更换新的催化反应器，保证较低的氨逃逸率，一般要求氨逃逸率控制在（2~4）×10-6范围内。目前，对于氨逃逸率的检测，除了常用的激光气体分析仪外，还有一种有效的方法称为抽取法，其原理是采用高温抽气装置从脱硝后烟道中抽取一定容量的烟气，让烟气与水充分接触吸收后，再测量出水溶液中的铵离子浓度，氨逃逸的实际值可通过此浓度换算求出。此方法不受烟道内粉尘、温度、压力波动的影响，准确度较高。除了上述内容，在氨气的稀释装置，氨气喷入装置及氨气与烟气混合装置等方面，也应采取足够的安全措施，保持足够的安全间距，严禁烟火。尤其是氨管道，与其他管道共架敷