火电厂烟气脱硝工程液氨储罐区消防设计.pdf

第 3 4卷 第 l 0期 2 0 1 2年 1 0月 华 电技 术 Hua d i a n Te c h n o l o g y Vo 1 ． 3 4 No ．1 0 0c t ． 2 0l 1 火 电厂烟气脱硝工程液氨储罐 区消防设计 张 晶 中国华电工程 集团 有限公司， 北京1 0 0 0 3 5 摘要 分析了火力发电厂烟气脱硝工程液氨储罐区水喷雾消防系统的设计标准， 建议在修订 火电厂与变电所设计规 范 时能对相关取值加以明确。电厂增设液氨储罐区后， 在消防给水和消防排水方面会产生新的问题， 在工程应用中应 给予足够的重视。 关键词 烟气脱硝 ； 液氨储罐； 喷雾强度 ； 消防设计； 消防排水 中图分类号 x 7 0 1 文献标 志码 B 文章编 号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 2 1 0 0 0 1 2 0 2 0 引言 2 0 1 1年年初 ， 我国环保部颁布 了 火 电厂大气 污染物排放标准 二次征求 意见稿 。其与 2 0 0 9 年颁布的一次征求意见稿相 比， 在脱硝减排进展速 度及力度上都有 了明显提高。我国各 电力集团和发 电公司也积极响应 国家政策， 开始将脱硝纳入 电力 建设总体规划 ， 新建火 电机组同步建设脱硝装置 ， 对 已建机组逐步进行脱硝改造。 目前 ， 选择性催化还 原 S C R 法是 国 内大型燃烧设备 首选烟气脱硝技 术 ， 而 S C R法通常 以氨为还原剂 ， 对氨 的需求量非 常大 。液氨储罐容积都大于 G B 1 8 2 1 8 --2 0 0 9 { 重大 危险源辨识标准 所规定的 1 0 t 的氨临界量 ， 因此 ， 液氨储罐属于重大危险源 ， 其存在最主要 的、 最严重 的危害为火灾 、 爆炸 化 学或物理爆 炸 及毒物 危 害。氨属 于乙类化 学品 ， 火灾危险性很大 ， 而现行 G B 5 0 2 2 9 --2 0 0 6 { 火 电厂与变 电站设计 防火规范 却没有 相应 的要 求 ， 可 以参 考 的 G B 5 0 2 1 9 --1 9 9 5 水喷雾灭火系统设计规范 、 G B 5 0 0 1 6 --2 0 0 6 建 筑设计防火规范 与 G B 5 0 1 6 0 --2 0 0 8 石油化工企 业设计 防火规 范 又存在不一致 的地方 ， 使设计人 员不好把握 。为了配合今后 大量脱硝项 目的开展 ， 迫切需要完善消防规范。 1 生产 工艺流程 火电厂烟气脱硝工程氨站装置主要完成液氨卸 车、 液氨储罐及液氨气化输送 3 个工序， 氨站采用连 续加热蒸发方式对脱硝装置供气态氨。氨站生产工 艺流程如图 1所示 。 液氨通过压缩机 由槽车卸入液氨储罐 ， 液氨靠 自身压力进入液氨蒸发器气化为氨气 ， 氨气靠 自身 收稿 15 1 期 2 0 1 1 0 8 0 4 ； 修 回 日期 2 0 1 2一O 3 0 5 图 1氨 站 生产 工 艺流 程 压力送人脱硝工段 。 2 液氨的火 灾危险性分 类 根据 G B 5 0 1 6 0 --2 0 0 8 { 石油化工企业设计防火 规范 3 ． 0 ． 1与 3 ． 0 ． 2条的规定 ， 氨气与空气混合物 的爆炸极 限是 1 5 ． 7 ％ ～2 7 ． 4 ％， 属 于乙类可 燃气 体 ， 而且液氨属于2 8 ℃≤闪点 ≤4 5 ℃的乙 A类可燃 液体 。 3 液氨区消防系统设计标准 氨区水 喷 雾 系统 的 水 量 计 算 主 要 依 据 G B 5 0 1 6 0 --2 0 0 8 石油化工企业设计防火规范 执行， 主要设计依据如下 1 根据该规范 8 ． 1 0 ． 1 3条 的规定 ， 全压力式 液氨储罐宜采用固定式水喷雾和移动式消防冷却水 系统 ， 冷却水供给强度不宜小于 6 I M m i n m ， 其 他消防要求与全压力式液化烃储罐相同。 2 根据该规范 8 ． 1 0 ． 5条 的规定 ， 移动式消 防 用水量应按罐组 内最大储罐的用水量来确定 当储 罐容积 4 0 0 i n 。 时， 用水量不应小于 3 0 L ／ s ； 当储罐 容积 ≥ 4 0 0m 且 1 0 0 0m 时， 用水量不应小于 4 5 L ／ s ； 当储 罐容 积 ≥1 0 0 0 1T I 。时， 用 水 量不 应 小 于 8 O I M s 。 3 根据该规范 8 ． 1 0 ． 4条的规定 ， 全压力式及 半冷冻式液化烃储罐 固定式消防冷却水系统的用水 量应符合下列规定 着火罐冷却水供 给强度不应小 于 9 L ／ rai n 1T I ； 距着火罐罐壁 1 ． 5倍着火罐直径 范围内罐的冷却水供给强度不应小于9 L ／ m in IT I ， 第 1 0期 张晶 火电厂烟气脱硝工程液氨储罐 区消防设计 问题分析 1 3 着火罐冷却面积按照其罐表面积计算 ， 邻近罐冷却 面积按其半个罐体表面积计 算 ； 距着火罐 1 ． 5倍着 火罐直径范围内的邻近罐超过 3个时， 冷却水量可 按 3个罐时的用水量计算 。 4 根据该规范 8 ． 1 0 ． 7条 的规定 ， 液化烃罐区 的消防用水延续时间为 6 h ， 液氨储罐参照执行 。根 据此条规定 ， 消防用水延续时间取 6 h 。 目前的脱硝工程最多设置 4个液氨储罐 ， 通 常 为 2个或 3个。每个氨罐在泄漏危 险大的部位设置 1 个氨泄漏报警仪 ， 通常设 置在氨罐 上部 。因为每 个罐都有可能成为着火罐 ， 也都可能成为着火罐 的 相邻罐 ， 如果按此条规范要求 ， 每半个罐就需设置 1 个独立环路 、 1个报警阀 ， 当对应的氨泄漏检测仪报 警时 ， 对应 的报警 阀开启 ， 对 应 的半个 罐 的喷头 喷 水 ， 从而使管路系统和控制系统变得复杂。氨泄漏 检测仪没有实测经验 ， 不知道是否足够灵敏 ； 若 1 个 罐设置 1个可燃 气体 探测 器 ， 因罐 之 间净距 只有 1 ． 7 1T I ， 不知道着火罐 、 相邻罐 的报警是否 可以有效 区分。基于这些考虑， 对于设置 2个或 3 个罐的工程， 只设置 1 套报警阀， 工作状态时任何一个氨泄漏报警 仪报警后 ， 报警阀打开 ， 所有储罐的喷头同时喷水。此 时的消防设计水量按喷水强度 9 L ／ m i n m 2 、 火灾延 续时间按 6 h计算 ， 即 设置 2个储罐的工程 ， 2个储 罐同时喷水 ； 设置 3个储罐的工程 ， 3个储罐同时喷 水 ； 当设置 4个储 罐时， 同时喷水水量过大 ， 而且规 范允许最多按照 3个罐考虑 ， 因此 ， 按照每个储罐 1 套报警 阀、 每个报警阀 1 套环路进行设置。在工作 状态下 ， 着火罐的雨淋 阀和相邻罐的雨淋 阀同时开 启 ， 由控制专业配合完成。此时 ， 计算消防水量为 9 L ／ ra i n m ， 火灾延续时间按 6 h计算 ， 理论上最 多 3个储罐同时喷水 。 5 G B 5 0 2 1 9 --1 9 9 5 水喷雾灭火 系统设计规范 与 G B 5 o 1 - - 2 o o 8 石油化工企业设计防火规范 关于 设计喷雾强度和消防用水持续时间的对比见表 1 。 6 经咨询化工专家 ， 根据化工行业 的设计经验， 确定液氨储罐水喷雾系统喷雾强度取 9 L ／ m i n m ， 持续喷雾时间取 6 h 。 4 消防水量计算实例 消防水量计算以设置4个液氨储罐的工程为 例 ， 储罐水喷雾系统水量按照防护冷却计算 。水喷 雾系统水量计算见表 2 ， 移动水枪 室外 消火栓 水 量计算见表 3 ， 氨区消防用水总量见表 4 。 5 消 防排水 根据 G B 5 0 1 6 0 --2 0 0 8 { 石油化工企业设计 防火 规范 5 ． 2 ． 2 7条 ， 火灾事故状态下 ， 受污染的消防水 应有效收集和排放。液氨属于有毒物质 ， 它对人体 、 土壤 、 空气和水源都可造成非常严重的危 害。液氨 区应收集喷洒时液氨和消防水 的混合液 ， 其 中氨水 的质量分数约为 3 0 ％， 不能通过 附近的雨水或污水 系统而排人市政系统。收集方法通常有 2种 一种 是氨区设置废水池 ， 废水池的容积 和废水泵合理匹 配 ， 将含氨废水排到厂区污水处理站或者在废水坑 暂 时存储 ； 另一种是含氨废水直接排到厂区雨水系 表 1 设计喷雾强度和消防用水持续时间的对比 项 目 设计喷雾强度／ ．．．． ．⋯ ． 液氨储罐表 设计用水量／ ． [ L． i ． m 一 ， ] 持续喷雾时间／ 氨罐规格 面 L． 消 防水量 下转第 3 3页 第 1 0期 郑 国宽， 等 大型锅炉轴流一次风机失速原 因分析及处理措施 3 3 2 适 当调整 A G C的负荷调 整速率。在燃 烧 煤种偏离设计煤种时 ， 应改变机组 A G C的负荷调节 速率 ， 设计煤种热值为 2 3 8 3 7 k J ／ k g时 A G C的负荷 调节 速 率 为 1 0 M W／ mi n ， 而 燃 烧 的 混 煤 热 值 为 1 6 7 0 0 k J ／ k g 左右 ， 要想 满足 1 0 M W／ mi n的升速 率 就要增加 1 倍左右的煤量 ， 这样很容 易造成磨煤机 堵塞而使风道 阻力增大 ， 进而引起 一次风机失 速。 因此 ， A G C调整负荷 的速率应减小 。 3 编制风机运行规程。由于对设备的状况不 了解 ， 机组升负荷时 ， 要不 断调整加煤量 ， 但是何时 失速 ， 运行人员心里都没有底。因此 ， 应编制风机操 作规程 ， 作为风机运行调整的依据。 4 结束语 轴流一次风机 的固有特性决定其具有不稳定的 工作状态 ， 在正常运行 中， 锅炉尾部空气预热器受热 面积灰严重 、 风门误关或煤量突增 ， 造成一次风道阻 力增大 ， 促使一次风机落入不稳定工作 区是轴流一 上接 第 1 3页 表 4消防用水总量 r n 3 统 ， 在厂区雨水管网的总出口设置废水池 ， 通过阀门 转换 ， 只排雨水时 ， 直接排到厂外市政雨水 系统 ， 如 厂 内雨水管网遭到污染 ， 由阀门控制排到废水池收 集处理后再排出。 目前 ， 脱硝工程氨区设置有废水池 ， 但废水池容 积小 ， 通常只有 3 0 I n ， 只能满足平时检修需要 ， 而且 污水泵排污能力不大 ， 一般为每 台 6 0 m ／ h ， 不能按 照消防时的消防排水流量及时排除。这样 ， 势必造 成消防时氨 区及附近区域布满含氨废水 ， 废水渗入 附近土壤 、 流人周 围的雨水系 统会造成环境 污染。 现阶段 ， 在老电厂脱硝改造工程 中布置足够大 的水 池受现有场地限制 ， 而设置足够大的排水泵 ， 污水处 理站的设计能力也要重新校核 。这些都需要在初步 设计 阶段统一考虑。 6 电厂消 防系统设计现 状 电厂通常 以主厂房火灾危险性最大 ， 消防水量 最大 ， 故消防水泵和消防水池 的水量均 以主厂房消 防要求计算 。消防水池容积一般 为 8 0 0～1 0 0 0 m ， 主厂房消防设计用水量大于氨区消防用水量 ， 但主 厂房火灾延续时间通常为 3 h ， 而氨区火灾延续时间 为 6 h ， 在延续 时间 内主厂 房所需 的总水 量少 于氨 区。氨区消防启动时 ， 消 防水泵流量大于氨区所需 水量 ， 导致水泵工作点左移 ， 使消防系统工作压力高 次风机失速 的主要原 因。根 据该厂 的实际运行经 验 ， 分析了一次风机实际运行 中产生失速的原因 ， 针 对机组系统存在的缺陷和运行操作过程中存在的问 题 ， 提 出了一次风机失速预防措施和处理方案 ， 确保 机组安全 、 稳定、 经济运行。 参考文献 [ 1 ] 刘志华． R B工况中一次风机失速原因分析及预防[ J ] ． 电站系统工程 ， 2 0 1 0 ， 2 6 5 6 9 7 2 ． [ 2 ] 陈文 ， 曾全芝 ． 超超 临界 1 0 0 0 MW 机组轴 流一次风 机失 速分析及预防[ J ] ． 湖南电力， 2 0 1 1 ， 3 1 2 3 0 3 3 ． [ 3 ] 高西， 李勤刚． 某大型火电厂一次风机失速原因分析及 预防措施[ J ] ． 华电技术， 2 0 1 1 ， 3 3 6 2 9 3 1 ． 编辑 刘 芳 作者简介 郑国宽 1 9 8 3 一 ， 男， 内蒙古化德人， 助理工程师， 工学 硕士， 从事大型火电机组生产技术管理方面的工作 E m a i l z g k 8 3 0 7 1 9 1 2 6 ． c o m 。 于设计压力 ， 所 以， 氨区需设置减压阀以保证实际工 况不偏离设计工况。而消防水池水量 又不足 ， 不能 提供氨区 6 h的消防用水总量。因此 ， 在最不利工 况下 ， 电厂 消防水池 容积 不能 满足 氨 区消 防水量 需 要 。 7建 议 根据上述分析 ， 建议 在修订 火 电厂 与变 电所 设计防火规范 时， 考虑烟气脱硝工程液氨罐区的 实际需要 ， 明确脱硝氨区设计标准 ， 即明确喷水强度 和火灾延续时间， 使相关单位设计人员有统一 、 明确 的设计依据 ， 从而在初步设计阶段就 能够充分考虑 氨区的消防需要 ， 合理配置消防水池和消防水泵 ， 充 分考虑氨区消防排水的处理方案。 参考文献 [ 1 ] 中国市政工程 东北设计研究 院． 给水 排水设 计手册 [ M] ． 2版． 北京 中国建筑工业出版社， 2 0 0 0 ． [ 2 ] 住房和城乡建设部工程质量安全监管司． 全国民用建筑 工程设计技术措施给水排水[ M] ． 北京 中国计划 出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 3 ] G B 5 0 0 1 6 --2 0 0 6 ， 建筑设计防火规范[ S ] ． [ 4 ] G B 5 0 2 2 9 --2 0 0 6 ， 火电厂与变电站设计防火规范[ S ] ． [ 5 ] G B 5 0 1 6 0 --2 0 0 8 ， 石油化工企业设计防火规范[ S ] ． [ 6 ] G B 5 0 2 1 9 --1 9 9 5， 水喷雾灭火系统设计规范[ S ] ． 编辑 白银 雷 作者简介 张晶 1 9 7 1 一 ， 女， 北京人， 高级工程师 ， 从事暖通及给 排水方面的工作 E - ma i l z h a n g j i n g c h e c ． c o m． c n 。