(华电潍坊发电有限公司 山东潍坊 261204)
摘要：火电厂SCR脱硝改造后，液氨作为还原剂被大量应用，为满足压力容器定期检验、液氨储罐清洗等工作需求，在综合分析和比较几种置换介质和方法的基础上，公司采用水+氮气的双介质联合法对液氨储罐进行了置换，过程操作简单，既节省了置换时间，又满足安全技术要求。
关键字：液氨储罐；水+氮气的双介质；置换
引言
火电厂SCR脱硝改造后，液氨作为还原剂被大量应用[1]。华电潍坊发电有限公司液氨区配备4台85m3常温液氨卧罐，于2013年7月投产运行，使用中为满足压力容器定期检验、液氨储罐清洗等工作要求，需要将液氨储罐排空置换，传统的置换方法主要包括惰性气体置换法、蒸汽置换法、水置换法、抽真空法等，在综合比较几种置换方法优缺点的基础上，公司采用了水+氮气的双介质联合置换方案。此方法在实际应用中易于操作，满足安全技术要求，用时短，有较高的实用性和推广价值。
1 传统置换方法比较
液氨储罐置换时必须使用置换介质，常用的置换介质主要有氮气、蒸汽、水、抽真空等。传统置换方法有惰性气体置换法、蒸汽置换法、水置换法、抽真空法等[2,3]。各置换方法的优缺点比较如下表1。
实际应用中，较多采用惰性气体或水置换法。惰性气体置换法安全系数高，但存在用量大、耗时长的缺点，惰性气体置换的用量一般为储罐容量体积的8倍左右，如以置换容积85m3的液氨储罐为例，需惰性气体700Nm3左右，置换时间约30h。水置换法操作简单，因氨在水中的溶解度大（700:1，体积比），水吸收液氨迅速，储罐内容易形成负压，造成储罐结构变形甚至损坏。
综合分析比较以上传统液氨置换法优缺点的基础上，决定采用水+氮气的双介质联合置换法对液氨储罐进行置换。
2 水+氮气双介质置换法
2.1水+氮气双介质置换法原理
氨气极易溶于，在常温、常压下，1体积水能溶解约700体积的氨气，溶解后水溶液呈弱碱性，氨气与水发生的化学反应为：
氨气溶于水中为放热反应，置换过程中严格控制罐内温度上涨过快。氨气溶于水中，液氨储罐会产生一定的真空度，为避免造成负压，充水的同时，通入N2维持罐内0.05-0.1MPa的微正压，如置换容积85m3的液氨储罐，约充入N2气体体积约85Nm3。
监测废水pH<8.0时，作为置换工作结束的判断依据。
2.2水+氮气双介质置换过程
2.2.1 置换前的准备
液氨储罐置换前保证液氨量使用至最低液位，观察液位低至0.5m以下且供氨压力下降至0.30MPa时切换非置换储罐，最大量降低储罐内的残余液氨量。通过顶部排放管道将置换储罐压力降至0.00MPa，然后按照工作票程序，执行罐体、相关仪表的隔离。解除相关热控连锁保护，铺设注水管及充氮管道，完成临时管道的安装连接，准备好安全防护用品、工器具及相关置换材料。
2.2.2 置换过程
从液氨储罐底部注水，上部排空，合理控制注水速度、罐体温度升高过快时，适当降低注水速度，同时向罐内充入氮气以维持罐内压力0.05-0.1MPa以上，防止罐内形成负压。储罐满水后继续保持小流量溢流，停止充氮。间隔监测排水的PH<9时即打开储罐人孔门。为了确保置换干净、彻底，应继续保持人孔门溢流0.5-1小时，监测排水pH<8.0（≈7.5）时结束置换，排尽储罐内的水。然后用排气扇对储罐进行通风换气，监测直至罐内氨气浓度≤35ppm，氧含量≥18%时，方可进行储罐相关工作。
液氨储罐工作结束后，采用水+氮气的联合置换以排除储罐内的空气。先向储罐内充满水以置换储罐内的空气，然后再充入氮气以置换储罐内的水分。先充水后充氮气的置换方式可以大量节约氮气，并有效缩短充氮时间，在此置换过程中可一并进行液氨储罐的气密性试验。
2.2.3 置换后的恢复
液氨储罐的置换工作结束，气密性试验合格。拆除临时管道、盲板等，恢复热控联锁保护系统，恢复储罐备用状态。置换后，首次充灌液氨时因罐内残留的少量水分，液氨充入过程中会放出热量，导致罐内温度升高，因此卸氨操作时应根据注意温度变化，罐内温差超过5℃时，停止卸氨待温差恢复，必要时启动降温喷淋系统对罐体进行降温。
3 水+氮气双介质置换法的效果评价
水+氮气的双介质联合置换法在实际应用中效果良好，置换彻底，N2用量少，置换时间短，不会对储罐造成损坏。以置换容积85m3的液氨储罐为例，置换液氨时的惰性气体用量仅为储罐容积的1.0-1.5倍，置换空气时惰性气体用量仅为储罐容积的0.7-1.0倍，比单独采用惰性气体置换法大大减少了N2的使用量,又避免了采用水置换法形成负压对储罐的损坏。另外水+氮气双介质联合置换用时共18h，比单独采用惰性气体置换法明显缩短超10h以上，置换过程中能保持储罐微正压，不会对储罐结构产生影响，安全性高。
4 结语
氨是具有刺激性气味的无色、有毒气体。在常温常压下，与空气混合的爆炸极限为15%-27%，所以涉及氨的工作，对安全技术要求尤为严格，文中结合公司现场的实际操作，详细介绍了水+氮气双介质联合置换液氨储罐的过程，在方法简便易行、安全可靠、具有用时少、耗材低的优点，值得推广应用。
参考文献：
[1]张建军.液氨储罐的腐蚀与防护[J].中国科技博览,2009,(35):200-200.
[2]张伟成.液氨、液氯气瓶内残液的置换[J].呼伦贝尔学院学报,2000,(4).
[3]徐佐清.液氨贮运系统置换过程及置换标准分析[J].劳动保护科学技术,1999,19(1):34-35.
论文作者:李夕德,史传红
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/18
标签：储罐论文; 氮气论文; 液氨论文; 惰性气体论文; 介质论文; 氨气论文; 方法论文; 《电力设备》2018年第18期论文;