安全风险防控
何 文
(湖北能源集团股份有限公司，湖北 武汉 430077)
Safety Risk Analysis and Control for Upgrading of Urea Hydrolysis Ammonia
Production System In Coal-fired Power Plant
HE Wen
(Hubei Energy Group Co., Ltd., Wuhan 430077)
〔摘 要〕 以某燃煤火电厂尿素水解制氨系统改造项目为例，说明燃煤火电厂SCR 脱硝还原剂采用尿素与采用液氨相比存在的优势，并分析尿素水解制氨系统主要安全风险，提出安全风险防控措施，为燃煤火电厂尿素水解制氨代替液氨脱硝，消除危险化学品重大危险源和加强安全管理提供借鉴和参考。
〔关键词〕 燃煤火电厂；SCR 脱硝；还原剂；尿素水解制氨；安全风险防控
Abstract :
Taking the transformation project of urea hydrolysis ammonia production system in a coal-fired power plant as an example, this paper illustrates the advantages of hydrolytic ammonia production with urea as SCR denitration reducing agent in contrast to use of liquid ammonia, analyzes the main safety risks in urea hydrolysis ammonia production system, thereby presents the safety risk control measures, which may provide references for the replacement of liquid ammonia with urea hydrolysis denitration in the coal-fired power plant, and the elimination of major hazardous chemical risks, and the strengthening of safety management.
Key words :
coal-fired power plant; SCR denitrification; reducing agent; urea hydrolysis ammonia production; risk prevention and control
中图分类号:TM622 文献标识码:A 文章编号:1008-6226 (2020) 12-0045-04
相比存在的优势，并分析尿素水解制氨系统主要安全风险，提出安全风险防控措施，为燃煤火电厂尿
素水解制氨代替液氨脱硝，消除危险化学品重大危险源，并加强安全管理提供借鉴和参考。
1 SCR 脱硝还原剂液氨与尿素对比分析
某燃煤火电厂4台燃煤机组（2×330 MW+2×650 MW）脱硝均采用SCR 工艺，在技术改造之前，脱硝还原剂为液氨，1，2号机组原设计脱硝装置入口NO x 浓度为1 200 mg/m 3，出口NO x 浓度100 mg/m 3，3，4号机组原设计脱硝装置入口NO x
0 引言
GB 13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》及国家能源局《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》(发改能源〔2014〕2093号)等规章对燃煤火力发电机组的脱硝改造工作要求更加严格。为适应日益严格的NO x 排放标准，选择性催化还原(selective catelytic reduction，SCR)烟气脱硝技术已成为燃煤机组烟气脱硝的主要选择。目前，SCR 脱硝还原剂最常用的是液氨和尿素。以某火电厂SCR 脱硝还原剂液氨改尿素水解制氨系统技术改造项目为例，说明尿素水解制氨与液氨
浓度为500 mg/m 3，出口NO x 浓度50 mg/m 3。全厂设置一个氨区，所有机组脱硝用氨均从该氨区引接。
液氨属于可燃、易爆、有毒的危险化学品，具有腐蚀性和挥发性，作业场所最高允许浓度为30 mg/m 3，与空气混合可形成爆炸性混合物，其爆炸下上限为15.5 %～27 %。泄漏时可导致中毒，对眼、黏膜和皮肤有刺激性，有烧伤危险。根据GB 18218—2018《危险化学品重大危险源辨识》液氨为危险化学品重大危险源的临界量为10 t，该火电厂液氨储罐区设置2个150 m 3液氨储罐，按最大充装系数0.8，密度0.6 g/cm 3计算，液氨最大储存量约144 t，超过氨的临界值10 t，属于危险化学品重大危险源，其安全风险高，安全管理难度大。另外，液氨的运输属于危险品运输，该火电厂所用液氨从外地通过公路运输至电厂，运输量大，运送距离长，输送频率高，使得液氨运输沿途城镇在一定程度上面临着巨大的危险。
与液氨不同，尿素是一种稳定、无毒的固体物料，不存在爆炸危险、毒性危害和重大危险源等因素，其使用不会对人员和周围环境产生不良影响。尿素作为还原剂可被散装运输并长期储存，在运输、储存及安全距离、布置场地等方面无特殊要求，是一种理想的氨来源。
因此，在2019年，该火电厂对脱硝氨区进行技术改造，采用尿素水解制氨代替液氨，以消除危险化学品重大危险源。
2 尿素水解制氨系统
固体啤酒尿素水解制氨工艺系统。尿素颗粒加入到溶解罐，用冷凝水将其溶解成质量浓度为40
%～60 %的尿素溶液，并输送到尿素溶液储存罐，之后尿素溶液经供给泵进入水解反应器，在水解反应器中尿
素水解生成NH 3，H 2O 和CO 2，产物由氨喷射系统进入SCR 脱硝系统。其化学反应式为：CO(NH 2)2+H 2O NH 2+COO+NH 4
2NH 3↑+CO 2↑
该反应是尿素生产的逆反应。反应速率是温度和浓度的函数。反应所需热量可由电厂辅助蒸汽和电加热提供。
浓度约50 %的尿素溶液被输送到尿素水解反应器内，饱和蒸汽通过盘管的方式进入水解反应器，饱和
蒸汽不与尿素溶液混合，通过盘管回流，冷凝水由疏水箱、疏水泵回收。水解反应器内的尿素溶液浓度可达到40 %～50 %，气液两相平衡体系的压力约为0.48～0.6 MPa，温度约为150～170 ℃。水解反应器中产生出来的含氨气流首先进入计量模块，然后被稀释风稀释，最后进入氨气－烟气混合系统。
3 尿素水解制氨系统主要安全风险分析
结合上述尿素水解制氨工艺特征及设备设施特点，根据GB 6441—1986《企业职工伤亡事故分类》分析尿素水解制氨系统主要安全风险如下。3.1 氨气火灾爆炸
尿素水解制氨系统发生氨气泄漏后与空气混合形成爆炸性混合物，达到爆炸浓度范围时遇明火、高热能引起火灾爆炸。能引起氨气泄漏从而导致火灾爆炸的主要原因有以下6方面。
(1) 制氨和输送氨气过程中由于设备密封不严、腐蚀等，造成氨气泄漏，遇明火发生火灾爆炸。
架构调整(2) 氨气输送管道焊接、安装质量缺陷，致使氨泄漏，遇明火发生火灾爆炸。
罗口袜(3) 水解反应器各法兰连接处密封不严，致使氨泄漏，遇明火发生火灾爆炸。
(4) 尿素水解制氨系统检修作业时未按要求进行惰性气体置换吹扫，空气进入系统内，与氨气混合形成爆炸混合物，遇到激发能而引发爆炸。
(5) 管道法兰静电跨接等防静电装置失效，导致接地不牢靠，造成静电聚集，产生火花放电；检修作业时使用非防爆工具，敲击产生火花导致火灾爆炸。
(6) 违章动火作业、违规携带火种进入禁火区、机动车辆进入氨气区未戴防火罩等均可引发氨气火灾爆炸。3.2 氨气中毒
在氨气的制备和输送过程中，设备管道、阀门密封不严引起氨气泄漏并污染作业环境，操作人员在此环境下作业，具有较高的中毒危险性。3.3 压力容器爆炸
水解反应器等压力容器没有按规定进行定检，不能及时发现压力容器存在的问题和缺陷，可能会
造成超压爆炸。压力容器安全附件安全阀、压力表失灵，也会造成爆炸风险。操作人员违章操作、擅离值守，也可能会引发容器爆炸。
3.4 灼烫
在尿素溶液储存保温、输送管道伴热中使用的高温蒸汽，若发生泄漏，将对现场操作者造成灼烫伤害；员工意外接触未加隔热防护装置的高温蒸汽管道或者氨气输送管道表面，会造成烫伤。尿素溶液在温度超过100 ℃时，会生成少量腐蚀性很强的氰酸铵或氰酸，操作人员意外接触到高温尿素溶液不仅会造成高温灼烫，还会导致化学灼烫。
3.5 触电
尿素水解制氨系统各类电气设备设施绝缘损坏或老化、故障或误操作，操作时安全措施不到位等原因，均有可能发生人员触电的危险。检修时临时用电安全防护措施不到位，检修过程中人员意外接触带电体等，均有可能引发触电伤亡事故。
3.6 机械伤害
尿素水解制氨系统中高速旋转的转动设备传动件、运转部位，由于没有防护罩或防护不良，致使直接与人体接触时，可能发生绞碾、挤压等机械伤害事故。
3.7 物体打击
压力容器等带压设备上的零部件崩落，或者转动设备的零部件飞出，或者高位操作平台检修、操作、维护时出现高空坠物，均有可能导致物体打击事故。
3.8 高处坠落
设备的操作平台临空部位防护措施不到位，或者检修登高作业防护措施不到位，均可能发生高处坠落事故。
3.9 车辆伤害
尿素在厂内运输过程中，若遇驾驶员麻痹大意、违章驾驶或行人违章穿越道路等原因，均可能发生车辆伤害事故。
石油化工流程泵
4 安全风险防控措施
4.1 工艺系统及设备设施安全措施
(1) 生产过程尽量多的采用机械化、自动化技术，实现遥控或隔离操作；对存在安全风险的区域、过程配置灵敏可靠的监控检测仪器(如氨气泄漏检测仪等)、仪表，必要时配置自动连锁、自动报警装置。
(2) 设备本身具备必要的防护、减振、保险、联锁、监测等可靠的安全装置。
(3) 设备设施严格按照设计图纸、相关技术规范供货、施工并经过验收合格后方可使用。
(4) 蒸汽管道、氨气输送管道采取有效隔热保温措施，防止人员烫伤。
(5) 各类箱罐顶部操作平台设置可靠的防护栏，以防止操作、检修人员高处坠落。
(6) 尿素水解制氨系统区域按规范设置安全标志牌和安全警示标语。
4.2 安全管理相关措施
(1) 建立健全各项安全生产责任制、安全管理制度，配备足够的安全管理人员。
(2) 编制尿素水解制氨系统相关安全操作规程、检修维护规程等，并编制相关应急预案，定期演练，评估效果。
(3) 加强安全教育培训，组织相关操作人员、检修维护人员学习有关尿素水解制氨系统安全操作规程、检修维护规程以及异常情况下的应急处理措施，经考核合格后方能上岗。相关特殊工种需持证上岗。
(4) 对尿素水解制氨系统各项生产准备工作、设备安全性进行全面检查，条件不具备的情况严禁投产运行。
(5) 严格执行各项管理制度、操作规程，不违章指挥、不违章操作；对重点部位严格控制，认真落实“三制”(交接班制、巡回检查制、设备定期试验轮换制)，加强巡回检查，发现问题及时处理。
(6) 检修作业严格执行“两票”管理，落实各项安全防护措施后方可开展检修作业。
4.3 个体安全防护相关措施
配备正压式呼吸器、过滤式防毒面具、化学安全防护眼镜、橡胶手套、安全帽、防静电工作服等。
配备必要的通讯器材、应急照明灯具、抢险工具、灼烫、中毒等急救药物。
5 结束语
随着燃煤火电厂脱硝还原剂制备工艺的发展，对制备工艺安全、环保、节能的要求越来越高。以
tmal
某火电厂SCR 脱硝还原剂液氨改尿素水解制氨系统技术改造项目为例，说明了尿素水解制氨与液氨相比，存在运输方便，不是危险化学品重大危险源，有较高的安全性优势，分析了尿素水解制氨系统主要存在氨气火灾爆炸、氨气中毒、压力容器爆炸、灼烫、触电等方面的安全风险，从工艺系统及设备设施、安全管理、个体防护等方面提出了安全风险防控措施，为燃煤火电厂尿素水解制氨代替液氨脱硝，消除危险化学品重大危险源，加强安全管理提供借鉴和参考。参考文献:
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