（国家能源集团谏壁发电厂）
摘要：介绍了一起在液氨蒸发罐定期检修过程中，罐内中杂质发生自燃的异常情况的原因进行了探讨并提出相应对策。对电厂、冷冻厂的液氨储存设备的安全检修工作有一定参考价值。
关键词：液氨蒸发罐；自燃；油脂；杂质
1 引言
某发电厂装设发电机组四台，烟气脱硝系统采用选择性催化还原法（SCR）脱硝装置。四台机组共用液氨储存及供应系统。脱硝氨站配有液氨储罐三台，液氨蒸发罐三台，气氨缓冲罐两台，卸料压缩机两台以及配套的氨气稀释罐、废水池、自动消防喷淋水系统。该厂对液氨储罐、蒸发罐、气氨缓冲罐定期停运检修并进行金属探伤及罐体杂质清除。
2 工艺流程
氨站的液氨的由供货商液氨槽车运送，先利用液氨槽车内的压力将部分液氨压入液氨储罐，然后再启动液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入液氨储罐内。储罐内的液氨输送到液氨蒸发罐内蒸发为氨气，经氨气缓冲罐控制一定的压力及其流量，然后与稀释空气在混合器中混合均匀，再送到脱硝系统。氨气系统紧急排放的氨气则排人氨气稀释罐中，经水的吸收排入废水池，再经由废水泵送至工业废水车间进行处理后，回收再利用。
图2 液氨蒸发罐结构
3 事件经过
该厂#1液氨蒸发罐按照定期工作进行例行检修，检修工作主要内容是对#1液氨蒸发罐内杂质进行清理、拆除保温进行金属探伤。检修工作开始前该蒸发罐已隔离并用氮气进行全面置换并对该罐体周围空气中氨气含量检测合格后开始工作。
工作开始后，检修人员逐颗拆开底部人孔门闷板螺丝。当拆完底部人孔门螺丝后，千斤顶卸压，人孔门闷板脱开后，闷板上附着的杂质不久便开始冒白烟随后便有火苗窜起。检修人员迅速用旁边的水管对杂质进行冲水灭火，同时通知运行人员做好事故预想。由于火势不大，处理及时，明火被迅速扑灭。运行人员取部分杂质进行留样分析后，检修人员将杂质清理后继续进行后续检修工作。
4 原因分析
4.1 杂质成分分析
经化验室对燃烧后人孔门上部剩余杂质进行分析后，成分主要是：铁渣、油泥及部分污垢。
4.2 油脂的来源
液氨的生产过程主要包括原料气制备、原料气净化、氨的合成三个主要步骤。其中原料气净化与氨的合成均需在一定压力下进行。为保证压缩机的正常运行，有油活塞机等使用润滑油以减少各传动部分间磨擦并降低因磨擦而产生的温度。如常见的2D6.5-7.2/150型往复式压缩机润滑油的用量为0.2kg/h；3D22-14.45/14-32型1.18kg/h；6D32-250/320-I型2.5kg/h。这些润滑油虽经后冷、油水分离器等装置分离净化，但因油蒸气经冷凝后形成0.01-0.8μm粒径的气溶胶悬浮油粒，传统的分离过滤方法对其无能为力或分离效率极低。因此，仍有至少5-10mg/m3左右的润滑油随原料气一起进入后续系统。以年产8-10万吨合成氨厂为例，每年约有7吨之多的劣质乳化油和积碳进入氨冷器、氨分离器及合成塔。近年来发展起来的无油润滑压缩机，仍有部分微量油随活塞杆进入气缸。即使不用润滑油的透平压缩机，也需使用密封油，若操作不当或遇紧急情况，这些密封油仍会进入合成氨系统。
这些油脂进入合成氨系统后，这些油脂就会随着液氨槽车进入液氨储罐及液氨蒸发罐中并在罐体底部沉积与罐体中其他杂质等混合形成了含油的杂质。
4.2起火原因
在纯氧或富氧环境下，油脂非常容易燃烧甚至爆炸。因为纯氧或富氧条件下其氧化性能成倍增强，可使油脂处于极不稳定状态，如果遇见油品使其迅速氧化极易燃烧产生爆炸。油脂特别是含有不饱和脂肪酸的油脂，很容易汽化放热。油纱头、油布之所以能自燃就是由于在空气中发生氧化作用，聚热不散，当达到自燃点而引起自燃。而油脂在空气中汽化速度较慢，产生的热量很快散发，一般不易聚热自燃。油脂类物质遇到了纯氧，其汽化速度大大加快。同时放出大量热量。温度迅速上升，很快就会燃烧。
此外，罐体中的铁渣和液氨中少量的水形成了在液氨蒸发罐底部形成了潮湿的混合物。铁在潮湿空气中会形成原电池，发生吸氧腐蚀的氧化放热反应。具体反应如下：
负极：Fe-2e-=Fe2+；正极：O2+2H2O+4e-=4OH-
总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2
4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3↓
2Fe（OH）3 ?Fe2O3+3H2O
在本次事件中，开液氨蒸发罐底部人孔门进行内部杂质清理检修工作前，液氨蒸发罐底部闷板螺栓脱开前由千斤顶顶在人孔处；当检修人员拆除全部螺栓后，松开千斤顶后，闷板突然脱开时大量空气瞬时和闷板上方的各种杂质进行接触，客观上造成了富氧环境，引起杂质中铁渣发生放热反应，也为油脂发生了自燃创造了条件，最终造成了白烟冒出后引起明火。
5 应对措施
5.1 检修零件上的油污清理。液氨蒸发罐及其他储氨容器上拆除下来的零件上如有油污的，重新安装回去前应将油污清理干净。用于检修更换的管道、阀门、垫片因为防锈和润滑的需要，都会涂抹润滑油脂。这些备品、备件安装前也要对油脂进行清理。
5.2 氨站设备检修前需要严格执行隔离和置换措施。液氨储罐、液氨蒸发器、气氨缓冲罐等检修前均要可靠隔离。氮气置换要充分，一般来说要向罐体内充氮将压力升至0.5MPa；然后将压力排放降至0.1MPa。继续充氮气将压力升至0.3MPa，将压力降至0.1MPa。并重复2-3次。操作结束后，开罐体压力变送器排污门用测氧仪检测排放气体内氧含量小于2%（V/V），置换合格；如不合格，继续重复排放直到合格。
5.3 氨站检修工作前要对检修设备周围空气中氨含量进行检测。需要在氨站内进行动火作业的必须严格执行动火工作票制度。
5.4 氨站进行检修工作前必须确认氨站内消防喷淋装置完好处且检修现场有应急水源。
5.5 切实做好执行液氨蒸发罐、液氨储罐日常运行中的的定期排污工作，保证排污时间，防止油脂杂质在罐体底部过多沉积。
5.6 加强对入厂液氨的品质监督管理，每次卸氨必须要检查液氨出厂报告，对于不合格液氨供货商停止采购。
参考文献：
[1]李国平、温荣明，氧气与油脂接触的危害，医用气体工程 2017 年 9 月第 2 卷第 3 期 Medical Gases Engineering 2017 September Vol. 2 No. 3。
[2]李彩琴、李大明，合成氨原料气的超高效除油净化、《小氮肥设计技术》 1998年 第3期。
论文作者:周玮
论文发表刊物:《河南电力》2019年5期
论文发表时间:2019/11/19
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