（广东大唐国际潮州发电有限责任公司 广东潮州 515723）
摘要：从液氨蒸发槽调门堵塞的现象入手，对其中的堵塞物进行分析，从针对原料和工艺，推断出堵塞问题产生的原因，进而得出解决问题的几种思路，对现场问题的解决有着指导意义。
关键词：堵塞；液氨调门；结晶物
引言
广东大唐国际潮州发电有限公司为2Χ600+2Χ1000MW燃煤机组，随着国家对大气污染物治理的进一步严格，公司于2012年先后对四台机组进行了脱硝改造，采用蒸发液氨制取NH3的SCR脱硝工艺，共设置165.9m3液氨储罐3座，1.686吨 /h蒸发槽两座，一运一备 。四台机组全部运行时，最大液氨耗量为18吨/天，正常液氨耗量约为12吨/天。
2012年至2014年间，机组逐步改造过程中，液氨用量较少，未发现有影响供氨的问题。2014年11月30日，潮州当地出现大范围降温，最低温度降至5℃左右，出现了供氨中断的现象，蒸发槽进液氨调门开度至100%也不能满足供氨压力要求，倒换为备用蒸发槽后，约8小时，备用蒸发槽也出现了类似的问题。严重影响了脱硝设施的稳定运行。在以后的2015年，随着气温降低至15℃以下，再次出现了堵塞情况。
1 问题现象
1.1设备流程
液氨从169.5m3储罐内中经过DN50管道静压流动至液氨蒸发槽。液氨调门设置在蒸发槽前，通过调门开度的大小来控制液氨进入蒸发槽的量，进而控制供氨压力维持在0.25-0.33MPa。液氨储罐采用Q345R钢材制作，液氨管道采用304不锈钢材质。法兰垫片采用金属缠绕垫；
液氨采用槽车运送至电厂，通过陆用流体装卸臂直接卸入液氨储罐内。液氨品质按GB536-88液体无水氨的合格品和一等品进行控制，由于电厂缺乏采样和化验仪器，未对液氨品质开展监测工作，仅按照供应商提供的合格证作为入厂凭证。
1.2 阀门解体
每次阀门堵塞后，均对液氨蒸发槽进液氨调门进行解体检修。如图1-3所示：
图1 阀芯 图2 法兰 图3阀座
从历次清理的结果和运行经验分析得知，调门运行周期较长时，清理出来的堵塞物较多，呈现出白色结晶物和油状物两种，白色结晶物暴露在潮湿的空气中很快吸湿，变为黄色，用清水冲洗阀座，结晶物变为绿色。白色晶体不稳定，空气中轻微晃动，可以闻到强烈的氨味；阀座上的油状物较难清理；使用氮气对液氨蒸发槽进行反吹，可以吹出大量白色晶体。对短期运行的调门进行解体检查，发现调门内基本上无堵塞物；对堵塞物委托广东电科院进行分析，取1g样品溶解在500ml水中，测上清液溶解后数据处理结果如下表：
表1 堵塞物水溶性监测结果
表2 堵塞物酸溶性监测结果
从化验结果看，堵塞物主要由氧化铁、氨基甲酸铵类、系统残留杂质、液氨微量杂质等组成。
1.2储罐内检查
2016年7-11月对储罐进行了内部检查，主要进行了储罐的清理和焊口的检验。由于内检需要人员进入，储罐在清空后进水冲洗了三次，排液与调门中的晶体冲洗后排液性状基本一致，呈现墨绿色。对其中不溶性的杂质委托大唐华东科研院进行样品分析，化验报告表明，残留物中主要为铁的腐蚀产物，硫酸盐的含量也偏高。
2原因分析
2.1液氨品质影响
合格的液氨纯度≥99.6%，其他杂质主要有水、油、和铁。该标准规定的液氨主要应用于制造硝酸和有机、无机化工产品等。没有考虑到火电厂脱硝SCR工艺中液氨蒸发的需要。潮州电厂正常每天液氨消耗约12吨，杂质含量约0.4%，计算杂质含量约48KG，杂质随着液氨气化过程析出在蒸发槽中，这个量对于DN25的管径来说，绝对量还是很大的，仅少量杂沉积在气动调整门门芯位置就能造成堵塞现象的发生。
从表1中推测，液氨中溶解有少量的氨基甲酸铵类盐，自然情况下，为白色正方晶体，柱状，板状或者片状结晶性粉末。在干燥的空气中稳定，但在潮湿空气中则放出氨而变成碳酸氢铵。与1.2中取出杂质的性状相似。该杂质在59℃下分解为氨和二氧化碳。
铁的腐蚀产物主要来源有液氨中的杂质和液氨储罐腐蚀产生的铁锈。合成氨工业广泛使用以铁为主体的铁触媒作为催化剂。触媒在500℃左右时的活性最大，主要成分是Fe3O4，助催化剂K2O、Al2O3、CaO、MgO等含量小于催化剂总质量的9%，低压催化剂还增加了CoO(A201等)。
2.2空化和闪蒸现象
环境温度降低后，调节阀前压力降低，出口压力维持不变，调节阀内出现了空化和闪蒸现象。根据连续性方程，调节阀最小界面处的流速达到最高，静压最低，液体温度高于该压力下的饱和温度后，就发生了空化和闪蒸现象，气泡聚集在流道内，极大的影响了阀门的通流特性。即使开大调门，液氨流量也不能增加，即发生了供氨中断的现象。
式中Cd表示阀相对容量系数，K1,K2代表出入口管道的伯努利系数
3解决措施
3.1改善液氨品质
大部分杂质是从液氨带来中，控制液氨品质，就能极大的缓解堵塞问题，对兄弟电厂进行的调研也印证了这个问题。经过与供应商协调，在不提高价格的同时，将液氨从合格品99.6%提高至优等品99.8%。杂质含量减少一半。
3.2液氨过滤器
在卸车过程中，使用液氨过滤器对液氨进行过滤是减少杂质更直接的办法。2015年，潮州电厂在陆用流体装卸臂后增加300目液氨过滤器，运行效果不佳，未清理出明显杂质，与省内电厂进行沟通，反应安装5μm过滤器效果较好，目前正在改造过程中。
3.3定期清理液氨储罐
定期对液氨储罐进行清理，将累计在储罐内的杂质进行清理，并对储罐内进行安全检查，尤其是新投运的储罐，内部可以清理出焊渣，铁锈等较多的异物、杂质。但清理工作需要注意人身安全。
3.4液氨蒸发槽液氨调门水浴加热
将液氨蒸发槽调门进行水浴加热，热水来自液氨蒸发槽的疏水。未加水浴前，调门外壁温度在0℃，增加水浴后，水浴温度稳定在25℃，提高温度就意味着提高了压差，改善了调门位置的流动特性，缓解了杂质的沉积。在实际应用中效果较为明显，可以极大的延长调门的清理周期。
3.5调门移位
目前液氨蒸发槽进液氨调门位于液氨侧，从液氨的性质来说，节流变压后即发生气化，将调门移位至蒸发槽后气氨一侧，通过控制气氨的压力在调节进入蒸发槽的液氨量，就可以避免杂质析出在复杂的调门机构中，另外，也避免了液氨在调门中的空化和闪蒸现象。杂质累计在液氨蒸发槽蛇形管中，每半年蒸发槽蛇形管进行清理就可以缓解这个问题，
4结论
通过3.1、3.3.3.4所述方法，逐步缓解了液氨蒸发槽液氨调门的堵塞问题，但是彻底解决此类问题，需要对蒸发槽进行大的改造，将调门从液氨侧移位至气侧进行控制。新的控制方式会带来新的问题，气氨携带的杂质虽然不会堵塞调门，但是下游的热控测点堵塞明显比现场频繁了，仍需要考虑更加完全的策略来彻底解决堵塞问题。
参考文献：
[1]刘芳. 控制阀闪蒸和空化现象及阻塞流的计算[J], 石油化工自动化 2010, 2:64
[2] 中国化工制造网化工词典 http://baike.baidu.com/view/ 1245098.htm
论文作者:刘高佳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/14
标签：调门论文; 液氨论文; 杂质论文; 储罐论文; 潮州论文; 闪蒸论文; 现象论文; 《电力设备》2017年第24期论文;