电厂脱硝系统液氨蒸发器频繁泄漏问题及解决措施

电厂脱硝系统液氨蒸发器频繁泄漏问题及解决措施

薛明超

国 能 驻马店热电有限公司，河南 驻马店 463000

摘要：某电厂脱硝系统自投运以来，经过近一年的运行发现，氨站系统中液氨蒸发器的运行出现较多的问题，主要为热媒介质管道因腐蚀出现多次泄漏，因此对该公司SCR脱硝装置液氨蒸发器出现的问题进行分析探讨，并提出解决措施。

关键词：脱硝；液氨蒸发器；腐蚀泄漏；解决措施

一、概述

某电厂2x330MW机组烟气脱硝采用选择性催化还原（SCR）脱硝工艺，每台机组配置2个SCR反应器，两台机组脱硝装置共用一套液氨储存、蒸发、供应系统，其中液氨蒸发系统由2台液氨蒸发器组成，是SCR脱硝系统中必不可少的环节。该电厂脱硝系统自投运以来，经过近一年的运行发现，氨站系统中液氨蒸发器的运行出现较多的问题，主要为热媒介质管道因腐蚀出现多次泄漏，因此对该公司SCR脱硝装置液氨蒸发器出现的问题进行分析，并提出解决措施。

二、简述液氨蒸发器工作原理

液氨蒸发器为螺旋盘管式，管内为液氨，管外充有热媒介质（30%的乙二醇水溶液），采用电加热器将热媒介质加热至60℃，热媒再循环泵抽动热媒介质循环流动形成热媒浴，对盘管内的液氨进行加热，在其内部完成液氨的气化过程。

液氨蒸发器内的压力和温度可通过调节蒸发器入口液氨调节门来控制。当出口压力过高时，切断液氨进料；在氨气出口管线上装有温度测量装置，当温度过低时，切断液氨进料。液氨经过蒸发器蒸发气化成氨气，通过蒸发器后的自力式调节阀可控制缓冲罐内的压力，保证SCR反应器喷氨压力在0.2—0.3MPa之间。

三、液氨蒸发器出现频繁泄漏问题

脱硝系统自2011年4月投运以来，运行总体较为平稳，没有出现液氨泄漏状况，但从2012年4月份开始，液氨蒸发器热媒再循环管道出现不同程度的腐蚀情况，且至2012年5月热媒再循环管道共发生5次泄漏现象，存在严重的操作、安全、环保隐患，严重影响着脱硝系统的安全稳定运行。

液氨蒸发器热媒一旦发生泄漏，严重影响氨区现场的文明生产，同时大量泄漏会造成热媒液位下降，当蒸发器内热媒液位低于0.42m时，会触动液氨蒸发器保护退出运行，造成液氨蒸发系统停运，从而影响氨气的制备，脱硝系统会因气氨供应不足而停运，严重威胁装置的安全稳定运行。

四、原因分析与解决措施

针对液氨蒸发器热媒再循环管道出现多次泄漏，公司组织相关专业技术人员进行分析，就管道材质以及热媒介质进行重点探讨，为防止液氨蒸发器内液氨盘管因腐蚀而出现泄漏，相关人员打开液氨蒸发器本体，现场调查发现液氨蒸发器内壁防腐层脱落严重，且布满蜂窝状腐蚀坑，腐蚀减薄1～1.5mm，并伴有深棕色的颗粒状沉淀物生成，液氨盘管以及支撑构架均有不同程度的腐蚀现象。

液氨蒸发器热媒介质为30%的乙二醇水溶液，长时间运行过程中因氧化成有机二元酸（乙二酸），造成乙二醇水溶液PH值降低，使溶液呈酸性，同时乙二醇水溶液的腐蚀性随着溶液温度的升高及氧的接触的增加而增大，最终造成管道的腐蚀泄漏。

HO-CH₂-CH₂-OH+2O₂——>HOOC-COOH+2H₂O

取一定量的乙二醇溶液样品进行化验,化验结果如表1。

表1 乙二醇水溶液化验结果

基于乙二醇水溶液对液氨蒸发器的严重腐蚀，公司于2012年—2013年对不同材料进行腐蚀挂片试验，挂片腐蚀速率试验数据见表3 。

将三种不同的标准金属片经清洗、干燥、称重后放置在乙二醇溶液中，经计算可得出一定时间内金属材料损失的平均厚度，腐蚀速率计算公式如下：

(W₁－W₂)×87600

X＝───────── mm/a

A·T·D

X ──试片腐蚀速率 mm/a；W₁ ──试片试前称重 g

W₂ ──试验后试片称重 g；87600──计算常数

A ──试片表面积 cm^2；T ──试验时间 h

D ──试片材质密度 g/cm³

表2 挂片腐蚀速率试验数据 mm/a

由表2可见，乙二醇水溶液对碳钢的腐蚀性最为严重，316L(奥氏体不锈钢)具有良好的抗腐蚀减薄性能。对液氨蒸发器热媒再循环管道泄漏以及内壁腐蚀状况加以分析，结果表明，乙二醇水溶液长时间运行过程中，在氧化介质的条件下，产生由乙二酸、乙酸、甲酸等组成的酸性副产物，使溶液呈酸性，形成了对液氨蒸发器的早期均匀腐蚀，由于热媒再循环管道为20无缝碳钢管道，在酸性溶液中，诱发产生强烈的电化学腐蚀、酸性腐蚀等一些列叠加腐蚀，加剧了局部管道的腐蚀，造成热媒再循环管道的频繁泄漏。

该公司组织召开现场协调会议，提出技改措施，并进行实施：

一、液氨蒸发器作为常压容器，在采取有效措施防止腐蚀的情况下，液氨蒸发器可以继续使用。

二、对液氨蒸发器的运行方式，以防冻和防腐为重点，进行调整调整如下：

1.液氨蒸发器热媒由乙二醇水溶液调整为除盐水。

2.向除盐水内投加ATMP（氨基三甲叉膦酸）或其他缓蚀剂，投加量为水量的1%。

3.当日平均气温低于0℃时，蒸发器电加热器运行投入联锁状态，保证热媒温度不低于20℃，防止除盐水冻结。

4.冬季气温较低时，当液氨蒸发器退出运行时，再循环泵保持运行状态或将该蒸发器热媒介质排净。

三、对液氨蒸发器热媒管道重新更换，蒸发器内壁防腐层重新修复，对液氨管道盘管腐蚀情况彻底检查处理，保证液氨管道无泄漏情况。

五、结 论

1.乙二醇水溶液的酸性腐蚀造成了该公司2台液氨蒸发器热媒再循环管道的频繁泄漏，建议同类机组今后对SCR脱硝系统液氨蒸发器热媒进行设计或技改时，考虑用加有缓蚀剂的除盐水代替乙二醇溶液作为热媒，以防液氨蒸发器以及附属管道出现腐蚀或出现与本公司类似的问题，保证脱硝系统能够安全稳定运行。

2.该公司依照上述方法对2台液氨蒸发器进行技改，截至2014年5月，通过近二年的运行观察，液氨蒸发器未再次发生泄漏，系统运行稳定，能够满足脱硝系统SCR的用氨需要。

【参考文献】

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