SCR氨氣壓力調節(jié)閥設計參數(shù)確定
根據(jù)氨氣(NH3)特性和SCR脫硝運行需要，提出了氨氣壓力調節(jié)閥設計參數(shù)的確定原則，可避免供氨管線出現(xiàn)氨氣液化，提高調節(jié)精度，確保SCR脫硝系統(tǒng)運行可靠性，對壓力調節(jié)閥的合理設計和正確選型提供了參考。
一、前言
采用液氨(NH3)制備SCR脫硝還原劑氨氣時，液氨經(jīng)蒸發(fā)器加熱汽化為氣態(tài)氨后通過廠區(qū)管道輸送到SCR脫硝區(qū)域，氨氣在輸送過程中如遇到過低的環(huán)境溫度將會發(fā)生液化而無法正常供氨，將影響SCR脫硝運行。
為防止氨氣液化，在蒸發(fā)器氨氣出口管線上需增設一只壓力調節(jié)閥，通過壓力調節(jié)閥將氨氣壓力調節(jié)到一個較低的恒定值，使氨氣在此恒定壓力下的冷凝溫度始終低于環(huán)境溫度，真空技術網(wǎng)(http://m.genius-power.com/)認為可避免氨氣在輸送過程中出現(xiàn)液化現(xiàn)象。
氨氣壓力調節(jié)閥一般選用自力式壓力調節(jié)閥，即無需外力，利用氨氣自身能量為動力源以控制閥芯位置，改善閥門進、出口兩端的壓差和流量，使閥后壓力穩(wěn)定。自力式壓力調節(jié)閥的選型主要與介質、壓力、溫度和流量有關，根據(jù)氨的物理特性，其壓力受溫度的影響很大，溫度越高，壓力越高，氣液兩相飽和狀態(tài)下氨的壓力和溫度的關系見下表。壓力調節(jié)閥一般安裝在室外，在寒冷地區(qū)安裝在室內，其工作溫度因工作環(huán)境不同而差異較大，如壓力調節(jié)閥選型參數(shù)不合理，其進出口壓差過大，則閥后壓力將無法控制到設定值，閥后管道中的氨氣在環(huán)境溫度過低時將發(fā)生液化。
壓力與溫度對應數(shù)據(jù)
注：1bar=105Pa，下同。
二、溫度和壓力參數(shù)的確定
液氨進入蒸發(fā)器內被加熱后通過釋放潛熱汽化為氣態(tài)氨，氨氣經(jīng)壓力調節(jié)閥減壓后通過廠區(qū)管道輸送至SCR噴氨裝置。蒸發(fā)器出口的氨氣溫度理論上與加熱前的液氨溫度一致(接近環(huán)境溫度)，考慮氨氣在蒸發(fā)器內短暫停留會使溫度略有升高，蒸發(fā)器氨氣出口的實際溫度略高于液氨溫度，即壓力調節(jié)閥工作溫度略高于環(huán)境溫度，具體數(shù)值除與環(huán)境溫度有關外，還受蒸發(fā)器結構設計、熱煤控制溫度等因素的影響，一般不超過50℃。
SCR停運時，蒸發(fā)器出口氨氣管線上的控制閥門關閉，壓力調節(jié)閥停止工作，此時蒸發(fā)器內滯留氨氣的溫度將會快速上升(一般高出液氨溫度20~30℃，最高溫度不超過60℃)，引起內部壓力升高，過高的壓力可以通過液氨入口管道上的旁路止回閥回流至液氨管道，以釋放蒸發(fā)器的內壓力，避免安全閥動作。這種情況下，蒸發(fā)器內部壓力的升高對壓力調節(jié)閥沒有影響，蒸發(fā)器內部出現(xiàn)的最高壓力不能作為壓力調節(jié)閥選型設計壓力。否則，壓力調節(jié)閥的選型壓差過大，實際運行時調節(jié)精度下降，甚至超出調節(jié)范圍，無法確保出口設定壓力。
因此，自力式壓力調節(jié)閥的設計溫度可根據(jù)其工作的環(huán)境溫度，按最高工作溫度、最小工作溫度合理確定，進口工作壓力則按相應環(huán)境溫度下的氣液兩相飽和壓力確定。
三、出口壓力的確定
氨氣壓力調節(jié)閥的出口壓力以正常運行時氨氣不冷凝，且出口壓力足以克服管道阻力為原則。對大多數(shù)電廠來說，氨氣壓力調節(jié)閥的出口壓力按1bar設計即可滿足要求，此時氨氣壓力足以克服管道阻力，且環(huán)境溫度高于-19℃均不會出現(xiàn)氨氣液化。
對于極寒冷地區(qū)的電廠，如新疆、內蒙古、黑龍江等，氨區(qū)一般考慮室內布置，1bar的氨氣壓力足夠安全，但位于室外布置的廠區(qū)氨氣輸送管道需進行保溫設計，必要時還需考慮伴熱，以確保供氨管道中的氨氣溫度高于其冷凝溫度，避免液化。對非極寒冷地區(qū)的電廠，如環(huán)境溫度始終高于-19℃，則出口壓力按1bar設定的自力式氨氣壓力調節(jié)閥可滿足室外安裝要求，廠區(qū)氨氣管道也不需要保溫和伴熱。
對于較溫暖的南方地區(qū)電廠，如廣東、福建等，如環(huán)境溫度始終高于-9℃，則壓力調節(jié)閥的出口設計壓力可以適當提高到2bar。但需要特別說明的是，有些工程由于氣象數(shù)據(jù)資料不全，或者數(shù)據(jù)不準確(很早的氣象統(tǒng)計數(shù)據(jù))，且城市建設和工業(yè)化的快速發(fā)展導致環(huán)境污染和氣候惡化，近幾年南北部分地區(qū)氣溫出現(xiàn)反差或極端現(xiàn)象。因此，如沒有特殊要求，建議自力式壓力調節(jié)閥的出口壓力仍按1bar設計，避免極端氣候條件下出現(xiàn)極端溫度使氨氣發(fā)生液化的可能。
四、結語
氨氣自力式壓力調節(jié)閥進口的設計壓力和設計溫度應根據(jù)電廠所在地理位置的環(huán)境溫度以及安裝位置(室內或室外)合理確定。壓力調節(jié)閥出口壓力的設定，應確保在氣氨輸送過程中不發(fā)生液化，并能連續(xù)穩(wěn)定供氨，滿足SCR脫硝正常運行需要。
