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1安全比較

液氨是一種有毒、易燃的化學(xué)危險(xiǎn)品，具有腐蝕性和揮發(fā)性，作業(yè)場(chǎng)所最高允許濃度為30mg/m3，與空氣混合可形成爆炸性混合物，其爆炸上限為27．0%、下限為15．5%。泄漏時(shí)可導(dǎo)致中毒，對(duì)眼、黏膜和皮膚有刺激性，有燒傷危險(xiǎn)。按照《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》(GB18218－2009)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定氨臨界儲(chǔ)存量大于10t就構(gòu)成了重大危險(xiǎn)源。此外，由于液氨通常在帶壓狀態(tài)下操作，其運(yùn)輸、貯存和安全注意事項(xiàng)應(yīng)滿足《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)程》(SH3007－1999)及《液體無(wú)水氨》(GB526－1988)規(guī)定。卸液氨用軟管應(yīng)滿足《輸送無(wú)水氨用橡膠軟管和軟管組合件規(guī)范》(GB16591－1996)的要求。《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50160－2006)關(guān)于儲(chǔ)罐防火間距的要求，氨站應(yīng)該距離生產(chǎn)廠房和生產(chǎn)設(shè)備20m，距離明火和散發(fā)火花地點(diǎn)25m，距離全廠重要設(shè)施30m，距離運(yùn)輸?shù)缆贰S圍墻10m。《危險(xiǎn)貨物品名表》(GB12268－1990)氨為有毒氣體。與液氨不同，尿素是一種穩(wěn)定、無(wú)毒的固體物料，不存在爆炸危險(xiǎn)、毒性危害和重大危險(xiǎn)源等因素，其使用不會(huì)對(duì)人員和周圍環(huán)境產(chǎn)生不良影響。尿素作為還原劑可被散裝運(yùn)輸并長(zhǎng)期儲(chǔ)存，在運(yùn)輸、儲(chǔ)存及安全距離、布置場(chǎng)地等方面無(wú)特殊要求，是一種理想的氨來(lái)源。

2經(jīng)濟(jì)比較

脫硝還原劑的成本主要包括兩方面的費(fèi)用:一是消耗還原劑的物料費(fèi)用;二是運(yùn)輸費(fèi)用。一般而言，制氨系統(tǒng)中液氨和尿素兩種方法物料消耗量比為1∶1．76。按照目前液氨3300元/t，尿素2000元/t計(jì)算，兩者費(fèi)用相差不大。運(yùn)輸費(fèi)用方面，本文不完全統(tǒng)計(jì)了19個(gè)使用液氨為還原劑的脫硝項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)液氨的運(yùn)輸距離一般都較遠(yuǎn)，50km以上的約占3/4，導(dǎo)致運(yùn)輸管理費(fèi)用相對(duì)較高，但在10km以下的供應(yīng)源也占到了3個(gè)，可見液氨的供應(yīng)一般有兩種形式:一是液氨需要通過(guò)較遠(yuǎn)距離的轉(zhuǎn)運(yùn)來(lái)獲得，二是電廠本身就處于工業(yè)區(qū)，周圍就有液氨的供應(yīng)公司。尿素作為一般的農(nóng)用肥料可就近購(gòu)買，火車或汽車運(yùn)輸均可，供應(yīng)源廣泛，因而運(yùn)輸費(fèi)用相對(duì)較低。在項(xiàng)目初投資、運(yùn)行成本和電耗上，具體以我國(guó)某2×600MW級(jí)機(jī)組脫硝工程的各項(xiàng)費(fèi)用比為例，可以發(fā)現(xiàn):以液氨法為基準(zhǔn)時(shí)，尿素水解和熱解法的初期投資大概增加10%～20%左右，即尿素法制氨的單位千瓦投資較液氨高;液氨法在年運(yùn)行成本和年電耗成本上費(fèi)用最低。尿素水解由于部分系統(tǒng)和設(shè)備需要進(jìn)口，因此初期投資較大，但能耗相對(duì)熱解法為低。綜上所述，雖然液氨制氨的原料成本較高，且在實(shí)際工程中液氨的儲(chǔ)存必須考慮安全性，如需對(duì)操作人員進(jìn)行安全培訓(xùn)、液氨安措管理費(fèi)用投資等，但使用液氨時(shí)只需蒸發(fā)即可得到氨蒸汽，工藝相對(duì)簡(jiǎn)便，而尿素法必須要經(jīng)過(guò)熱解或水解才能得到氨蒸氣，電耗和蒸汽耗量都較液氨大，且能耗所占比例大，因而液氨較尿素仍有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

部分統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)近3年的45個(gè)脫硝工程的還原劑選用情況，液氨30個(gè)、占66．7%，而尿素水解和熱解分別為12個(gè)和3個(gè)，分別占26．7%和6．6%。其中，江蘇地區(qū)的12個(gè)脫硝項(xiàng)目中的11個(gè)采用了液氨法。由此可見，目前國(guó)內(nèi)尿素法制氨總體上仍相對(duì)較少，其中熱解技術(shù)有較為成功的使用業(yè)績(jī)并已實(shí)現(xiàn)部分設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，水解技術(shù)則大多依賴進(jìn)口設(shè)備。針對(duì)上述情況，本文進(jìn)一步對(duì)以液氨為還原劑的不同機(jī)組容量的改造脫硝項(xiàng)目情況做一比較，其中脫硝效率為80%，制備車間為2臺(tái)機(jī)組公用(見表3)。從表3可知，一般情況下，脫硝還原劑消耗費(fèi)用占年運(yùn)行成本的比值基本上在10%～20%之間，且隨機(jī)組容量的增大，脫硝消耗的還原劑費(fèi)用和電耗也增大，但單位kW脫硝的投資費(fèi)用呈遞減關(guān)系。進(jìn)一步不完全統(tǒng)計(jì)了不同機(jī)組容量的16個(gè)脫硝項(xiàng)目，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖2。由圖可知單位千瓦脫硝投資隨機(jī)組容量明顯降低，兩者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3結(jié)論與建議

(1)液氨法和尿素法技術(shù)都較成熟，均適合作為大型火電機(jī)組SCR脫硝反應(yīng)器的氨氣制備方法，目前還原劑仍以液氨為主。液氨作為還原劑在初投資和運(yùn)行費(fèi)用上都有較大優(yōu)勢(shì)，且一般情況下液氨消耗成本占總運(yùn)行費(fèi)用比值在10%～20%之間，單位千瓦脫硝投資與機(jī)組容量大小呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。(2)在具有充分的安全運(yùn)行管理保障措施下或人口稀少的地區(qū)，可選用液氨法以節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用;如在人口密集居住區(qū)等敏感區(qū)域附近的電廠，安全因素更為重要，尿素法則具有一定的優(yōu)勢(shì)。(3)液氨作為還原劑有一定的安全隱患，必須通過(guò)安全性評(píng)價(jià)確認(rèn)項(xiàng)目的安全性，在公眾參與中還將安全問(wèn)題納入影響反饋范圍。采用尿素法制氨時(shí)主要應(yīng)避免儲(chǔ)存過(guò)程的板結(jié)，防止尿素溶液水解器內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)引起管道堵塞。(4)今后煙氣脫硝工程不斷投產(chǎn)以及工程安全度的要求提高，尿素的價(jià)格可能會(huì)隨需求量的增加而上升。建議國(guó)家通過(guò)免征尿素進(jìn)口增值稅等手段抑制市場(chǎng)價(jià)格，降低火電煙氣脫硝成本。

作者：姜艷靚朱林王可輝王嫻娜單位：南京信息工程大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院國(guó)電環(huán)境保護(hù)研究院