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【摘要】：根据SCR脱硝项目需要，分析比较了几种不同的液氨储存方式、卸车方式、输送方式和气化方式。 对工程设计需要选择的主要设备常温储罐、压缩机、液氨泵和蒸发器等进行了形式比较，并根据项目实际需要进行了选择。旨在为完成详细工程设计做好方案并为其他类似项目作为参照。
【关键词】：SCR脱硝 液氨 储存 液氨泵 蒸发器
脱硝是指将烟气中的氮氧化物（NOx）还原成无毒的氮气（N2）和水（H2O），从而促使烟气中NOx大幅度净化的方法。SCR（选择性催化还原法）主要是在催化剂的作用下，将NOx还原成氮气（N2）和水（H2O）。目前SCR脱硝方式以其脱硝效率高、无二次污染的特点已成为目前国内外脱硝的主流技术[1]。作为脱硝常用的还原剂液氨的储存与气化工艺成为SCR脱硝行业的重要部分受到广泛关注。
液氨又称为无水氨，是一种无色液体。危险货物编号： 23003，属于具有腐蚀性的有毒液化气体，有强烈刺激性气味，极易气化为气氨，密度0.617g/cm3，沸点为-33.5℃，低于-77.7℃可成为具有臭味的无色结晶。与空气混合能形成爆炸性混合物，爆炸极限为15.7% ～ 27.4% （ 容积）。通常脱硝装置距离生产液氨的厂家都较远， 液氨的供应采用汽车槽车运输， 供应不及时， 就会影响脱硝装置的正常生产。因此脱硝装置必须储存足量的液氨 以保证装置的正常运行， 这已在许多建成的脱硝装置得到证明。脱硝液氨用量虽然不多，但防火防爆要求高，危害性很强，这就需要设置安全可靠的液氨储存、装卸设施，以确保原料供应，为脱硝装置的连续生产提供必要条件。
一、液氨储存工艺选择
液氨的储存方式较多，一般采用压缩、低温或两者结合的方法，而在脱硝工艺中最常采用的有两种储存工艺，即低温常压和常温压力储存。
1.1 低温常压
低温常压工艺，则是将液氨温度降至常压的温度下储存， 即将液氨温度降至-33.3℃下储存，不高于它的沸点，使得液氨对应的气相压力与大气压力相同或相近，从而可以采用常压容器装盛储存，以最大限度降低储罐投资， 此时液氨储罐压力仅3.5KPa， 设计压力为7.0KPa。
1.2常温压力储存
液氨常温压力储存工艺就是液氨在储存时的温度与环境相同或相近，按照TSG R0004 - 2009《固定式压力容器安全技术监察规程》中对常温储存液化气压力容器的设计压力的规定，取液氨储罐的设计温度为50℃，对应的设计压力为2. 16 MPaG。
1.3储存方式比较
脱硝工艺中液氨的两种储存工艺中： 低温常压储存设计压力低，设备钢材耗量少，可明显地节省设备投资。目前， 我国进口及国产的大型合成氨装置， 液氨储存绝大部分采用该流程， 许多天然气或煤气储存气化装置也采用此流程。但本储存方式的操作与维修复杂， 管理费用很高， 液氨罐体保冷复杂， 罐体应选用优质16MnR钢制造，进行严格施工。同时， 贮罐配有冷冻冰机经常开启， 耗电量大，对于液氨储存量较大的氨站装置来说， 其投资效果最佳。但是，脱硝工程中液氨的储量较小，采用低温常压储罐储存液氨能耗较高。而常温压力储存虽然设计压力高，设备钢材耗量多，但是在运行时操作简单，储罐的维护费用最节省，在脱硝设计中已成为主流工艺。
二、 液氨卸车方式选择
液氨槽车的卸车方案一般为利用地形差卸氨、惰性压缩气卸氨和氨压缩机御氨三种方式。
2.1地形差卸氨
将槽车停在高处，液氨储罐放置较低的位置，通过槽车与储罐的高差以及槽车内的氨气压力把液氨卸到储罐中。此种方式要求槽车的安放位置要高于储罐，在土建与结构上投入较大。且此种方式卸料在储罐内存量多而槽车存量少时由于储罐内的压力升高而不能将槽车内的液氨完全卸完。
2.2惰性压缩气卸氨
通过往槽车中加入惰性气体使得槽车内压力升高，与储罐形成压差进行卸料。此种方式需配备惰性气体系统，操作流程复杂，需要大量的惰性气体，浪费较大。
2.3氨压缩机卸氨
由于槽车向储罐卸料的过程中，随着槽车氨量的减少，其压力也不断下降，甚至影响卸料。因此用氨压缩机提高槽车内压力以保证将槽车内液氨全部顺利卸出。氨卸料压缩机通常为往复式压缩机，一用一备。用此种方式卸料完全，无浪费。
2.4工艺比较
总结：氨压缩机卸氨以操作方便、流程简单、安全可靠得到国内外广泛应用。
三、液氨输送方式选择
全压力储存液氨方式的温度一般为环境温度，中国的地域分布较广，南北温度差别较大，冬夏温差也很大，温度的波动导致储存压力的变化非常大，一般在环境温度高于-20℃时，储罐内压力大于0.1 MPa[2]，液氨可自流到氨蒸发器并在氨蒸发器内吸热蒸发为气氨。而在北方严寒地区冬季温度低于-20℃时储氨罐压力很低，无法满足液氨输送的需要，需要增设相关设备来解决，一般比较常见的工艺有液氨泵输送和部分气化增压输送两种方式。
3.1液氨泵输送
液氨泵为专门输送液氨的泵。为保证氨的不间断供应，液氨泵采用一用一备。通过泵将储罐内的液氨增压后输送至蒸发器进行气化，见图一。
3.2 部分气化增压输送
设置一台增压器，结构形式同蒸发器。从储罐底部引一路管线至增压器底部进料，经加热气化后的氨气再进入液氨储罐，提高了储罐的压力，则可通过管道输送至蒸发器进行气化，见图二。
3.3 工艺比较
总结：对于寒冷地区采用部分气化增压输送液氨既安全可靠又运行方便，值得推荐。
四、 液氨气化工艺选择
液氨通过蒸发器气化成为氨气，避免受蒸发器操作不稳定所影响，在蒸发器后设置氨气缓冲罐进行稳压，然后再通过氨气输送管线送到脱硝系统使用。 蒸发器上装有压力控制阀将氨气压力控制在一定范围，当出口压力达到过高时，则切断液氨进料。在氨气出口管线上装有温度检测器，当温度过低时切断液氨，使氨气至缓冲罐维持适当温度及压力；蒸发器和缓冲罐都装有安全阀，可防止设备压力异常过高而发生危险。
液氨蒸发所需要的热量主要有蒸汽加热、电加热和热水加热三种形式。
4.1蒸汽加热
此种蒸发器为盘管式加热器，筒体内设置盘管。筒体内为水浴，盘管内则通入液氨。将蒸汽从蒸发器底部通入筒体内水浴中，蒸汽经过喷嘴喷射与蒸发器内的水进行充分混合使得水温升高，为液氨气化成氨气提供热量。蒸发器筒体上设置了热水液位检测器，当液位低时打开进水阀，液位高时关闭进水阀，使筒体内的热水液位保持基本一致。蒸发器筒体上设置了热水温度检测器，水浴温度的高低与经蒸汽阀形成联锁，一保障筒体内的热水温度恒定。此种加热形式在富产蒸汽的厂里比较常用。
4.2电加热
此种蒸发器结构形式同蒸汽加热的，不同的是没有蒸汽喷嘴，而是设置了一个电加热器在蒸发器筒体底部。因为没有蒸汽喷嘴形成的气流与水浴混合，因此水浴的混合比上一种形式差。联锁形式也与上一种相同。此种加热形式在无富裕蒸汽和热水的厂里比较常用。
4.3热水加热
此种蒸发器结构形式同以上两种，只是，提供热源的热水不是蒸发器内部产生的水，而是通过热水循环泵把外部的热水打进蒸发器筒体内为液氨蒸发提供热量，需要的循环水量较大。此种蒸发器的控制形式与上两种不同，需要控制热水进入蒸发器的温度与流量，控制形式较为复杂，且运行费用较高，此种加热形式在富产循环热水的厂里比较常用。
4.4工艺比较
总结：可根据脱硝装置所处的厂区中富裕热源的类别来进行选择，采用最合适、节能、操作简单的方式进行加热。
五、结论
随着环保要求的提高，氮氧化物的排放标准将越来越严格，脱硝工程也达到前所未有的高峰期。作为最常用的脱硝还原剂，液氨的安全储存与气化工艺也将更受关注。笔者仅根据多年的工程设计经验在此提出几种方式供广大的设计人员参考。
参考文献：
[1]孙克勤、钟秦编著，火电厂烟气脱硝技术及工程应用，化学工业出版社， 2007
[2] 石油化学工业部化工设计院主编，氮肥工艺设计手册 理化数据分册.石油化学工业出版社，1977
【关键词】：SCR脱硝 液氨 储存 液氨泵 蒸发器
脱硝是指将烟气中的氮氧化物（NOx）还原成无毒的氮气（N2）和水（H2O），从而促使烟气中NOx大幅度净化的方法。SCR（选择性催化还原法）主要是在催化剂的作用下，将NOx还原成氮气（N2）和水（H2O）。目前SCR脱硝方式以其脱硝效率高、无二次污染的特点已成为目前国内外脱硝的主流技术[1]。作为脱硝常用的还原剂液氨的储存与气化工艺成为SCR脱硝行业的重要部分受到广泛关注。
液氨又称为无水氨，是一种无色液体。危险货物编号： 23003，属于具有腐蚀性的有毒液化气体，有强烈刺激性气味，极易气化为气氨，密度0.617g/cm3，沸点为-33.5℃，低于-77.7℃可成为具有臭味的无色结晶。与空气混合能形成爆炸性混合物，爆炸极限为15.7% ～ 27.4% （ 容积）。通常脱硝装置距离生产液氨的厂家都较远， 液氨的供应采用汽车槽车运输， 供应不及时， 就会影响脱硝装置的正常生产。因此脱硝装置必须储存足量的液氨 以保证装置的正常运行， 这已在许多建成的脱硝装置得到证明。脱硝液氨用量虽然不多，但防火防爆要求高，危害性很强，这就需要设置安全可靠的液氨储存、装卸设施，以确保原料供应，为脱硝装置的连续生产提供必要条件。
一、液氨储存工艺选择
液氨的储存方式较多，一般采用压缩、低温或两者结合的方法，而在脱硝工艺中最常采用的有两种储存工艺，即低温常压和常温压力储存。
1.1 低温常压
低温常压工艺，则是将液氨温度降至常压的温度下储存， 即将液氨温度降至-33.3℃下储存，不高于它的沸点，使得液氨对应的气相压力与大气压力相同或相近，从而可以采用常压容器装盛储存，以最大限度降低储罐投资， 此时液氨储罐压力仅3.5KPa， 设计压力为7.0KPa。
1.2常温压力储存
液氨常温压力储存工艺就是液氨在储存时的温度与环境相同或相近，按照TSG R0004 - 2009《固定式压力容器安全技术监察规程》中对常温储存液化气压力容器的设计压力的规定，取液氨储罐的设计温度为50℃，对应的设计压力为2. 16 MPaG。
1.3储存方式比较
脱硝工艺中液氨的两种储存工艺中： 低温常压储存设计压力低，设备钢材耗量少，可明显地节省设备投资。目前， 我国进口及国产的大型合成氨装置， 液氨储存绝大部分采用该流程， 许多天然气或煤气储存气化装置也采用此流程。但本储存方式的操作与维修复杂， 管理费用很高， 液氨罐体保冷复杂， 罐体应选用优质16MnR钢制造，进行严格施工。同时， 贮罐配有冷冻冰机经常开启， 耗电量大，对于液氨储存量较大的氨站装置来说， 其投资效果最佳。但是，脱硝工程中液氨的储量较小，采用低温常压储罐储存液氨能耗较高。而常温压力储存虽然设计压力高，设备钢材耗量多，但是在运行时操作简单，储罐的维护费用最节省，在脱硝设计中已成为主流工艺。
二、 液氨卸车方式选择
液氨槽车的卸车方案一般为利用地形差卸氨、惰性压缩气卸氨和氨压缩机御氨三种方式。
2.1地形差卸氨
将槽车停在高处，液氨储罐放置较低的位置，通过槽车与储罐的高差以及槽车内的氨气压力把液氨卸到储罐中。此种方式要求槽车的安放位置要高于储罐，在土建与结构上投入较大。且此种方式卸料在储罐内存量多而槽车存量少时由于储罐内的压力升高而不能将槽车内的液氨完全卸完。
2.2惰性压缩气卸氨
通过往槽车中加入惰性气体使得槽车内压力升高，与储罐形成压差进行卸料。此种方式需配备惰性气体系统，操作流程复杂，需要大量的惰性气体，浪费较大。
2.3氨压缩机卸氨
由于槽车向储罐卸料的过程中，随着槽车氨量的减少，其压力也不断下降，甚至影响卸料。因此用氨压缩机提高槽车内压力以保证将槽车内液氨全部顺利卸出。氨卸料压缩机通常为往复式压缩机，一用一备。用此种方式卸料完全，无浪费。
2.4工艺比较
总结：氨压缩机卸氨以操作方便、流程简单、安全可靠得到国内外广泛应用。
三、液氨输送方式选择
全压力储存液氨方式的温度一般为环境温度，中国的地域分布较广，南北温度差别较大，冬夏温差也很大，温度的波动导致储存压力的变化非常大，一般在环境温度高于-20℃时，储罐内压力大于0.1 MPa[2]，液氨可自流到氨蒸发器并在氨蒸发器内吸热蒸发为气氨。而在北方严寒地区冬季温度低于-20℃时储氨罐压力很低，无法满足液氨输送的需要，需要增设相关设备来解决，一般比较常见的工艺有液氨泵输送和部分气化增压输送两种方式。
3.1液氨泵输送
液氨泵为专门输送液氨的泵。为保证氨的不间断供应，液氨泵采用一用一备。通过泵将储罐内的液氨增压后输送至蒸发器进行气化，见图一。
3.2 部分气化增压输送
设置一台增压器，结构形式同蒸发器。从储罐底部引一路管线至增压器底部进料，经加热气化后的氨气再进入液氨储罐，提高了储罐的压力，则可通过管道输送至蒸发器进行气化，见图二。
3.3 工艺比较
总结：对于寒冷地区采用部分气化增压输送液氨既安全可靠又运行方便，值得推荐。
四、 液氨气化工艺选择
液氨通过蒸发器气化成为氨气，避免受蒸发器操作不稳定所影响，在蒸发器后设置氨气缓冲罐进行稳压，然后再通过氨气输送管线送到脱硝系统使用。 蒸发器上装有压力控制阀将氨气压力控制在一定范围，当出口压力达到过高时，则切断液氨进料。在氨气出口管线上装有温度检测器，当温度过低时切断液氨，使氨气至缓冲罐维持适当温度及压力；蒸发器和缓冲罐都装有安全阀，可防止设备压力异常过高而发生危险。
液氨蒸发所需要的热量主要有蒸汽加热、电加热和热水加热三种形式。
4.1蒸汽加热
此种蒸发器为盘管式加热器，筒体内设置盘管。筒体内为水浴，盘管内则通入液氨。将蒸汽从蒸发器底部通入筒体内水浴中，蒸汽经过喷嘴喷射与蒸发器内的水进行充分混合使得水温升高，为液氨气化成氨气提供热量。蒸发器筒体上设置了热水液位检测器，当液位低时打开进水阀，液位高时关闭进水阀，使筒体内的热水液位保持基本一致。蒸发器筒体上设置了热水温度检测器，水浴温度的高低与经蒸汽阀形成联锁，一保障筒体内的热水温度恒定。此种加热形式在富产蒸汽的厂里比较常用。
4.2电加热
此种蒸发器结构形式同蒸汽加热的，不同的是没有蒸汽喷嘴，而是设置了一个电加热器在蒸发器筒体底部。因为没有蒸汽喷嘴形成的气流与水浴混合，因此水浴的混合比上一种形式差。联锁形式也与上一种相同。此种加热形式在无富裕蒸汽和热水的厂里比较常用。
4.3热水加热
此种蒸发器结构形式同以上两种，只是，提供热源的热水不是蒸发器内部产生的水，而是通过热水循环泵把外部的热水打进蒸发器筒体内为液氨蒸发提供热量，需要的循环水量较大。此种蒸发器的控制形式与上两种不同，需要控制热水进入蒸发器的温度与流量，控制形式较为复杂，且运行费用较高，此种加热形式在富产循环热水的厂里比较常用。
4.4工艺比较
总结：可根据脱硝装置所处的厂区中富裕热源的类别来进行选择，采用最合适、节能、操作简单的方式进行加热。
五、结论
随着环保要求的提高，氮氧化物的排放标准将越来越严格，脱硝工程也达到前所未有的高峰期。作为最常用的脱硝还原剂，液氨的安全储存与气化工艺也将更受关注。笔者仅根据多年的工程设计经验在此提出几种方式供广大的设计人员参考。
参考文献：
[1]孙克勤、钟秦编著，火电厂烟气脱硝技术及工程应用，化学工业出版社， 2007
[2] 石油化学工业部化工设计院主编，氮肥工艺设计手册 理化数据分册.石油化学工业出版社，1977