第４２卷第２４期 ２０１４年１２月 广州化工 Ｖｏ１．４２ Ｎｏ．２４ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｄｅｃ．２０１４ 火力发电厂脱硝氨区防雷设计 莘守亮 （中国华电工程（集团）有限公司，北京 １００１６０） 摘 要：脱硝氨区是火力发电厂的一个化工车间，是火电厂的新设施之一，电力行业设计、运行管理技术人员对氨区防雷 设施认识上有偏差。就氨区防雷设计依据的石化和建筑防雷规范详细论述，并结合多个实施项目经验对氨区防雷设计提出指导性 建议，供设计和运行管理工程技术人员借鉴参考。 关键词：火力发电厂；防雷设计；脱硝；氨区 中图分类号：ＴＭ６２１．７ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００１—９６７７（２０１４）０２４—０２１８—０２ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｏｓｓｉｌ Ｆｉｒｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ Ｆｌｕｅ Ｇａｓ Ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ Ａｍｍｏｎｉａ Ａｒｅａ ＸＩＮ Ｓｈｏｕ－ｌｉａｎｇ （Ｃｈｉｎａ ＨｕａＤｉａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１６０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ ａｍｍｏｎｉａ ａｒｅａ ｗａｓ ａ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｆ ｆｏｓｓｉｌ ｆｉｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ，ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗ ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ．Ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｄｅｓｉｇｎ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｗｅｒｅ ｂｉａｓｅｄ ｆｏｒ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ａｍｍｏｎｉａ ａｒｅａ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ．Ｔｈｅ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｄｅ ｏｆ ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ ａｍｍｏｎｉａ ａｒｅａ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｓｏｍｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｏｎ ａｍｍｏｎｉａ ｉｎ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ ｇｕｉｄｉｎｇ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ，ａｎｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｏｓｓｉｌ ｆｉｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ；ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ；ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ；ａｍｍｏｎｉａ ａｒｅａ． 近几年来，我国大气质量问题凸显，大气治理工作亟待大 力推进，环保节能成为我国电力工业改造的重要方向，随着国 家环保监管力度的加大，环境保护部颁布了《火电厂大气污染 物排放标准》（ＧＢ１３２２３—２０１ １），大气排放标准更加严格，大 笔者结合多年来多个已完工脱硝项目氨区防雷设计经验， 对氨区防雷设计及依据的石化、电力、建筑行业的防雷、防火 方面的规范进行详细论述。供同行借鉴参考。 部分现有火力发电机组面临加装烟气脱硝装置的改造。 脱硝氨区的设置，相当于火电厂的一个化工车间，对于火 电厂来说是个新设施，火电设计、运行、管理技术人员对氨区 的防雷设施认识上不足，有的参照火电厂氢站防雷对待，有的 重视不足，不做防雷措施。 １ 脱硝氨区的危险级别 火电厂烟气脱硝一般采用选择性催化还原工艺，还原剂采用 氨气，喷入反应器烟道的氨气为空气稀释后的含５％左右氨气的混 合气体，储存形式是液氨，液氨储量应能满足全部脱硝系统不少 于５天的正常消耗量，液氨、氨气的危险性物Ｉ生表如表１。 表１ 危险性物料主要物性表 Ｔａｂｌｅ １ ｈａｚａｒｄｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌ ｍａｉｎｌｙ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｔａｂｌｅ 《石油化上企业设计防火规范》（ＧＢ ５０１６０—２００８）３．０．２ 条及条文说明：液氨属于乙Ａ类火灾危险液体，氢气属于甲类 火灾危险气体。 《建筑设计防火规范》 （ＧＢ ５００１６—２００６） ３．１．２条及条文说明：氨属于乙２类火灾危险物质，氢气属于 甲２类火灾危险气体。《氢气站设计规范》（ＧＢ ５０１７７—２００５） １．０．３条、《火力发电厂与变电所设计防火规范》（ＧＢ ５０２２９— ２００６）３．０．３条制氢站属于甲类火灾危险。 从火灾危险类别角度分析，脱硝氨区属于乙类火灾危险类别， 作者简介：莘守亮（１９７１一），男，高级工程师，国家注册电气工程师，从事电力工程电气设计及技术的研究。 第４２卷第２４期 莘守亮：火力发电厂脱硝氨区防雷设计 ２１９ 而制氢站属于甲类火灾危险类别，二者的防雷接地要求也不同。 ２ 脱硝氨区的防雷接地有关规范要求 氨罐应采取防静电措施，氨罐的防雷接地装置可兼作防静 电接地装置。 液氨卸载场所用于跨接的防静电接地装置，宜采用能检测 接地状况的防静电接地仪器。 ２．１ 《火力发电厂烟气脱硝设计技术规程》（ＤＬ／Ｔ 移动式的接地连接线，采用绝缘附套导线，接地装置通过 ５４８０－２０１３）… 防爆开关与装卸设施相连。 ７．３．２液氨卸料、储存及氨气制备区域的防雷应采用独立 按照１４．３．１３条，氨区大１＇３＃Ｉ－应设消除人体静电装置。 避雷针保护，并应采取防止雷电感应的措施。接地材质应考虑 氨罐区的防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、 相应的防腐措施。 保护接地及信息系统的接地等，宜共用接地装置，其接地电阻 ２．２《石油化工企业设计防火规范》（ＧＢ ５０１６０— ２００８】 不应大于４ｎ。 按照９．２．２条，脱硝氨罐顶板厚度大于４ ｍｍ，设置防雷接 ３．２《交流电气装置的接地设计规范》（ＧＢ／Ｔ ５００６５— 地，可不设避雷针、线保护。 按照９．２．３条，属于乙类的液氨的钢罐必须设防雷接地， 可不设避雷针、线。 ２．３ 《石油化工装置防雷设计规范》（ＧＢ ５０６５０— ２０１ １ １［。 ５．５．１金属罐体应做防直击雷接地，接地点不应少于２处， 并应沿罐体周边均匀布置，引下线的间距不应大于１８ ｉｎ。每根 引下线的冲击接地电阻不应大于１０ ｎ。 ５．５．２储存可燃物质的储罐，其防雷设计应符合下列规定： （１）钢制储罐的罐壁厚度大于或等于４ ｍｍ，在灌顶装有带 阻火器的呼吸阀时，应利用罐体本身作为接闪器； （２）钢制储罐的罐壁厚度大于或等于４ ｍｍ，在灌顶装有无 阻火器的呼吸阀时，应在灌顶装设接闪器，且接闪器的保护范 围应符合本规范５．１１．２条的规定； ５．５．３浮顶储罐（包括内浮顶储罐）应利用罐体本身作为接闪 器，浮顶与罐体应有可靠的电气连接。浮顶储罐的防雷设计应按 现行国际标准《石油库设计规范》ＧＢ５００７４的有关规定执行。 ２．４ 《石油库设计规范》（ＧＢ ５００７４－２００２） 按照１４．２．１、１４．２．２钢油罐必须做防雷接地，钢油罐接地 点沿油罐周长的问距，不宜大于３０ ｍ，接地点不应少于２处， 接地电阻不宜大于１０ Ｑ。 按照１４．２．３条，地上固定顶钢油罐的顶板厚度大于４ ｍｍ 时，不应装设避雷针。 按照１４．２．４条，储存可燃油品的钢油罐，不应装设避雷针 （线），但必须做防雷接地。 按照１４．２．１２条，氨罐顶棚的防雷，在平均雷暴１３大于 ４０ ｄ／ａ的地区，顶棚宜装设避雷带（网）防直击雷。避雷带（网） 的引下线不应少于２根，其间距不应大于１８ Ｉｎ。 进出氨罐区的金属管道、电缆的金属外皮或架空电缆金属 槽，在氨罐区外侧应做１处接地，接地装置宜与保护接地装置 及防感应雷接地装置合用。 按照１４．２．１３条，卸载液氨的鹤管和卸载栈桥（站台）的防 雷，属于露天装卸油作业，可不装设避雷针（带）。 ２．５《交流电气装置的接地设计规范》（ＧＢ／Ｔ ５００６５— ２０１ １）ｒ５］ 按照４．５．１—３条，发电厂有爆炸危险且爆炸后可能波及发 电厂内主设备或严重影响发供电的建构筑物，应采用独立避雷 针保护，并应采取防止雷电感应的措施。露天贮罐周围应设置 闭合环形接地装置，接地点不应小于两处，接地点间距不应大 于３０ ｎｌ，接地电阻不应超过３０ Ｑ，无独立避雷针的露天贮罐 不应超过１０ Ｑ。 ３脱硝氨区的防静电接地有关规范要求 ３．１ 《石油库设计规范》（ＧＢ ５００７４—２００２） ２０１ １）［５ ３ 按照４．５．２条，发电厂液氨贮罐、卸载台、管道、鹤管、 套筒等应设置防静电接地的接地位置，接地导体（线）、接地极 布置方式等，应符合下列要求： 管道及金属桥台，应在其始端、末端、分支处，以及每隔 ５０ ＩＸＩ处设防静电接地，鹤管应在两端接地；平行或交叉管道当 净距小于１００ ｍｍ时应每隔２０ ｍ用金属线跨接； 阀门、法兰、弯头等管道连接处，当不能保持良好电气连 接时，应跨接。跨接线可采用直径不小于８ ｍｍ的圆钢； 液氨车应设置防静电临时接地卡。 ４脱硝氨区的防雷接地设计总结 自２００６年至今，华电工程已实施完成六十多项火电厂烟 气脱硝（含氨区）项目，目前在建多个火电厂烟气脱硝项目，在 最早期的望亭３＃和黄石１０＃机脱硝氨区设置了３０ ｍ高独立避雷 针，其他项目大部分未设置独立避雷针，按照石化行业规范采 用防雷接地和防静电接地措施。广西贵港电厂因属于雷电活动 特殊强烈地区，设计考虑在脱硝氨区设置独立避雷针保护。 笔者认为：一般情况，火电厂脱硝氨区按照有关规范做防 雷接地和防静电接地，可不设置独立避雷针保护。雷电活动特 殊强烈地区（平均年雷暴１３数超过９Ｏ的地区及根据运行经验 雷害特殊严重的地区）的火电厂脱硝氨区，应设置独立避雷针 做防直击雷保护。 ２０１４年４月１日起实施的《火力发电厂烟气脱硝设计技术 规程》（ＤＬ／Ｔ５４８０—２０１３），明确规定“液氨卸料、储存及氨气 制备区域的防雷应采用独立避雷针保护，并应采取防止雷电感 应的措施”。为电力行业推荐标准，火力发电厂烟气脱硝工程 的氨区应按照该规程要求设置独立避雷针做防雷保护。 参考文献 ［１］ 国家能源局．ＤＬ／Ｔ５４８０—２０１３火力发电厂烟气脱硝设计技术规程 ［ｓ］．北京：中国计划出版社，２０１４． ［２］住建部．ＧＢ５０１６０—２００８石油化工企业设计防火规范［ｓ］．北京：中 国计划出版社，２００９． ［３］建设部．ＧＢ５００７４—２００２石油库设计规范［ｓ］．北京：中国计划出版 社，２００３． ［４］ 住建部．ＧＢ５０６５０—２０１１石油化工装置防雷设计规范［ｓ］．北京：中 国计划出版社，２０１１． ［５］住建部．ＧＢ／Ｔ５００６５—２０１１交流电气装置的接地设计规范［ｓ］．北 京：中国计划出版社，２０１２． ［６］ 建设部．ＧＢ５０２２９—２００６火力发电厂与变电所设计防火规范［ｓ］．北 京：中国计划出版社，２００７． ［７］住建部．ＧＢ５００５７—２０１０建筑物防雷设计规范［ｓ］．北京：中国计划 出版社，２０１１．