畢德剛

（山東山大華特環(huán)保工程有限公司 山東 濟(jì)南 250014）

0 前言

在石灰石/石膏濕法脫硫系統(tǒng)中， 吸收塔漿液密度是比較重要的數(shù)據(jù)，它直接影響到系統(tǒng)的脫硫效率、脫硫劑的消耗、副產(chǎn)物的品質(zhì)乃至脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 吸收塔內(nèi)漿液的濃度一般控制在12-18%之間，密度數(shù)值各家脫硫公司相差不大，一般控制在1050-1150kg/m3之間。

1 吸收塔密度測(cè)量的主要方式

目前，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的脫硫系統(tǒng)使用過(guò)的吸收塔漿液密度測(cè)量方式主要有三種：

1.1 質(zhì)量流量計(jì)

在煙氣脫硫項(xiàng)目中應(yīng)用最廣的漿液密度測(cè)量?jī)x器是質(zhì)量流量計(jì)，其工作原理是，測(cè)量管在流體的作用下連續(xù)地以一定的共振頻率進(jìn)行振動(dòng)，振動(dòng)頻率隨流體的密度變化而改變，具有一定的規(guī)律性，因此共振頻率是流體密度的函數(shù)，通過(guò)測(cè)量管的共振頻率即可獲得流體的密度。

質(zhì)量流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是安裝和維護(hù)非常方便， 測(cè)量精度高， 可達(dá)到±3㎏/m3；可同時(shí)測(cè)量流量和密度，適應(yīng)性較強(qiáng)。

缺點(diǎn)是直接與測(cè)量漿液接觸，流量計(jì)易磨損，易腐蝕，實(shí)際應(yīng)用中必須采用合金材料，價(jià)格相對(duì)較高；長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，需定期校準(zhǔn)。 此外，由于內(nèi)部有振動(dòng)管，測(cè)量時(shí)易堵塞。

為了延長(zhǎng)質(zhì)量流量計(jì)的使用壽命，將漿液流速控制在1.5-2m/s 之間。

1.2 差壓變送器測(cè)密度

差壓變送器測(cè)密度是通過(guò)液體壓力計(jì)算公式△P=ρgh 來(lái)間接計(jì)算漿液的密度。 式中，△P 為從2 兩點(diǎn)間的差壓；g 為重力加速度；ρ 為漿液密度；h 為低壓側(cè)壓力取樣位置1 與高壓側(cè)壓力取樣位置2 的距離。 式中h 為固定值，因此根據(jù)這兩點(diǎn)間的壓力差即可推算出相應(yīng)的漿液密度。

差壓變送器一般選型為雙法蘭隔膜式(帶毛細(xì)管)。 差壓法測(cè)量漿液密度的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，耐磨耐腐蝕，適用于各種類型的吸收塔，價(jià)格較低。但是，它也有一些明顯的不足：（1）代表性差，所測(cè)密度只是吸收塔中有限范圍內(nèi)(壓力測(cè)量點(diǎn)1 與2 之間)的漿液密度，不能代表石膏排放泵出口處漿液的密度，因此需對(duì)所測(cè)密度進(jìn)行修正。（2）測(cè)量位置條件差。 如果壓力測(cè)量點(diǎn)距吸收塔攪拌器較近，則會(huì)受到攪拌器的干擾，導(dǎo)致壓力測(cè)量值波動(dòng)大，失去測(cè)量的意義；如果距攪拌器較遠(yuǎn)，儀器測(cè)量孔易被結(jié)晶物堵塞，即便采用伸入式法蘭，也難以保證長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。（3）測(cè)量誤差大。兩壓力測(cè)量點(diǎn)如果距離太近，則壓差很小，難以準(zhǔn)確測(cè)量，且易受干擾；如果距離太遠(yuǎn)，則兩點(diǎn)間的密度相差較大，不具備代表性。此外，溫度對(duì)密度的影響也很大，雖然有的測(cè)量系統(tǒng)中加入了溫度修正，但效果并不理想。

1.3 γ 射線放射吸收測(cè)量法

放射性密度計(jì)的測(cè)量原理是射線穿過(guò)物質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生衰減，衰減的程度取決于測(cè)量通道的管徑和物質(zhì)的密度，當(dāng)測(cè)量通道恒定時(shí)，衰減量是物質(zhì)密度的函數(shù)。 放射性密度計(jì)的儀器組件不接觸被檢測(cè)對(duì)象，對(duì)容器內(nèi)的物料密度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，特別適用于高溫、高壓、高腐蝕性、有毒、易燃以及強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境的密度測(cè)量，價(jià)格也比較便宜。用于脫硫系統(tǒng)時(shí)，由于放射性密度計(jì)安裝于漿液管之外，與漿液不直接接觸，安裝方便，維護(hù)量小，不會(huì)造成漿液的壓力損失。但是，放射性密度計(jì)也存在一些缺點(diǎn)，如測(cè)量信號(hào)與濃度不呈線性，管道內(nèi)壁結(jié)垢及磨損將引起測(cè)量誤差等。此外，實(shí)際應(yīng)用中，因放射性儀器審批程序繁瑣，并要對(duì)放射源進(jìn)行嚴(yán)格管理與檢查，故這類密度計(jì)只在早期的脫硫項(xiàng)目中有所應(yīng)用。

2 密度計(jì)安裝位置

目前，國(guó)內(nèi)大部分脫硫裝置的所采用質(zhì)量密度計(jì)和壓力變送器等大多為進(jìn)口設(shè)備，根據(jù)其安裝位置主要有以下幾種：

（1）放置在石膏排出泵出口管道，如圖1 所示。

圖1 安裝在石膏排出泵出口管道

安裝在石膏排出泵出口管道支管上的密度測(cè)量裝置為質(zhì)量密度計(jì)，這種布置方案工程案例較多，此種情況下石膏排出泵設(shè)2 臺(tái)，1 運(yùn)1 備。 石膏排出泵始終連續(xù)運(yùn)行，不需要脫水時(shí)石膏漿液通過(guò)閉路循環(huán)返回吸收塔。

該種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、管道不易堵塞，其不足是通過(guò)質(zhì)量密度計(jì)支管的管道流速不易控制，流速過(guò)高易質(zhì)量流量計(jì)磨損嚴(yán)重，流量過(guò)低會(huì)造成堵塞。

（2）放置在密度計(jì)給料泵出口管道上，如圖2 所示。

圖2 質(zhì)量流量計(jì)安裝在密度計(jì)給料泵出口管道

布置在單獨(dú)設(shè)置的密度計(jì)給料泵出口管道上的密度測(cè)量裝置也為質(zhì)量密度計(jì)，與布置在石膏排出泵出口管道不同，單獨(dú)設(shè)置的密度計(jì)給料泵在設(shè)計(jì)選型時(shí)已充分考慮了漿液在管道內(nèi)的流速。密度計(jì)給料泵同樣布置2 臺(tái)，1 用1 備， 從吸收塔底部引出的漿液經(jīng)過(guò)密度計(jì)后從吸收塔上部返回塔內(nèi)漿液池。

這種布置方式相對(duì)獨(dú)立，不收石膏脫水系統(tǒng)的制約，流經(jīng)密度計(jì)的介質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，避免了磨損嚴(yán)重或易堵塞等問(wèn)題的發(fā)生。 同時(shí)該測(cè)量方式與布置方式1 類似，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確穩(wěn)定。 其缺點(diǎn)是增加了密度計(jì)給料泵，增加的投資成本，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用也相應(yīng)增加。

圖3 質(zhì)量密度計(jì)安裝在循環(huán)泵出口管道

圖4 差壓密度計(jì)安裝在吸收塔側(cè)壁上

（3）密度計(jì)放置在循環(huán)泵出口管道上，如圖3 所示。

從任兩路循環(huán)泵 （運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的兩臺(tái)漿液循環(huán)泵，1 路使用1路備用）出口管道引出少許漿液通過(guò)密度測(cè)量裝置，該方式由上述兩種布置衍生出來(lái)的，同樣采用質(zhì)量密度計(jì)。 密度計(jì)及相關(guān)閥門組一般安裝在吸收塔平臺(tái)上方，便于操作。

這種布置方式可以使石膏排出泵間斷運(yùn)行而不影響密度測(cè)量，還可以控制引出的漿液量保證管內(nèi)介質(zhì)流速減少密度計(jì)的磨損。 該種測(cè)量方式簡(jiǎn)單、不需新增動(dòng)力設(shè)備、降低了投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。 其不足是減少了循環(huán)漿液量，但對(duì)整體脫硫效率影響不大。

（4）密度計(jì)安裝在吸收塔側(cè)壁上，如圖4 所示。

安裝在吸收塔側(cè)壁的密度測(cè)量裝置多為差壓式， 在吸收塔底部漿液池不同高度的位置分別開(kāi)孔， 將差壓變送器直接安裝在吸收塔管口上。 開(kāi)孔高度與吸收塔液位高度和攪拌型式有關(guān)， 通常情況下， 兩層開(kāi)孔高度一般取1m 和2m，且每個(gè)高度取2 組數(shù)值進(jìn)行比較計(jì)算出塔內(nèi)漿液密度。

這種測(cè)量方式布置簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，無(wú)動(dòng)力設(shè)備，總體投資較低，可廣泛應(yīng)用于中小型機(jī)組的脫硫裝置的吸收塔密度測(cè)量和石灰石（石灰）密度測(cè)量。 其缺點(diǎn)為測(cè)量數(shù)值受取樣位置限制， 測(cè)量結(jié)果容易受到攪拌器的干擾等。

3 結(jié)論

根據(jù)上述分析，無(wú)論采用哪種密度測(cè)量方式以及在各種不同的位置都可以測(cè)量出吸收塔的漿液密度。 一般情況下，在吸收塔上采用差壓式進(jìn)行密度測(cè)量為首選方式。 若采用質(zhì)量密度計(jì)，可首選安裝于循環(huán)泵出口管道上，其次為單獨(dú)設(shè)置密度計(jì)給料泵，或者選用布置在石膏排出泵出口管道上。 工程實(shí)施時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)布置等情況進(jìn)行選擇，充分考慮現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件限制、業(yè)主要求，并綜合考慮投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等方面。

當(dāng)采用質(zhì)量密度計(jì)時(shí)，可在密度前后管道設(shè)置節(jié)流孔板并留有足夠的直段，控制好通過(guò)質(zhì)量密度計(jì)的介質(zhì)流速，盡量減少磨損。在吸收塔上布置差壓式密度計(jì)時(shí)應(yīng)選取合理的方位和高度，保證所取漿液具有一定的代表性。 無(wú)論采用哪種密度測(cè)量方式，均應(yīng)設(shè)置密度計(jì)自動(dòng)沖洗裝置。

［1］周志祥，等，編著.火電廠濕法煙氣脫硫技術(shù)手冊(cè)[S].中國(guó)電力出版社，2006.

［2］郭東明，等，編著.脫硫工程技術(shù)與設(shè)備[S].北京化學(xué)工業(yè)出版社，2007.