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靜壓式密度測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

李龍?zhí)?br/>（廣東省粵電云河發(fā)電有限公司,廣東 云浮 527328）

摘 要：對(duì)目前燃煤發(fā)電廠濕法脫硫的吸收塔漿液密度的測(cè)量方法進(jìn)行分析，吸收其中的優(yōu)點(diǎn)，并在減少磨損、腐蝕和堵塞方面來(lái)設(shè)計(jì)新型的靜壓式密度測(cè)量裝置，其測(cè)量的精度滿足生產(chǎn)的要求，可以長(zhǎng)期連續(xù)使用，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：脫硫吸收塔；靜壓式密度測(cè)量裝置；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

0 引言

目前國(guó)內(nèi)的燃煤發(fā)電廠一般采用濕式石灰石-石膏法脫硫，吸收塔漿液的密度對(duì)脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行和脫硫效率有重要的影響，必須對(duì)漿液密度進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。脫硫過(guò)程中石灰石漿液與煙氣接觸后的漿液中含有：有硫酸根、亞硫酸根、氯離子、氟離子，另外含有石膏結(jié)晶，對(duì)測(cè)量漿液密度的儀表產(chǎn)生腐蝕。

1 概述

我廠2臺(tái)300MW的循環(huán)流化床燃煤機(jī)組的脫硫裝置采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，其吸收塔有3臺(tái)循環(huán)泵、攪拌系統(tǒng)采用脈沖懸浮攪拌方式，配置兩臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)。吸收塔漿液密度的測(cè)量使用科氏力密度計(jì)。在脈沖泵的出口母管旁引出1根支管，支管最后回到吸收塔。支管的水平段有4米長(zhǎng)，科氏力密度計(jì)水平安裝這條支管上。在機(jī)組投產(chǎn)1年內(nèi)，科氏力密度計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度較高，慢慢地出現(xiàn)測(cè)量不準(zhǔn)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)測(cè)量部件出現(xiàn)磨損。

2 測(cè)量漿液密度的方法分析

目前對(duì)于吸收塔石膏漿液密度的測(cè)量基本上有三種方法：一是放射性密度計(jì)，安裝方便，維護(hù)量小，但是，放射性密度計(jì)的缺點(diǎn)是測(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，另外，對(duì)放射性儀表的管理要求嚴(yán)格，要定期測(cè)試周圍的輻射性、有問(wèn)題要請(qǐng)專人來(lái)處理。二是采用科氏力密度計(jì)，測(cè)量精度高，由于該種形式的密度計(jì)對(duì)流量要求高，但實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)由于流速高，磨損非常大；同時(shí)由于使用過(guò)程中逐步磨損，測(cè)量的零點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)飄移，經(jīng)常出現(xiàn)測(cè)量不準(zhǔn)和備品備件頻繁損壞的現(xiàn)象，需要不斷的進(jìn)行校驗(yàn)和更換新的備品、維護(hù)成本極高。三是采用差壓法密度測(cè)量，優(yōu)點(diǎn)是安裝調(diào)試容易，耐磨耐腐蝕，成本較低。存在以下問(wèn)題：

（1）代表性差，所測(cè)密度只是吸收塔內(nèi)有限范圍內(nèi)；

（2）測(cè)量誤差大。攪拌器或脈沖泵和氧化風(fēng)量等的干擾，引起兩個(gè)壓力測(cè)量值波動(dòng)大，導(dǎo)致測(cè)量誤差大，采用濾波的方法來(lái)消除壓力變送器的輸出值的波動(dòng)，測(cè)量出的密度值的準(zhǔn)確度還是偏低。

3 靜壓式密度測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)

為了減少石膏漿液對(duì)測(cè)量裝置的磨損，考慮利用吸收塔漿液自重產(chǎn)生的壓力將漿液引到塔外的測(cè)量筒里，然后用毛細(xì)管壓力變送器測(cè)出測(cè)量筒里的漿液產(chǎn)生的壓力。根據(jù)公式ρ=P/gh，只要把h固定，通過(guò)測(cè)量漿液產(chǎn)生的靜壓力P，就可以算出漿液的密度。經(jīng)過(guò)分析，認(rèn)為采用靜壓式密度測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量會(huì)有較好的效果。設(shè)計(jì)的方案是：

（1）將吸收塔內(nèi)的漿液引到一個(gè)測(cè)量筒，再用壓力變送器在測(cè)量筒的底部測(cè)量整個(gè)測(cè)量筒里漿液產(chǎn)生的靜壓力。

（2）增加一套自動(dòng)沖水裝置，因?yàn)闈{液在測(cè)量筒里容易引起堵塞。

（3）使用氣液分離器來(lái)消除漿液里的氣泡。由于脫硫吸收塔內(nèi)的漿液在循環(huán)泵、脈沖泵或攪拌器、氧化風(fēng)機(jī)、吸收塔上部霧化區(qū)落下的漿液的影響，使得漿液有氣泡、波動(dòng)大。在使用靜壓式測(cè)量要考慮消除漿液的氣泡和波動(dòng)。用氣液分離器可以減少進(jìn)入測(cè)量筒中漿液的氣泡，用緩沖管可以減輕脈沖泵或攪拌器對(duì)漿液產(chǎn)生的波動(dòng)，提高毛細(xì)管壓力變送器測(cè)量的準(zhǔn)確性。

根據(jù)設(shè)計(jì)方案做出的靜壓式密度測(cè)量裝置如圖1所示。

圖1 靜壓式密度測(cè)量裝置設(shè)計(jì)圖

該裝置包括手動(dòng)隔離門、入口電動(dòng)門、沖洗電動(dòng)門、測(cè)量筒、毛細(xì)管壓力變送器、氣液分離器、漿液入口流量手動(dòng)調(diào)整門、漿液出口流量手動(dòng)調(diào)整門。

實(shí)際的施工方案：在脫硫吸收塔1米高的塔壁上開孔，安裝斜向連接管，按圖1所示，斜向連接管上連接設(shè)置吸收塔入口隔離門，連接斜向連接管的水平管段上安裝漿液入口電動(dòng)門，入口電動(dòng)門后安裝入口流量手動(dòng)調(diào)整門，入口電動(dòng)門和入口流量手動(dòng)調(diào)整門之間的管道上垂直方向連接的管道上沖洗電動(dòng)門，入口流量手動(dòng)調(diào)整門后的管道連接小氣液分離器，小氣液分離器上、下連接緩沖管，上面的緩沖管接入測(cè)量筒上部的大氣液分離器，下面的緩沖管連接在一個(gè)三通接頭上，三通接頭的一端連接測(cè)量筒，另一端連接漿液出口流量手動(dòng)調(diào)整門；測(cè)量筒上的氣液分離器的開孔，安裝排氣管，排氣管另一端通到集水坑；大氣液分離器的側(cè)面通溢流管，溢流管的另一端與出口流量手動(dòng)調(diào)整門出口的管道的三通接頭連起來(lái)，三通接頭的另一端通到集水坑；測(cè)量筒的下端安裝毛細(xì)管壓力變送器。

從吸收塔內(nèi)排出的漿液可自流至集水坑,當(dāng)集水坑內(nèi)漿液液位達(dá)到一定高度時(shí)，再通過(guò)電泵輸送轉(zhuǎn)移回吸收塔，避免了漿液外排造成的污染。

在脈沖泵或攪拌器工作時(shí)，漿液會(huì)產(chǎn)生氣泡，還有利用工藝水沖洗密度測(cè)量裝置時(shí)也會(huì)產(chǎn)生氣泡，氣泡對(duì)壓力測(cè)量的準(zhǔn)確性有影響。氣液分離器的作用是減少進(jìn)入測(cè)量筒中漿液的氣泡。先用小氣液分離器將進(jìn)入測(cè)量筒的漿液的氣泡分離出來(lái)，氣泡進(jìn)入大氣液分離器，最后通過(guò)排氣管排走。

4 定期沖洗程序的設(shè)計(jì)

由于漿液在測(cè)量裝置里會(huì)引起堵塞，所以要定期沖洗。通過(guò)在DCS系統(tǒng)上設(shè)置的自動(dòng)沖洗程序，每1個(gè)小時(shí)沖洗一次，每次1分鐘。沖洗過(guò)程，先關(guān)閉入口電動(dòng)門，同時(shí)保持現(xiàn)在漿液密度的測(cè)量值，打開沖洗電動(dòng)門,1分鐘后關(guān)閉沖洗電動(dòng)門，然后打開入口電動(dòng)門，延時(shí)1分鐘后恢復(fù)漿液密度的測(cè)量值為實(shí)時(shí)值。

5 修正值的確定

使用密度測(cè)量裝置時(shí)，利用漿液入口流量手動(dòng)調(diào)整門和漿液出口流量手動(dòng)調(diào)整門的開度，使?jié){液充滿整個(gè)測(cè)量筒，然后從溢流管流出。由于是憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)調(diào)整，漿液在大氣液分離器里的液面會(huì)有微小的偏差，那么所測(cè)量的液柱的高度就會(huì)有偏差，所以要進(jìn)行修正。修正值的確定方法如下：在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，要求化學(xué)化驗(yàn)人員每個(gè)小時(shí)從漿液出口流量手動(dòng)調(diào)整門的排出口取樣一次，共取樣24次，將每次化驗(yàn)出來(lái)的結(jié)果ρ1分別與DCS上對(duì)應(yīng)時(shí)間的結(jié)果ρ2對(duì)比，利用公式Δ=ρ1—ρ2，分別算出24個(gè)Δ，將24個(gè)Δ加起來(lái)和除以24，得出的Δ＇就是修正值，實(shí)測(cè)值加上修正值Δ＇，就是吸收塔漿液的實(shí)時(shí)密度值。

6 測(cè)量裝置材料的選用

在以上的設(shè)計(jì)里，已有針對(duì)性的解決了管路的堵塞，要從材料上加強(qiáng)防腐功能。密度測(cè)量裝置所有管路、測(cè)量筒等使用碳鋼，并經(jīng)過(guò)防腐處理，以減少吸收塔漿液的腐蝕。如果所有材料使用不銹鋼，那就最好，只是制造成本會(huì)提高。

7 結(jié)語(yǔ)

將靜壓式密度測(cè)量裝置應(yīng)用在火力發(fā)電廠的脫硫吸收塔的漿液密度測(cè)量上，其測(cè)量誤差范圍是±8kg/m3, 其測(cè)量精度可達(dá)到0.7%,可以長(zhǎng)期連續(xù)使用，完全可以滿足生產(chǎn)的要求，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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