姜 山 劉天愛 彭光鋒 周傳杰

（國能長源漢川發(fā)電有限公司，湖北 漢川 431614）

火力發(fā)電作為我國電力生產(chǎn)的主要方式之一，同時是電力供應(yīng)環(huán)節(jié)的重要內(nèi)容之一，對我國電力事業(yè)的發(fā)展以及廣大電力用戶的用電需求滿足，均有著十分重要的作用和影響[1]。結(jié)合當前我國火力發(fā)電廠的生產(chǎn)與運行實際情況，一般多采用石灰石- 石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)對火電廠燃煤發(fā)電中的煙氣進行有效處理，脫硫吸收塔內(nèi)漿液密度控制合理，能夠有效利用石灰石粉脫硫劑、確保石膏漿液品質(zhì)、大大降低循環(huán)泵、石膏泵、攪拌器電耗和磨損，從而有效降低石灰石粉用量，降低電耗，提高脫硫效率，實現(xiàn)節(jié)能減排。

1 原有密度計基本概況

1.1 基本原理

漢川電廠4 臺330MW 機組脫硫吸收塔漿液密度計采用周期取樣差壓測量原理密度計，其通過周期性自動提取吸收塔漿液的方式將吸收塔漿液充入豎直安裝的漿液測量管道中，再由安裝在測量管道固定高度差的兩臺膜片式壓力變送器測量兩點間的壓力值，根據(jù)如下公式最終計算得出漿液密度。

如圖1 所示密度計原理圖，通過周期取樣，將吸收塔的脫硫漿液引入到測量筒，通過兩臺膜片式壓力變送器測量被測漿液不同液位，液位分別為h1 和h2 的壓強，液位間距H 為0.5m，測得的壓力分別為P1 和P2。

圖1 密度計原理圖

ρ：為密度；

g：為地球重力加速度，取9.8；

h：為測量點液位。

通過測量被測漿液靜止狀態(tài)下的壓強計算密度，避免了在吸收塔或流動管路上安裝壓力變送器測量值受動壓影響，完全滿足公式P =ρgh 要求的物理條件，完成漿液密度的精確測量。

1.2 安裝結(jié)構(gòu)圖及工作方式

密度計施工圖如圖2 所示，安裝結(jié)構(gòu)圖如圖3 所示，工作過程如下：首先打開漿液取樣門氣動閥1，待測量筒上部壓力變送器感受到壓力后，控制柜內(nèi)PLC 發(fā)出指令漿液滿足要求后關(guān)閉氣動閥1，PLC 通過內(nèi)部程序根據(jù)測得的兩個壓力值計算漿液密度值，然后打開漿液排放閥氣動閥3，排出測量筒內(nèi)的漿液，延時一段時間后關(guān)閉氣動閥3，打開沖洗水閥氣動閥2，待測量筒上部壓力變送器感受到壓力后，控制柜內(nèi)PLC 發(fā)出指令沖洗水滿足要求后關(guān)閉氣動閥2，然后打開氣動閥3，排出測量筒內(nèi)的沖洗水，延時一段時間后關(guān)閉氣動閥3，然后重復(fù)進行下一周期測量[2]。

圖2 密度計施工圖

圖3 密度計安裝結(jié)構(gòu)圖

1.3 密度計存在的問題

漢川電廠4 臺330MW 機組脫硫吸收塔漿液密度先后使用過吸收塔壁壓力變送器法和E+H 質(zhì)量流量計法，但隨著超低排放改造，脫硫吸收塔漿液液位由9m 左右提高到15m 左右，過高的吸收塔液位導致底部質(zhì)量密度計取樣管的漿液流速加劇，過大的流速加劇了質(zhì)量密度計的磨損，通過加裝手動門減小流速又會導致取樣管的堵塞，維護成本較大，最后選擇周期取樣差壓測量原理漿液密度計，在使用中效果較好，但是存在壓力變送器膜片與漿液直接接觸導致膜片容易磨損，變送器測量精度容易受漿液溫度影響的問題。

1.3.1 壓力變送器法，將壓力變送器安裝在吸收塔壁測量漿液密度，塔內(nèi)存在氧化風氣泡和漿液自身起泡工況，并且吸收塔內(nèi)也存在因攪拌器和循環(huán)泵引起的動壓問題，這兩種因素都會影響漿液密度測量的準確度[3]。

1.3.2 質(zhì)量流量計存在堵塞和磨損問題，不能穩(wěn)定投運，需要長期資金投入[4]。

1.3.3 周期取樣差壓測量原理漿液密度計，該密度計運行穩(wěn)定，測量準確。經(jīng)分析其工作原理，它能夠?qū){液靜置穩(wěn)定，使?jié){液達到靜態(tài)條件時，再進行壓強的測量，然后換算漿液密度，該測量方案避開了漿液起泡和動壓對密度測量的影響，測量方案是嚴謹?shù)腫5-6]，測量數(shù)據(jù)準確是必然的，但存在壓力變送器膜片與漿液直接接觸導致膜片容易腐蝕磨損，變送器測量精度容易受漿液溫度影響的問題。

漢川電廠4 臺330MW 機組密度計還是參入脫硫吸收塔漿液液位計算的重要參數(shù)，通過在距離吸收塔塔底1.7m 處均勻分布的三臺A、B、C 壓力變送器來測得三個壓力值，DCS 通過三個壓力值和漿液密度值進行邏輯運算后三選二得到脫硫吸收塔漿液液位。邏輯圖如圖4 所示，通過漿液密度和脫硫吸收塔液位曲線可知，漿液密度測量準確性是脫硫吸收塔液位值準確的重要因素，針對密度計存在的問題急需優(yōu)化。

圖4 吸收塔液位計算邏輯圖

2 密度計優(yōu)化方案

2.1 基本原理

為了解決周期取樣差壓測量原理漿液密度計壓力變送器膜片與漿液直接接觸導致的膜片腐蝕磨損問題，提出一種優(yōu)化方案，通過將兩臺膜片壓力變送器更換為一臺差壓變送器，并通過增加兩臺氣動沖洗水閥門和脈沖管取樣的形式，徹底解決壓力變送器膜片與漿液直接接觸導致膜片容易腐蝕磨損，變送器測量精度容易受漿液溫度影響的問題?；驹砣鐖D5 所示。

圖5 密度計優(yōu)化原理圖

通過差壓P、液位間距h、重力加速度g 計算得到漿液密度。

液位間距h 為0.5m，測得的差壓為P，重力加速度g為9.8。

根據(jù)液體壓強公式：P=ρgh

得出：ρ=P/4.9

以上公式中：

P：高度差h 間漿液壓差；

ρ：為液體密度；

g：為地球重力加速度；

h：為差壓變送器高低壓取樣點間距。

2.2 施工圖、安裝結(jié)構(gòu)圖及工作方式

施工圖、安裝結(jié)構(gòu)圖如圖6、圖7 所示，工作過程：首先關(guān)閉氣動閥3，打開氣動閥5、6，待差壓變送器感受到壓力后，控制柜內(nèi)PLC 發(fā)出指令漿液滿足要求后關(guān)閉氣動閥4、5、6，PLC 通過內(nèi)部程序根據(jù)測得的差壓變送器值計算漿液密度值，然后打開漿液排放閥氣動閥3，打開氣動閥2 沖洗取樣閥門和管道，延時10 秒后關(guān)閉氣動閥1，打開氣動閥4，沖洗水沖洗測量筒并關(guān)閉閥門3，控制柜內(nèi)PLC 根據(jù)測量沖洗水的密度值自動判斷測量筒沖洗干凈后關(guān)閉閥門2，并打開閥門3 排出測量筒的沖洗水，然后重復(fù)進行下一周期測量。

圖6 優(yōu)化后密度計施工圖

圖7 優(yōu)化后密度計安裝結(jié)構(gòu)圖

由施工圖、結(jié)構(gòu)圖及工作方式可以看出優(yōu)化后的密度計在原有密度計的基礎(chǔ)上增加了兩臺氣動閥5、6，和一臺差壓變送器，取消了兩臺膜片式壓力變送器，閥門5、6 的管道與差壓變送器的高低壓側(cè)采用三通連接，密度計工作時，差壓變送器高低壓側(cè)取樣脈沖管里面是通過沖洗水來傳導固定高度間距吸收塔內(nèi)漿液的壓力值，這樣既測量了壓力值也避免了差壓變送器與脫硫漿液直接接觸腐蝕變送器的可能，為了避免密度計工作時，脫硫漿液向沖洗水滲透與差壓變送器直接接觸的可能，采用脈沖管取樣U 型彎向上取樣的方式來進行優(yōu)化，因為取樣口漿液密度肯定大于脈沖管里傳導壓力的沖洗水，所以漿液不會向上移動滲透沖洗水。

3 優(yōu)化效果

經(jīng)過現(xiàn)場實際測量和人工取樣對比發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后的密度計測量準確性提高了10%，差壓變送器的使用壽命提高到一個大修周期，密度計的準確測量對與漢川電廠單臺330MW 燃煤火電機組，漿液密度每降低49kg/m3，漿液循環(huán)泵、石膏泵、攪拌器，漿液地坑泵節(jié)電降低廠用電率0.0089，按照機組利用5000 小時計算，因優(yōu)化后測量準確性提高10%，單臺機組每年可節(jié)電21 萬kW·h，按照0.3 元一度電計算，每年單臺機組可節(jié)約用電6.5 萬元，加上提高密度計變送器使用壽命和減小維護量，采用優(yōu)化后的密度計每臺機組可節(jié)約成本8 萬元，漢川電廠4 臺330MW 燃煤火電機組因采用該密度計優(yōu)化方案每年可節(jié)省成本近32 萬元，在降低電耗，提高脫硫效率的同時，實現(xiàn)節(jié)能減排。

4 結(jié)論

實踐證明，該優(yōu)化方案具有較強的使用價值，通過在原來周期取樣差壓測量原理漿液密度計的基礎(chǔ)上進行技術(shù)改造和優(yōu)化，將密度計的測量準確性提高了10%，大大降低了石灰石的使用量及循環(huán)泵、石膏泵、攪拌器、漿液地坑泵電耗和磨損。