VEGA液位計(jì)在石灰石制漿系統(tǒng)中的應(yīng)用淺析

劉彬彬

（神華廣東國(guó)華粵電臺(tái)山發(fā)電有限公司，廣東 江門529228）

0 引言

國(guó)華臺(tái)山電廠一期共5套石灰石漿液制備系統(tǒng)，其中1、2號(hào)制漿系統(tǒng)采用進(jìn)口設(shè)備一體化設(shè)計(jì)，循環(huán)箱及漿液箱液位計(jì)采用德國(guó)E＋H分體式液位計(jì)，一直以來運(yùn)行穩(wěn)定。由于3、4、5號(hào)制漿系統(tǒng)工藝不同于1、2號(hào)制漿系統(tǒng)，加之備件成本原因并未在3、4、5號(hào)制漿系統(tǒng)采用同型號(hào)的液位計(jì)，而是采用VEGA液位計(jì)，因此使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)液位計(jì)死機(jī)和跳變等情況，影響漿液制備效率和品質(zhì)。

1 石灰石制漿系統(tǒng)工藝流程

臺(tái)山電廠一期5臺(tái)機(jī)組采用石灰石濕法脫硫工藝，每套脫硫系統(tǒng)配置一套石灰石制漿系統(tǒng)。制漿原料為粒徑小于20 mm的石灰石塊，直接由卡車?yán)浆F(xiàn)場(chǎng)，不需要破碎。制漿系統(tǒng)整體工藝流程如圖1所示。

圖1 制漿系統(tǒng)整體工藝流程圖

2 應(yīng)用實(shí)例

臺(tái)山電廠一期3、4、5號(hào)石灰石制漿系統(tǒng)循環(huán)箱和漿液箱在投產(chǎn)后安裝德國(guó)VEGASON 61超聲波液位計(jì)。VEGA超聲波液位計(jì)測(cè)量原理：通過探頭發(fā)射10～70 k Hz頻率范圍的超聲波，超聲波遇到被測(cè)介質(zhì)后反射回來被探頭接收。超聲波以聲波速度傳播，從聲波發(fā)出到反射聲波接收的時(shí)間與探頭到被測(cè)介質(zhì)表面的距離成正比。運(yùn)行期間液位計(jì)經(jīng)常出現(xiàn)跳變和死機(jī)等情況，其原因有：（1）循環(huán)箱內(nèi)設(shè)有攪拌器，罐內(nèi)液面攪動(dòng)太大，影響液位計(jì)工作；（2）循環(huán)箱直徑較小，導(dǎo)致液位計(jì)安裝位置不能遠(yuǎn)離攪拌器，同時(shí)安裝位置又太靠近箱壁，不符合液位計(jì)的安裝規(guī)范；（3）循環(huán)箱內(nèi)漿液溫度過高（40～45℃），導(dǎo)致箱體內(nèi)部出現(xiàn)大量攜帶石灰石漿液的蒸汽附著在探頭上的問題，影響測(cè)量；（4）循環(huán)箱內(nèi)有3塊擾流板，當(dāng)液位低到露出擾流板位置時(shí)影響液位測(cè)量。

針對(duì)上述問題，筆者從工藝上做了以下幾方面改進(jìn)：（1）在循環(huán)箱內(nèi)加裝引流管，減小液面擾動(dòng)；（2）將液位移到攪拌器橫梁中間，距管壁35 cm處，開一個(gè)30 mm×30 mm的方孔進(jìn)行液位計(jì)安裝；（3）抬高液位計(jì)法蘭位置，將液位計(jì)探頭暴露在空氣中，減小蒸汽影響。

運(yùn)行一段時(shí)間后觀察，液位計(jì)跳變情況大大減少，基本克服了安裝位置不合理及攪拌器等因素的影響，但還是不能從根本上解決高溫蒸汽攜帶石灰石漿液臟污探頭的問題，同時(shí)擾流板影響也未消除。班組通過對(duì)液位計(jì)進(jìn)行定期清洗和重啟液位計(jì)來保證液位計(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確性，每臺(tái)液位計(jì)每月進(jìn)行一次定期維護(hù)，3臺(tái)液位計(jì)每月需進(jìn)行3次維護(hù)，工作量大，而且在每次工作之前需要投退保護(hù)或停球磨機(jī)處理。制漿系統(tǒng)屬于公用系統(tǒng)，隨著國(guó)家日益嚴(yán)格的環(huán)保運(yùn)行要求，循環(huán)箱液位計(jì)的測(cè)量狀態(tài)已經(jīng)不能滿足長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的要求。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)VEGASON 61超聲波液位計(jì)發(fā)射頻率不夠，信號(hào)發(fā)射角度較大，在被測(cè)量罐體較小、內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的工況下測(cè)量不穩(wěn)定，而且長(zhǎng)期運(yùn)行在高溫環(huán)境下液位計(jì)易出現(xiàn)死機(jī)的情況。

鑒于循環(huán)箱液位作為石灰石制漿系統(tǒng)重要的控制參數(shù)和循環(huán)箱攪拌器保護(hù)條件，決定將原來超聲波液位計(jì)更換為發(fā)射角度更小和發(fā)射強(qiáng)度更強(qiáng)的新型VEGAPULS 68喇叭口雷達(dá)液位計(jì)。雷達(dá)液位計(jì)采用發(fā)射—反射—接收的工作模式，其天線發(fā)射出電磁波，這些電磁波經(jīng)被測(cè)對(duì)象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發(fā)射到接收的時(shí)間與到液面的距離成正比，關(guān)系式為：式中，D為雷達(dá)液位計(jì)到液面的距離；C為光速；T為電磁波運(yùn)行時(shí)間。

喇叭口雷達(dá)液位計(jì)特點(diǎn)：（1）整體化設(shè)計(jì)，無活動(dòng)部件，耐磨損，使用壽命長(zhǎng)；（2）雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量時(shí)發(fā)出的電磁波能夠穿過真空，無需傳輸介質(zhì)，具有不受大氣、蒸汽、槽內(nèi)揮發(fā)霧影響的特點(diǎn)；（3）操作調(diào)試方便，可用專用調(diào)試模塊和計(jì)算機(jī)連接；（4）具有虛假波的學(xué)習(xí)功能，排除虛假回波干擾；（5）發(fā)射功率強(qiáng)，發(fā)射角度小，微導(dǎo)電介質(zhì)都能反射雷達(dá)波，基本可以測(cè)量所有介質(zhì)；（6）探頭耐高溫、酸堿，適用于多種惡劣環(huán)境。

為避免高溫蒸汽長(zhǎng)時(shí)間熏蒸和石灰石漿液附著的影響，對(duì)3、4、5號(hào)球磨機(jī)循環(huán)箱液位計(jì)加裝在線吹掃裝置，使循環(huán)箱熱蒸汽從溢流管排出，減少干擾。具體加裝方案如下：通過加裝液位計(jì)密封裝置將液位計(jì)與循環(huán)箱罐體連接部分密封，從球磨機(jī)房0 m雜用氣手動(dòng)門后分別引一路10 mm吹掃氣源管接到3、4、5號(hào)球磨機(jī)循環(huán)箱液位計(jì)處。吹掃氣源管路上裝吹掃手動(dòng)門和減壓過濾器以控制吹掃氣壓在50～80 kPa范圍內(nèi)，流量控制在1.0～1.5 L/min范圍內(nèi)，以確保吹掃壓力和流量不影響雜用氣使用。同時(shí)在球磨機(jī)房0 m雜用氣手動(dòng)門后末端管路上再加裝一個(gè)DN25 mm的手動(dòng)門，保證球磨機(jī)0 m雜用氣隨時(shí)可用。加裝在線吹掃裝置前后運(yùn)行效果如圖2、圖3所示。

加裝在線吹掃裝置后通過DCS和PI系統(tǒng)曲線觀察，液位計(jì)跳變和死機(jī)現(xiàn)象消失，液位在控制液位區(qū)間穩(wěn)定運(yùn)行。打開液位計(jì)法蘭檢查液位計(jì)，發(fā)現(xiàn)喇叭口內(nèi)外無石灰石漿液附著物，發(fā)射探頭干凈無污物，測(cè)量系統(tǒng)在較低溫下穩(wěn)定運(yùn)行。至此，臺(tái)山電廠石灰石制漿系統(tǒng)液位計(jì)跳變和死機(jī)問題得到解決。在線吹掃裝置的作用就是使壓縮空氣在喇叭口外緣形成壓縮空氣屏蔽層，將整個(gè)液位計(jì)測(cè)量系統(tǒng)與攜帶石灰石漿液的高溫氣體隔離，避免高溫氣體長(zhǎng)時(shí)間熏蒸和石灰石漿液附著，保持良好的測(cè)量環(huán)境。

圖2 加裝吹掃裝置前液位計(jì)運(yùn)行效果圖

圖3 加裝吹掃裝置后液位計(jì)運(yùn)行效果圖

3 結(jié)語

實(shí)踐證明，新型VEGAPULS 68喇叭口雷達(dá)液位計(jì)加裝在線吹掃裝置后在臺(tái)山電廠石灰石制漿系統(tǒng)的應(yīng)用是成功的。此法解決了在特殊工況和復(fù)雜罐體結(jié)構(gòu)測(cè)量環(huán)境下雷達(dá)液位計(jì)穩(wěn)定測(cè)量的問題，且工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，實(shí)用性強(qiáng)，因此具有一定的借鑒意義。