火電廠濕法煙氣脫硫系統漿液密度測量設計與優化

摘 要：本文以瑞金電廠#1機組（350MW）脫硫改造工程為例詳細介紹對吸收塔漿液密度測量方式的設計優化，提高了密度檢測的準確性，減小了誤差，提高了系統脫硫效率。系統經過調試、試驗，順利投入使用，控制系統自動投運正常，脫硫效率達到環保要求。

關鍵詞：密度值；濕法脫硫；吸收塔；脫硫效率

中圖分類號：X773 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 18-0000-01

根據我國環境保護法規和最新火電廠大氣污染物排放標準的規定，新建大型火電廠都必須配有煙氣脫硫系統。吸收塔漿液密度計控制著塔內石膏漿液的排放，保持塔內物料的平衡，若濃度低于某一定值，漿液需打回吸收塔再循環，若濃度高于設定值，則打至一級脫水系統。密度計顯示不準確，容易造成塔內漿液排出難以控制，特別是在顯示密度偏低的情況下，塔內實際密度較高，可能會造成漿液濃度過飽和度偏高，出現嚴重的結垢現象。瑞金電廠#1機組（350MW）脫硫改造工程對此做了設計優化。有效地提高了自動控制水平，降低了儀表維護成本，保證了系統安全運行，減少了能源消耗，提高了系統脫硫效率。

一、石灰石-石膏濕法脫硫工藝

瑞金電廠#1機組（350MW）脫硫改造工程煙氣處理采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝。鍋爐引風機來的煙氣經原煙道進入吸收塔，在吸收塔內經過反應脫硫凈化經除霧器除去水霧后，凈煙氣經過凈煙道通過煙囪排入大氣。在主煙道上設置旁路擋板門，當鍋爐啟動、煙氣脫硫裝置故障、檢修停運時，旁路擋板門開啟，煙氣由主煙道經過煙囪排放。

石灰石粉倉內的石灰石經磨機磨粉后進入石灰石漿液箱制成漿液，由石灰石漿液泵送到吸收塔內，與吸收塔內的煙氣發生化學反應，吸收煙氣中的二氧化硫，在吸收塔循環漿液池中利用氧化空氣將亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣[1]。

二、脫硫系統漿液密度測量方法

目前國內脫硫系統漿液密度測量方法主要有三種：γ射線放射吸收測量法、科氏力質量流量法、差壓法。這三種方法各占市場的份額分別為：5%、90%、5%左右。

（一）γ射線放射吸收測量法。放射性密度計的測量原理是射線穿過物質時會發生衰減，衰減的程度取決于測量通道的管徑和物質的密度，當測量通道恒定時，衰減量是物質密度的函數。放射性密度計的儀器組件不接觸被檢測對象，對容器內的物料密度等參數進行測量，特別適用于高溫、高壓、高腐蝕性、有毒、易燃以及強電磁干擾等惡劣環境的密度測量，價格也比較便宜。用于脫硫系統時，由于放射性密度計安裝于漿液管之外，與漿液不直接接觸，安裝方便，維護量小，不會造成漿液的壓力損失。但是，放射性密度計也存在一些缺點，如測量信號與濃度不呈線性，管道內壁結垢及磨損將引起測量誤差等。實際應用中，因放射性儀器審批程序繁瑣，并要對放射源進行嚴格管理與檢查，故這類密度計只在早期的脫硫項目中有所應用。

（二）科氏力質量流量法。在煙氣脫硫項目中應用最廣的漿液密度測量儀器是質量密度計。其工作原理是：測量管在流體的作用下連續地以一定的共振頻率進行振動，振動頻率隨流體的密度變化而改變，具有一定的規律性，因此共振頻率是流體密度的函數，通過測量管的共振頻率即可獲得流體的密度。科氏力質量密度計的優點是安裝和維護非常方便，測量精度高。

（三）差壓法。差壓法測密度是通過液體壓力計算公式△p=ρgh來間接計算漿液的密度。式中，△p為兩點間的差壓；g為重力加速度；ρ為漿液密度；h為低壓側壓力取樣位置1與高壓側壓力取樣位置2的距離。式中h為固定值，因此根據這兩點間的壓力差即可推算出相應的漿液密度。

三、脫硫系統漿液密度測量設計優化

（一）設計改造過程。瑞金電廠#1機組（350MW）脫硫系統改造前漿液密度測量采用科氏力質量流量法，此儀表安裝在石膏排出泵的密度測量旁路上，為保證漿液密度的連續測量，石膏排出泵必須連續運行，這不僅大大縮短了石膏排出泵的使用壽命，同時也增加了電廠后期的運行能耗成本。

由于科氏力質量密度計對流量要求高，但實際現場由于流速高，磨損非常大；由于內部有振動管，測量時易堵塞；同時由于使用過程中逐步磨損，測量的零點會出現飄移，經常出現測量不準和備品備件頻繁損壞的現象，需要不斷的進行校驗和更換新的備品。使用科氏力質量密度計的電廠都存在共性問題：性能不穩定、可靠性差、測量管路磨損嚴重、更換備品頻繁、維護成本極高。

為此設計單位和國電龍源環保公司在改造初期與電廠運行、檢修人員及機務專業多方探討，相互配合，最后決定采用間接測量法，即差壓法測密度，簡稱差壓式密度計。在吸收塔底部漿液池側壁不同高度的位置分別開孔，將靜壓式液位計直接安裝在吸收塔管口上。開孔高度與吸收塔液位高度及攪拌型式有關，通常情況下兩層開孔高度差取2m左右。吸收塔塔壁原來在同一水平高度（標高+0.6m）安裝有三臺靜壓式液位計，本次改造在中間液位計正上方2m處新增一臺靜壓式液位計（標高+2.6m）。通過測量不同高度的漿液壓力，利用最基本的計算公式△p=ρgh來計算漿液的實時密度，代替傳統的密度測量方式。并取消了原來石膏排出泵的密度測量旁路。同時設計了專用自動沖洗水，在脫硫分散控制系統（DCS）內設計了自動沖洗程序，每八小時沖洗一次，每次沖洗十分鐘，解決了測量管路的磨損、堵塞等問題，保證了測量精度并實現了密度的連續不間斷測量。

（二）系統調試。由于沒有實際改造應用經驗可以借鑒，只有基本的原理公式，根據原理公式對設計方案進行不斷優化，保證了密度計改造后的正常投運。

差壓式密度計投入運行后，在脫硫系統沒有啟動的情況下通過注水測量密度并效正；然后向吸收塔內注入漿液，通過漿液的化驗比對調整后是比較準確的，取得了初步的預期效果；在系統啟動后，針對正常運行過程中吸收塔漿液受攪拌器、泡沫、含塵量、氧化風機、漿液循環泵和沖洗水的影響，差壓信號會出現躍變、尖波和突然增大現象，在DCS內部專門設計濾波、信號保持等數據處理功能；通過第三方的多次取樣手動測量的對比試驗總結規律，在DCS內部設置誤差補償，提供其測量精度。

四、結束語

隨著人們對大氣環境污染的日益重視，火電廠煙氣脫硫技術將得到廣泛的應用。本文以瑞金電廠#1機組（350MW）脫硫改造工程系統為例，詳細地介紹了石灰石-石膏濕法脫硫工藝以及對脫硫吸收塔漿液密度檢測方法做了設計優化，拋磚引玉，希望能使人們對火電廠的煙氣脫硫技術有所了解，以便能更好地治理環境問題。

參考文獻：

[1]周志祥.火電廠濕法煙氣脫硫技術手冊[M].北京：中國電力出版社，2006.