靜壓式密度測量裝置的設計及應用

李龍添（廣東省粵電云河發電有限公司,廣東 云浮 527328）

靜壓式密度測量裝置的設計及應用

李龍添
（廣東省粵電云河發電有限公司,廣東 云浮 527328）

摘 要：對目前燃煤發電廠濕法脫硫的吸收塔漿液密度的測量方法進行分析，吸收其中的優點，并在減少磨損、腐蝕和堵塞方面來設計新型的靜壓式密度測量裝置，其測量的精度滿足生產的要求，可以長期連續使用，值得推廣應用。

關鍵詞：脫硫吸收塔；靜壓式密度測量裝置；設計；應用

0 引言

目前國內的燃煤發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脫硫系統的正常運行和脫硫效率有重要的影響，必須對漿液密度進行準確的測量。脫硫過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，另外含有石膏結晶，對測量漿液密度的儀表產生腐蝕。

1 概述

我廠2臺300MW的循環流化床燃煤機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臺循環泵、攪拌系統采用脈沖懸浮攪拌方式，配置兩臺氧化風機。吸收塔漿液密度的測量使用科氏力密度計。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，科氏力密度計水平安裝這條支管上。在機組投產1年內，科氏力密度計的測量準確度較高，慢慢地出現測量不準，經檢查發現測量部件出現磨損。

2 測量漿液密度的方法分析

目前對于吸收塔石膏漿液密度的測量基本上有三種方法：一是放射性密度計，安裝方便，維護量小，但是，放射性密度計的缺點是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，另外，對放射性儀表的管理要求嚴格，要定期測試周圍的輻射性、有問題要請專人來處理。二是采用科氏力密度計，測量精度高，由于該種形式的密度計對流量要求高，但實際現場由于流速高，磨損非常大；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、維護成本極高。三是采用差壓法密度測量，優點是安裝調試容易，耐磨耐腐蝕，成本較低。存在以下問題：

（1）代表性差，所測密度只是吸收塔內有限范圍內；

（2）測量誤差大。攪拌器或脈沖泵和氧化風量等的干擾，引起兩個壓力測量值波動大，導致測量誤差大，采用濾波的方法來消除壓力變送器的輸出值的波動，測量出的密度值的準確度還是偏低。

3 靜壓式密度測量裝置的設計

為了減少石膏漿液對測量裝置的磨損，考慮利用吸收塔漿液自重產生的壓力將漿液引到塔外的測量筒里，然后用毛細管壓力變送器測出測量筒里的漿液產生的壓力。根據公式ρ=P/gh，只要把h固定，通過測量漿液產生的靜壓力P，就可以算出漿液的密度。經過分析，認為采用靜壓式密度測量裝置來測量會有較好的效果。設計的方案是：

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

（2）增加一套自動沖水裝置，因為漿液在測量筒里容易引起堵塞。

（3）使用氣液分離器來消除漿液里的氣泡。由于脫硫吸收塔內的漿液在循環泵、脈沖泵或攪拌器、氧化風機、吸收塔上部霧化區落下的漿液的影響，使得漿液有氣泡、波動大。在使用靜壓式測量要考慮消除漿液的氣泡和波動。用氣液分離器可以減少進入測量筒中漿液的氣泡，用緩沖管可以減輕脈沖泵或攪拌器對漿液產生的波動，提高毛細管壓力變送器測量的準確性。

根據設計方案做出的靜壓式密度測量裝置如圖1所示。

圖1 靜壓式密度測量裝置設計圖

該裝置包括手動隔離門、入口電動門、沖洗電動門、測量筒、毛細管壓力變送器、氣液分離器、漿液入口流量手動調整門、漿液出口流量手動調整門。

實際的施工方案：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門，入口電動門后安裝入口流量手動調整門，入口電動門和入口流量手動調整門之間的管道上垂直方向連接的管道上沖洗電動門，入口流量手動調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量筒上部的大氣液分離器，下面的緩沖管連接在一個三通接頭上，三通接頭的一端連接測量筒，另一端連接漿液出口流量手動調整門；測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；大氣液分離器的側面通溢流管，溢流管的另一端與出口流量手動調整門出口的管道的三通接頭連起來，三通接頭的另一端通到集水坑；測量筒的下端安裝毛細管壓力變送器。

從吸收塔內排出的漿液可自流至集水坑,當集水坑內漿液液位達到一定高度時，再通過電泵輸送轉移回吸收塔，避免了漿液外排造成的污染。

在脈沖泵或攪拌器工作時，漿液會產生氣泡，還有利用工藝水沖洗密度測量裝置時也會產生氣泡，氣泡對壓力測量的準確性有影響。氣液分離器的作用是減少進入測量筒中漿液的氣泡。先用小氣液分離器將進入測量筒的漿液的氣泡分離出來，氣泡進入大氣液分離器，最后通過排氣管排走。

4 定期沖洗程序的設計

由于漿液在測量裝置里會引起堵塞，所以要定期沖洗。通過在DCS系統上設置的自動沖洗程序，每1個小時沖洗一次，每次1分鐘。沖洗過程，先關閉入口電動門，同時保持現在漿液密度的測量值，打開沖洗電動門,1分鐘后關閉沖洗電動門，然后打開入口電動門，延時1分鐘后恢復漿液密度的測量值為實時值。

5 修正值的確定

使用密度測量裝置時，利用漿液入口流量手動調整門和漿液出口流量手動調整門的開度，使漿液充滿整個測量筒，然后從溢流管流出。由于是憑經驗來調整，漿液在大氣液分離器里的液面會有微小的偏差，那么所測量的液柱的高度就會有偏差，所以要進行修正。修正值的確定方法如下：在機組正常運行時，要求化學化驗人員每個小時從漿液出口流量手動調整門的排出口取樣一次，共取樣24次，將每次化驗出來的結果ρ1分別與DCS上對應時間的結果ρ2對比，利用公式Δ=ρ1—ρ2，分別算出24個Δ，將24個Δ加起來和除以24，得出的Δ＇就是修正值，實測值加上修正值Δ＇，就是吸收塔漿液的實時密度值。

6 測量裝置材料的選用

在以上的設計里，已有針對性的解決了管路的堵塞，要從材料上加強防腐功能。密度測量裝置所有管路、測量筒等使用碳鋼，并經過防腐處理，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，只是制造成本會提高。

7 結語

將靜壓式密度測量裝置應用在火力發電廠的脫硫吸收塔的漿液密度測量上，其測量誤差范圍是±8kg/m3, 其測量精度可達到0.7%,可以長期連續使用，完全可以滿足生產的要求，值得推廣應用。

參考文獻：

[1]武健強.脫硫系統漿液密度測量方式探討[J].熱力發電,2010(11):60-64.

[2]梁磊等.石灰-石膏法煙氣脫硫系統塔內漿液pH值及密度測量改進[J]，中國電力,2012(09):80-83.