静压式密度测量装置的设计及应用

李龙添（广东省粤电云河发电有限公司,广东 云浮 527328）

静压式密度测量装置的设计及应用

李龙添
（广东省粤电云河发电有限公司,广东 云浮 527328）

摘 要：对目前燃煤发电厂湿法脱硫的吸收塔浆液密度的测量方法进行分析，吸收其中的优点，并在减少磨损、腐蚀和堵塞方面来设计新型的静压式密度测量装置，其测量的精度满足生产的要求，可以长期连续使用，值得推广应用。

关键词：脱硫吸收塔；静压式密度测量装置；设计；应用

0 引言

目前国内的燃煤发电厂一般采用湿式石灰石-石膏法脱硫，吸收塔浆液的密度对脱硫系统的正常运行和脱硫效率有重要的影响，必须对浆液密度进行准确的测量。脱硫过程中石灰石浆液与烟气接触后的浆液中含有：有硫酸根、亚硫酸根、氯离子、氟离子，另外含有石膏结晶，对测量浆液密度的仪表产生腐蚀。

1 概述

我厂2台300MW的循环流化床燃煤机组的脱硫装置采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，其吸收塔有3台循环泵、搅拌系统采用脉冲悬浮搅拌方式，配置两台氧化风机。吸收塔浆液密度的测量使用科氏力密度计。在脉冲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米长，科氏力密度计水平安装这条支管上。在机组投产1年内，科氏力密度计的测量准确度较高，慢慢地出现测量不准，经检查发现测量部件出现磨损。

2 测量浆液密度的方法分析

目前对于吸收塔石膏浆液密度的测量基本上有三种方法：一是放射性密度计，安装方便，维护量小，但是，放射性密度计的缺点是测量信号与浓度不呈线性、管道内壁结垢及磨损将引起测量误差，另外，对放射性仪表的管理要求严格，要定期测试周围的辐射性、有问题要请专人来处理。二是采用科氏力密度计，测量精度高，由于该种形式的密度计对流量要求高，但实际现场由于流速高，磨损非常大；同时由于使用过程中逐步磨损，测量的零点会出现飘移，经常出现测量不准和备品备件频繁损坏的现象，需要不断的进行校验和更换新的备品、维护成本极高。三是采用差压法密度测量，优点是安装调试容易，耐磨耐腐蚀，成本较低。存在以下问题：

（1）代表性差，所测密度只是吸收塔内有限范围内；

（2）测量误差大。搅拌器或脉冲泵和氧化风量等的干扰，引起两个压力测量值波动大，导致测量误差大，采用滤波的方法来消除压力变送器的输出值的波动，测量出的密度值的准确度还是偏低。

3 静压式密度测量装置的设计

为了减少石膏浆液对测量装置的磨损，考虑利用吸收塔浆液自重产生的压力将浆液引到塔外的测量筒里，然后用毛细管压力变送器测出测量筒里的浆液产生的压力。根据公式ρ=P/gh，只要把h固定，通过测量浆液产生的静压力P，就可以算出浆液的密度。经过分析，认为采用静压式密度测量装置来测量会有较好的效果。设计的方案是：

（1）将吸收塔内的浆液引到一个测量筒，再用压力变送器在测量筒的底部测量整个测量筒里浆液产生的静压力。

（2）增加一套自动冲水装置，因为浆液在测量筒里容易引起堵塞。

（3）使用气液分离器来消除浆液里的气泡。由于脱硫吸收塔内的浆液在循环泵、脉冲泵或搅拌器、氧化风机、吸收塔上部雾化区落下的浆液的影响，使得浆液有气泡、波动大。在使用静压式测量要考虑消除浆液的气泡和波动。用气液分离器可以减少进入测量筒中浆液的气泡，用缓冲管可以减轻脉冲泵或搅拌器对浆液产生的波动，提高毛细管压力变送器测量的准确性。

根据设计方案做出的静压式密度测量装置如图1所示。

图1 静压式密度测量装置设计图

该装置包括手动隔离门、入口电动门、冲洗电动门、测量筒、毛细管压力变送器、气液分离器、浆液入口流量手动调整门、浆液出口流量手动调整门。

实际的施工方案：在脱硫吸收塔1米高的塔壁上开孔，安装斜向连接管，按图1所示，斜向连接管上连接设置吸收塔入口隔离门，连接斜向连接管的水平管段上安装浆液入口电动门，入口电动门后安装入口流量手动调整门，入口电动门和入口流量手动调整门之间的管道上垂直方向连接的管道上冲洗电动门，入口流量手动调整门后的管道连接小气液分离器，小气液分离器上、下连接缓冲管，上面的缓冲管接入测量筒上部的大气液分离器，下面的缓冲管连接在一个三通接头上，三通接头的一端连接测量筒，另一端连接浆液出口流量手动调整门；测量筒上的气液分离器的开孔，安装排气管，排气管另一端通到集水坑；大气液分离器的侧面通溢流管，溢流管的另一端与出口流量手动调整门出口的管道的三通接头连起来，三通接头的另一端通到集水坑；测量筒的下端安装毛细管压力变送器。

从吸收塔内排出的浆液可自流至集水坑,当集水坑内浆液液位达到一定高度时，再通过电泵输送转移回吸收塔，避免了浆液外排造成的污染。

在脉冲泵或搅拌器工作时，浆液会产生气泡，还有利用工艺水冲洗密度测量装置时也会产生气泡，气泡对压力测量的准确性有影响。气液分离器的作用是减少进入测量筒中浆液的气泡。先用小气液分离器将进入测量筒的浆液的气泡分离出来，气泡进入大气液分离器，最后通过排气管排走。

4 定期冲洗程序的设计

由于浆液在测量装置里会引起堵塞，所以要定期冲洗。通过在DCS系统上设置的自动冲洗程序，每1个小时冲洗一次，每次1分钟。冲洗过程，先关闭入口电动门，同时保持现在浆液密度的测量值，打开冲洗电动门,1分钟后关闭冲洗电动门，然后打开入口电动门，延时1分钟后恢复浆液密度的测量值为实时值。

5 修正值的确定

使用密度测量装置时，利用浆液入口流量手动调整门和浆液出口流量手动调整门的开度，使浆液充满整个测量筒，然后从溢流管流出。由于是凭经验来调整，浆液在大气液分离器里的液面会有微小的偏差，那么所测量的液柱的高度就会有偏差，所以要进行修正。修正值的确定方法如下：在机组正常运行时，要求化学化验人员每个小时从浆液出口流量手动调整门的排出口取样一次，共取样24次，将每次化验出来的结果ρ1分别与DCS上对应时间的结果ρ2对比，利用公式Δ=ρ1—ρ2，分别算出24个Δ，将24个Δ加起来和除以24，得出的Δ＇就是修正值，实测值加上修正值Δ＇，就是吸收塔浆液的实时密度值。

6 测量装置材料的选用

在以上的设计里，已有针对性的解决了管路的堵塞，要从材料上加强防腐功能。密度测量装置所有管路、测量筒等使用碳钢，并经过防腐处理，以减少吸收塔浆液的腐蚀。如果所有材料使用不锈钢，那就最好，只是制造成本会提高。

7 结语

将静压式密度测量装置应用在火力发电厂的脱硫吸收塔的浆液密度测量上，其测量误差范围是±8kg/m3, 其测量精度可达到0.7%,可以长期连续使用，完全可以满足生产的要求，值得推广应用。

参考文献：

[1]武健强.脱硫系统浆液密度测量方式探讨[J].热力发电,2010(11):60-64.

[2]梁磊等.石灰-石膏法烟气脱硫系统塔内浆液pH值及密度测量改进[J]，中国电力,2012(09):80-83.