針對(duì)脫硫系統(tǒng)常用在線密度計(jì)的類型，進(jìn)行原理分析和對(duì)比，提出火電廠脫硫系統(tǒng)在線密度計(jì)選型建議。并針對(duì)目前脫硫系統(tǒng)常見在線密度計(jì)在使用中暴露出的問(wèn)題。根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，提供相關(guān)解決辦法。

隨著環(huán)保格要求提高，國(guó)內(nèi)火電廠均配套安裝脫硫裝置，特別是近幾年大量脫硫設(shè)施投入運(yùn)行后，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，暴露出很多問(wèn)題。本文專門針對(duì)脫硫系統(tǒng)密度測(cè)量存在問(wèn)題，從在線密度計(jì)選型到實(shí)際應(yīng)用，分別進(jìn)行分析，并提出相關(guān)運(yùn)行建議。

1、濕法脫硫系統(tǒng)密度計(jì)監(jiān)測(cè)要求

石灰石、石膏濕法脫硫系統(tǒng)中，各種漿液濃度的測(cè)量和控制是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)對(duì)漿液密度的測(cè)量，來(lái)反映實(shí)際漿液的濃度，從而達(dá)到控制的目的。通常濕法脫硫系統(tǒng)中，通常需要測(cè)量?jī)煞N漿液密度：

①石灰石漿液密度

在濕式球磨機(jī)制漿系統(tǒng)中，通常設(shè)置兩個(gè)密度計(jì)，一個(gè)設(shè)置在磨機(jī)漿液循環(huán)泵出口管道上，用于測(cè)量中間石灰石漿液密度，運(yùn)行人員通過(guò)控制漿液密度(1380-1400kg/m³)，來(lái)保證進(jìn)入石灰石旋流站的濃度(大約45-48wt%)，并最終得到合格的石灰石漿液(20-30wt%)。

另外一個(gè)密度計(jì)設(shè)置在石灰石漿液泵的出口管道上，用于測(cè)量加入吸收塔的石灰石漿液密度，準(zhǔn)確計(jì)算加入吸收塔內(nèi)的石灰石量，確保吸收塔pH值的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

而在干式球磨機(jī)制漿系統(tǒng)中，研磨好的石灰石粉與工藝水進(jìn)行配比，攪拌混合成石灰石漿液，故僅設(shè)置石灰石漿液泵出口密度計(jì)，來(lái)監(jiān)測(cè)石灰石漿液密度，參與pH值自動(dòng)調(diào)節(jié)。

②吸收塔石膏漿液密度

在石灰石/石膏濕法脫硫系統(tǒng)中，加入吸收塔內(nèi)的石灰石，與煙氣中的二氧化硫進(jìn)行反應(yīng)，并經(jīng)過(guò)強(qiáng)制氧化工藝后， 最終在吸收塔內(nèi)形成CaS04，逐步結(jié)晶析出，變?yōu)镃aSO4.2H20石膏晶體。通過(guò)對(duì)吸收塔底部石膏漿液密度的測(cè)量，來(lái)監(jiān)視運(yùn)行中吸收塔石膏漿液的濃度，控制石膏漿液的飽和度。

另外，由于吸收塔漿池封閉的局限性，吸收塔液位測(cè)量都采用壓力變送器，直接測(cè)量液位靜壓來(lái)反映吸收塔液位。密度不同，則吸收塔液位就不同。吸收塔液位必須進(jìn)行石膏漿液密度修正后，才能正確反映吸收塔液位。

通常吸收塔石膏漿液密度計(jì)設(shè)置在石膏排出泵的出口管道上，不同脫硫公司對(duì)石膏漿液濃度要求不同，一般要求控制在20-25wt%內(nèi)，對(duì)應(yīng)密度范圍為1125-l150kg/m³。

2、濕法脫硫系統(tǒng)密度控制的重要性

①石灰石漿液密度控制的重要性

石灰石漿液濃度一般控制在25wt%，對(duì)應(yīng)密度1180kg/m3。如果石灰石漿液濃度過(guò)低，會(huì)造成單位時(shí)間內(nèi)，加入吸收塔內(nèi)有效石灰石量少，必須通過(guò)加大供漿量來(lái)滿足系統(tǒng)要求，這樣必然造成加入吸收塔內(nèi)的水量過(guò)大，干擾吸收塔液位控制，特別是在低負(fù)荷時(shí)，對(duì)吸收塔液位影響更為明顯。反之，如果石灰石漿液濃度過(guò)大，會(huì)加劇石灰石漿液泵和管道的磨損，縮短設(shè)備使用壽命。

②吸收塔石膏漿液密度控制的重要性

運(yùn)行中均通過(guò)測(cè)量吸收塔密度，來(lái)監(jiān)視吸收塔內(nèi)石膏漿液濃度。當(dāng)吸收塔密度為1150kg/m3時(shí)，對(duì)應(yīng)漿液濃度為25wt%。一旦吸收塔石膏漿液濃度過(guò)大，長(zhǎng)期運(yùn)行超過(guò)25wt%，會(huì)造成嚴(yán)重的后果。

a、吸收塔漿液濃度高易造成吸收塔內(nèi)結(jié)垢

吸收塔漿液濃度按照設(shè)計(jì)要求，一般控制在20-25wt%之間。當(dāng)吸收塔石膏濃度大于25wt%，則吸收塔內(nèi)的CaSO4.2H20過(guò)飽和度大于1，石膏開始沉淀，當(dāng)過(guò)飽和度大于等于1.4時(shí)，漿液中的CaSO4會(huì)在吸收塔塔內(nèi)各部件上，特別是循環(huán)泵濾網(wǎng)、氧化風(fēng)支管以及吸收塔塔壁上結(jié)晶后大量析出，逐步形成石膏垢，嚴(yán)重堵塞循環(huán)泵濾網(wǎng)、氧化風(fēng)支管等，嚴(yán)重影響循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行。很多投運(yùn)項(xiàng)目上，都出現(xiàn)循環(huán)泵濾網(wǎng)堵塞，直接導(dǎo)致循環(huán)泵吸入量不足，并最終導(dǎo)致循環(huán)泵機(jī)封損害。部分項(xiàng)目上，還曾出現(xiàn)過(guò)由于濾網(wǎng)堵塞，循環(huán)泵吸入力過(guò)大，使濾網(wǎng)破碎，破碎后的濾網(wǎng)經(jīng)過(guò)循環(huán)泵，堵塞吸收塔噴嘴，一方面造成脫硫效率下降，另外更造成吸收塔內(nèi)除霧器溫度高變形坍塌。

b、吸收塔濃度高，會(huì)造成設(shè)備磨損加劇

當(dāng)漿液濃度高時(shí)，會(huì)嚴(yán)重加劇循環(huán)泵葉輪、攪拌器葉片、石膏排出泵葉輪以及管道的磨蝕。造成設(shè)備壽命縮短。從目前已投運(yùn)眾多項(xiàng)目上看，漿液泵葉輪很多在半年多時(shí)間內(nèi)，出現(xiàn)葉輪嚴(yán)重磨蝕，這其中漿液濃度高是主要原因。

c、吸收塔濃度高，易造成除霧器、GGH堵塞

煙氣經(jīng)過(guò)噴淋后，攜帶大量石膏漿液進(jìn)入除霧器和GGH。當(dāng)漿液濃度高時(shí)，會(huì)造成飽和煙氣中石膏濃度大，經(jīng)過(guò)除霧器和GGH時(shí)，大量石膏漿液從煙氣中分離，沉淀在除霧器和GGH表面，很容易造成除霧器和GGH堵塞。造成系統(tǒng)差壓增大，脫硫電耗提高，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成脫硫系統(tǒng)停運(yùn)，無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行。雖然目前GGH堵塞是個(gè)難題，解決堵塞還沒(méi)有很好的辦法，但適當(dāng)降低吸收塔漿液濃度，卻有助于降低GGH堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。

d、吸收塔濃度高，會(huì)造成石膏系統(tǒng)異常

由于石膏漿液濃度超標(biāo)，直接導(dǎo)致石膏旋流器偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)行，一方面石膏品質(zhì)下降，另一方面會(huì)造成廢水中石膏濃度超標(biāo)。廢水中的石膏經(jīng)過(guò)絮凝沉淀，淤積在廢水處理系統(tǒng)中，直接造成廢水排放濃度超標(biāo)，嚴(yán)重情況可造成廢水處理系統(tǒng)的癱瘓。

③脫硫密度計(jì)綜合要求

綜合以上情況可以看出，脫硫系統(tǒng)的漿液濃度控制是一個(gè)非常關(guān)鍵的運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)行中對(duì)于密度計(jì)要求有：安全穩(wěn)定；精度高；便于維護(hù)；易更換。

3、脫硫系統(tǒng)密度測(cè)量常用在線密度計(jì)分類

①科氏力質(zhì)量流量計(jì)

a、工作原理

每一臺(tái)科氏力質(zhì)量流量計(jì)內(nèi)都有一根或多根測(cè)量管，形成一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，人為產(chǎn)生振動(dòng)。流體在測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，流體慣性產(chǎn)生作用在測(cè)量管壁上的力。兩個(gè)相位傳感器檢測(cè)測(cè)量管振動(dòng)在時(shí)間和空間上的變化，即“相位差”。差值直接用作質(zhì)量流量測(cè)量值。此外，基于測(cè)量管的振動(dòng)頻率還可以測(cè)得流體密度。測(cè)量管壁外的溫度傳感器可以測(cè)量測(cè)量管溫度，用于溫度補(bǔ)償。測(cè)得的過(guò)程溫度可以用作輸出信號(hào)。

b、優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)有：

◆液體和氣體的通用測(cè)量原理

◆多變量測(cè)量：同時(shí)測(cè)量質(zhì)量流量、密度、溫度和粘度

◆高測(cè)量精度：典型值為±0.1%FS；可選：±0.05%FS

◆測(cè)量原理不受流體物理屬性和流場(chǎng)的影響

◆無(wú)前/后直管段長(zhǎng)度要求科氏力質(zhì)量流量計(jì)安裝和維護(hù)非常方便；

缺點(diǎn)有：

由于直接與測(cè)量漿液接觸，流量計(jì)易磨損、易腐蝕，實(shí)際應(yīng)用中必須采用合金材料，價(jià)格相對(duì)較貴，特別是管道口徑越大，價(jià)格更昂貴；

長(zhǎng)期運(yùn)行后測(cè)量會(huì)有偏差，需定期校準(zhǔn)；

另外由于流量計(jì)內(nèi)部有振動(dòng)管，使用中易堵塞。

②差壓式密度計(jì)

a、在線密度計(jì)原理

差壓式密度計(jì)為間接測(cè)量密度，實(shí)際就是差壓變送器。在罐體底部位置附近，選擇上下兩處固定高度，分別開孔，然后上下分別安裝雙法蘭隔膜式在線密度計(jì)，通過(guò)計(jì)算固定高度液柱靜壓，利用公式：△AP=ρ×g×h，在高度已知情況下，計(jì)算得出密度。

b、優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)有：價(jià)格便宜；耐磨耐腐蝕；儀表安裝維護(hù)非常方便

缺點(diǎn)有：

◆測(cè)量精度不高，偏差較大。吸收塔內(nèi)漿液循環(huán)泵和吸收塔攪拌器的運(yùn)行，肯定會(huì)對(duì)吸收塔液位產(chǎn)生波動(dòng)，對(duì)液位測(cè)量準(zhǔn)確有一定的影響；另外氧化風(fēng)強(qiáng)制鼓入吸收塔。也會(huì)對(duì)吸收塔液位造成一定的波動(dòng)。要達(dá)到較高的測(cè)量精度，需要盡可能提高差壓高度，同時(shí)差壓必須保持穩(wěn)定，而在脫硫系統(tǒng)中很難做到。

◆易堵塞。由于在吸收塔塔壁上開孔，長(zhǎng)期運(yùn)行，取樣孔很容易結(jié)垢，造成測(cè)量偏大。所以壓力變送器上必須加裝沖洗水，并定期進(jìn)行沖洗。

c、二次誤差問(wèn)題。由于是間接測(cè)量密度，即根據(jù)差壓計(jì)算密度，易造成二次誤差問(wèn)題。

③聲阻抗密度計(jì)

基于聲阻抗的物理定律計(jì)算密度： Z = C x p，其中 Z = 聲阻抗， C = 聲速， p = 密度

由于實(shí)時(shí)測(cè)量聲阻抗和聲速，因此可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算密度。基于線性調(diào)頻的解析算法，解決了傳統(tǒng)反射式超聲波超聲波聲阻抗礦漿濃度計(jì)的缺點(diǎn)，特別適合礦漿、含氣泡水等固液兩相漿液的密度或固體顆粒含量物質(zhì)的密度測(cè)量。

優(yōu)點(diǎn)：

不堵塞。探頭與管道基本平行，不會(huì)對(duì)流體造成任何阻力。

無(wú)磨損。采用莫氏硬度僅次于金剛石的材料，漿液對(duì)探頭基本沒(méi)有磨損

安裝方便。無(wú)縫替代之前的質(zhì)量流量計(jì)或音叉密度計(jì)

無(wú)明顯缺點(diǎn)。

④綜合評(píng)價(jià)

對(duì)比以上的不同類型密度計(jì)，并結(jié)合脫硫系統(tǒng)的實(shí)際情況，脫硫密度計(jì)采用聲阻抗密度計(jì)較為可行。一方面精度能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，另外日常維護(hù)非常方便，更換也非常方便。