探究脫硫系統(tǒng)熱工測(cè)量中磁翻板液位計(jì)常見的問題

從某發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)投入運(yùn)行的實(shí)際情況，針對(duì)熱工測(cè)量經(jīng)常出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析和探討，并提出了地坑液位計(jì)改進(jìn)、密度計(jì)更換、CEMS 探頭改造及反吹系統(tǒng)改造，改造效果良好，解決了電廠的實(shí)際問題，具有一定的參考價(jià)值。

引言

目前，我國(guó)很多城市空氣污染嚴(yán)重，特別是SO2 污染。以煤炭為主的能源消耗結(jié)構(gòu)是引起我國(guó) SO2 污染的最重要原因，這決定了我國(guó)空氣污染控制的重點(diǎn)是控制燃煤排放的 SO2，即控制火電廠 SO2 排放量。國(guó)電雙遼發(fā)電有限公司脫硫系統(tǒng)自 2011 年投運(yùn)以來，熱工測(cè)量方面出現(xiàn)安裝問題、設(shè)計(jì)問題、設(shè)備問題等問題，影響到了液位、密度及煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) (continuous emissionmonitoring system，CEMS ) 等參數(shù)的測(cè)量，影響自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常工作。

1 地坑液位計(jì)改造

1.1 地坑液位計(jì)工作流程

該公司采用石灰石濕法煙氣脫硫，在吸收塔內(nèi)完成主要化學(xué)反應(yīng)，吸收塔地坑收集各類沖洗設(shè)備的沖洗水及漿液，避免漿液的浪費(fèi)，節(jié)約成本。如果地坑液位監(jiān)視不到位，就有可能發(fā)生地坑溢流，影響環(huán)境且造成石灰石漿液浪費(fèi)。因此，地坑液位的正確監(jiān)視就顯得尤為重要。針對(duì)地坑液位頻繁故障的缺陷，班組集中組織骨干實(shí)地檢查，排除了環(huán)境振動(dòng)大及超聲波液位計(jì)質(zhì)量的原因，最終確認(rèn)為環(huán)境濕度大和測(cè)量孔徑過小是故障原因，最終采取了升高液位計(jì)并擴(kuò)孔的改造方式。

1.2 原地抗液位變送器安裝方式

如圖 1 所示，原地抗液位變送器蓋板是密封的，上面焊接柱狀筒，通過法蘭與超聲波液位計(jì)連接。由于蓋板封閉，地坑里的熱水會(huì)在探頭上形成水汽；孔徑過小，小于聲波檢測(cè)的要求角度，從而造成測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，影響泵坑液位自動(dòng)調(diào)節(jié)，無法正常投入。

1.3 改造措施

如圖 2 所示，拆除柱狀筒并在蓋板上擴(kuò)孔，在蓋板上安裝固定支架，將法蘭嵌入支架內(nèi)，支架不封閉采取開放式，探頭距離蓋板上的孔洞留有30 cm 的距離，保證水汽能夠及時(shí)溢出，避免在探頭上積聚，從而保證了液位測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2 密度計(jì)更換

2.1 改造原因

該公司脫硫系統(tǒng)采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，經(jīng)過近 2 年的運(yùn)行觀察分析，吸收塔 pH 計(jì)和密度計(jì)均安裝在工藝樓的 3 樓，要想 pH 計(jì)和密度計(jì)能夠正常工作，石膏排出泵、旋流站、濾液地坑泵、溢流箱、溢流泵等設(shè)備都要連續(xù)運(yùn)行，在吸收塔不需要排石膏的時(shí)候，這些設(shè)備也無法停下來，造成廠用電的大量浪費(fèi)和設(shè)備磨損。

原密度計(jì)采用振動(dòng)式音叉密度計(jì)，振動(dòng)元件類似于兩齒的音叉，叉體因位于齒根的一個(gè)壓電晶體而產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)的頻率通過另一個(gè)壓電晶體檢測(cè)出來，通過移相和放大電路，叉體被穩(wěn)定在自然諧振頻率上。當(dāng)液體流經(jīng)叉體時(shí)，振動(dòng)發(fā)生改變，引起諧振頻率變化，從而通過電子處理單元計(jì)算出密度值該款密度計(jì)用于測(cè)量易結(jié)垢介質(zhì)時(shí)，由于沒有在線清洗功能，時(shí)間久了，介質(zhì)附在音叉上造成測(cè)量不準(zhǔn)確。該公司采用原密度計(jì)，其實(shí)際使用效果不好，測(cè)量偏差較大，無法準(zhǔn)確測(cè)量出漿液密度，給運(yùn)行調(diào)整帶來了困難。

2.2 改造方案

2.2.1 設(shè)備移位

將工藝樓 3 樓的 pH 計(jì)和密度計(jì)的位置移到石膏排出泵間。把吸收塔的漿液直接引入測(cè)量平臺(tái)，利用吸收塔的靜壓漿液自流進(jìn)行測(cè)量，缺點(diǎn)是測(cè)量平臺(tái)出口容易結(jié)垢，影響測(cè)量效果。為了減少結(jié)垢堵塞，在測(cè)量平臺(tái)前加裝 1 臺(tái)小型漿液泵，進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)。

2.2.2 密度計(jì)的選擇常用的密度計(jì)有核子密度計(jì)、差壓式密度計(jì)和科氏力質(zhì)量流量計(jì)。

2.2.2.1 核子密度計(jì)

核子密度計(jì)內(nèi)設(shè)有放射性同位素輻射源，其放射性輻射 (例如 γ 射線 ) 在透過被測(cè)樣品 (一定厚度 ) 后，被射線檢測(cè)器所接收，樣品對(duì)射線的吸收量與該樣品的密度有關(guān)，而射線檢測(cè)器的信號(hào)則與該吸收量有關(guān)，可反映出樣品的密度。該產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快、非接觸式測(cè)量、使用壽命長(zhǎng)。該產(chǎn)品缺點(diǎn)是由于采用同位素放射源，要有放射性物質(zhì)使用證，使用受限制；對(duì)周圍環(huán)境造成放射性污染，對(duì)人員造成放射性輻射傷害；設(shè)備及人員必須滿足衛(wèi)生局放射源使用監(jiān)管要求；取樣管內(nèi)壁結(jié)垢影響測(cè)量精度。鑒于核子密度計(jì)的后期維護(hù)手續(xù)非常麻煩，本次改造不采用此種密度計(jì)。

2.2.2.2 差壓式密度計(jì)

差壓式密度計(jì)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壓力變送器。通過計(jì)算固定高度液柱靜壓，利用公式：

ΔP=ρgh，即可計(jì)算出密度。

該密度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜、耐磨耐腐蝕、安裝維護(hù)方便；缺點(diǎn)是測(cè)量精度不高、偏差較大。吸收塔漿液循環(huán)泵和吸收塔攪拌器的運(yùn)行，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；氧化風(fēng)強(qiáng)制鼓入吸收塔，也會(huì)對(duì)液位造成影響。要達(dá)到較高的測(cè)量精度，需要盡可能的提高差壓高度，同時(shí)差壓必須保持穩(wěn)定，在脫硫系統(tǒng)中很難做到。由于在吸收塔壁上開孔，長(zhǎng)期運(yùn)行，取樣孔容易結(jié)垢，

影響測(cè)量。

2.2.2.3 科氏力質(zhì)量流量計(jì)

科氏力質(zhì)量流量計(jì)是一種利用液體在振動(dòng)管中流動(dòng)而產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的原理來直接測(cè)量質(zhì)量流量的儀表。科氏力質(zhì)量流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是安裝和維護(hù)非常方便、測(cè)量精度高；缺點(diǎn)是由于直接與測(cè)量漿液接觸，流量計(jì)易磨損、易腐蝕，需要采用合金材料，價(jià)格相對(duì)較貴，長(zhǎng)期運(yùn)行后測(cè)量結(jié)果會(huì)有偏差，需定期校準(zhǔn)。

由于流量計(jì)內(nèi)部有振動(dòng)管，使用要求通過流量計(jì)的流量在規(guī)定的范圍內(nèi)，流量過小，會(huì)引起管路堵塞，測(cè)量終止；流量過大，會(huì)加快流量計(jì)磨損，引起測(cè)量管機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，流量計(jì)很快損壞，壽命很短。對(duì)以上密度計(jì)的分析對(duì)比，并借鑒其他電廠的經(jīng)驗(yàn)，將振動(dòng)式音叉密度計(jì)改為質(zhì)量流量計(jì)。改造完成后，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行觀察，發(fā)現(xiàn)實(shí)際效果良好。

3 CEMS 探頭改造

3.1 CEMS 探頭安裝位置問題

該公司脫硫系統(tǒng)采用濕法脫硫，是后續(xù)的改造工程。由于空間限制，脫硫塔至煙囪的距離非常短，造成煙氣取樣段濕度較大。煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用抽取法，原 CEMS 采樣探頭水平安裝，由于煙道濕度較大，采樣探頭一直工作濕度較大的煙氣環(huán)境下，其濾芯經(jīng)常處于水飽和狀態(tài)，導(dǎo)致氣體分析儀測(cè)量二氧化硫濃度出現(xiàn)誤差，逐漸變小甚至衰減為零。

3.2 改造后的探頭位置

改造后，將原采樣探頭的采樣點(diǎn)上移，移動(dòng)到煙道的頂部。將原來從煙道側(cè)面插入煙道的探頭，改為從煙道頂部自上而下插入。這樣既能保證探頭的穩(wěn)固性，又能保證取樣管路的積水能夠及時(shí)排出，減少煙道中水分的干擾，能有效保證煙氣中污染物測(cè)量的準(zhǔn)確性。

4 反吹系統(tǒng)改造

4.1 反吹風(fēng)機(jī)故障原因分析

濕法脫硫工藝中，由于煙氣流經(jīng)原煙道、吸收塔、凈煙道、擋板門等阻力設(shè)備，需要增壓風(fēng)機(jī)來克服整個(gè)脫硫系統(tǒng)設(shè)備的阻力。該公司進(jìn)行脫硫改造時(shí)，系統(tǒng)未安裝煙氣換熱器，也未增加增壓風(fēng)機(jī)。CEMS 的顆粒物監(jiān)測(cè)探頭直接深入煙道內(nèi)部，測(cè)量筒內(nèi)部元件依靠反吹空氣的吹掃來維持正常運(yùn)行。脫硫系統(tǒng)投入后，原凈煙氣壓力大于反吹空氣壓力，進(jìn)入測(cè)量管路，致使測(cè)量管路腐蝕嚴(yán)重，3，4 號(hào)塔的 2 臺(tái)反吹風(fēng)機(jī)全部損壞。

4.2 分析儀故障原因分析

該公司的煙氣分析儀來自西克麥哈克 ( 北京 )儀器有限公司 SMC-S710，采樣煙氣需經(jīng)過加熱、過濾、冷凝后進(jìn)入分析儀，脫硫系統(tǒng)投入運(yùn)行半年后發(fā)現(xiàn)分析儀污染，檢查發(fā)現(xiàn)采樣管路積油、積液，經(jīng)過檢查分析，得出以下結(jié)論：

(1) 由于壓縮空氣含油，系統(tǒng)反吹時(shí)油氣進(jìn)入取樣管路；

(2) 煙氣中水汽過大，超過濾芯承載能力。

4.3 采取措施

(1) 反吹風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓約為 16 kPa。經(jīng)過測(cè)量，系統(tǒng)正壓時(shí)能達(dá)到 25 kPa，且上下波動(dòng)。經(jīng)過技術(shù)研究確定，敷設(shè)壓縮空氣管路，壓縮空氣減壓后進(jìn)入取樣探頭吹掃，取得了良好效果。

(2) 鍋爐分場(chǎng)在空壓機(jī)出口加裝空氣過濾干燥器進(jìn)行 1 級(jí)過濾，熱工人員在取樣管路串聯(lián) 1 套過濾裝置用來精過濾。反吹系統(tǒng)改造完成后，采樣煙氣合格，系統(tǒng)未發(fā)生腐蝕、污染事件。

總之，脫硫系統(tǒng)由于測(cè)量對(duì)象的特殊，許多常規(guī)的測(cè)量方法不能夠正常使用，需要采用新的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量技術(shù)，以滿足脫硫系統(tǒng)熱工測(cè)量的實(shí)際需求。