摘要

國内石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝中，石膏漿液密度、石膏漿液PH值、吸收塔液位測量存在問題較多，本文介紹了解決這些問題的經驗，具有較高的推廣價值。

關鍵詞：煙氣脫硫 參數測量 存在問題 解決方案

一、概述

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝中吸收塔是核心設備，其它設備都服務于吸收塔。二氧化硫在吸收塔中從煙氣中脫除，操作員以控制吸收塔漿液參數來控制脫硫效率，降低二氧化硫排放。吸收塔漿液參數控制合理的情況下，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝脫硫效率達到95%以上。

吸收塔熱工參數測量主要有石膏漿液密度、石膏漿液PH值、吸收塔液位、除霧器差壓，根據筆者掌握的情況，對于新投運的系統，這四個參數測量均存在不同程度的問題，制約這些參數的投運率、準确率。

二、存在的問題

1、石膏漿液密度

石膏漿液密度測量主流設備為科裡奧（Coriolis）原理密度計，由于該種形式密度計易磨損和易堵塞，有些脫硫公司将壓力變送器安裝在吸收塔上，用以計算石膏漿液密度。

（1）科裡奧原理密度計存在問題

科裡奧原理密度計通過石膏漿液流通它的諧振管測量漿液密度。要産生諧振，諧振管壁厚要限制在一定厚度内，石膏漿液含石膏晶體顆粒，石膏漿液流通密度計的諧振管必然對管壁造成磨損，導緻密度計使用壽命有限。為了降低磨損，必須控制石膏漿液流速，流速降低引起管路堵塞，堵塞的石膏需要使用堅硬物清理才能清除，清理時不小心易損壞諧振管。

科裡奧原理密度計使用壽命為1-5年，更新設備投資和清理堵塞以及由此引起的測量退出是科裡奧原理密度計存在的主要問題。

（2）吸收塔上壓力變送器計算密度存在問題

将壓力變送器安裝在吸收塔上，該測量方法是基于物理定律“液體壓強等于液位與液體密度以及重力加速度的乘積”，但該定律是在液體靜止的條件下才滿足，而吸收塔配備有防止漿液沉澱的強力攪拌器或脈沖懸浮泵，有形成超大倍率漿液循環的循環泵，有用于亞硫酸鈣氧化通入漿液的氧化風，這些設備的運行一方面造成了塔内漿液狀态的複雜性，一方面幹擾了壓力變送器的壓力測量。應該說，這種測量方法是不嚴謹和不科學的。

圖為某台機組吸收塔循環泵投運過程曲線。紅線1、綠線2、藍線4分别為#7吸收塔#1、#2、#3循環泵電流曲線，黃線3、粉線5分别為吸收塔底部、中部壓力變送器壓力值曲線（顯示量程不同），從各曲線間關系可以看出：循環泵投運前，中部壓力變送器壓力值接近零，說明液面處于中部壓力變送器标高附近，随着三台循環泵的依次投入運行，底部壓力變送器壓力值基本維持不變（80KPa），說明塔内漿液量未發生變化，但中部壓力變送器壓力值顯著升高（從0升至32KPa），說明吸收塔内液面上升。

綜合以上分析可以得出結論：循環泵投運後，塔内漿液總量沒有變化，由于循環泵的投運，漿液體積膨脹，同一漿液單位體積的質量發生大幅度變化，即體現漿液含固量的漿液“密度”特性在吸收塔運行中在吸收塔内是得不到真實體現的。

根據某台機組用于測量吸收塔液位安裝的壓力變送器數據，在上下兩個壓力變送器安裝在标高0.7米和7米位置時，計算出的密度低于1000Kg/m3 （700Kg/m3-1000Kg/m3之間）的不合常理情況是經常出現的。拉近兩個壓力變送器的安裝間距并安裝在漿池下部，效果有較大好轉，但會增加密度計算誤差。

存在測量誤差是壓力變送器安裝在吸收塔上測量密度存在的主要問題。理論上講，該測量方法是錯誤的。

2、石膏漿液PH值測量

石膏漿液PH值測量的方法是将PH測量用玻璃電極浸入被測漿液中，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝中主流安裝方法是将玻璃電極安裝在石膏排出泵出口回吸收塔分支管路上，由于玻璃電極的“滲透膜”很薄以及石膏漿液石膏晶體顆粒的磨損，存在玻璃電極易損壞的問題，一般情況下玻璃電極使用壽命低于3個月。管路堵塞也是石膏漿液PH值測量存在的問題。

為了解決玻璃電極使用壽命短和管路堵塞問題，有些電廠将玻璃電極移至管路外，經過擴容降低對玻璃電極的沖刷，乏液排入吸收塔區地坑，這種方案加重了地坑泵負擔，造成電量浪費和地坑泵磨損（介質為含顆粒漿液時，泵件磨損非常嚴重）。剔除機組檢修停運時間，每塔因此年耗費電量39000度（地坑泵功率30KW，根據地坑液位啟停）。

石膏漿液PH值測量存在電極易損壞、管路堵塞或不節能、地坑泵磨損的問題。

3、吸收塔液位

吸收塔液位的主流測量方法是測量吸收塔底部壓力，使用石膏漿液密度值進行補償，得到吸收塔液位。

一般情況下，無論哪種測量方法測得的密度都是不低于吸收塔内部從塔底到液面漿液的實時平均"密度"的，原因是塔内漿液是旋動的、有氣泡的，而密度測量測量工況都是盡量剔除這些影響的。所以以吸收塔底部壓力加漿液密度值補償計算出的液位是偏低的，偏低的數值随塔内漿液狀況而變。1100Kg/m3密度的漿液在塔内可能隻有900Kg/m3，此工況下11米高度的液位使用該種測量方法測出的液位隻有9米。

液位測量不準會引起吸收塔溢流，當地坑泵出力不能滿足溢流量需要時，漿液外溢造成環境污染。

4、除霧器差壓

除霧器差壓用于監視除霧器煙氣出入側壓差，以适時投入沖洗水。由于煙氣攜帶石膏漿液，造成壓力取樣管堵塞，除霧器差壓經常失準或數據無法使用。堵塞物為垢狀稀稠物，使用壓縮氣源吹掃疏通後，很短時間内又堵塞。

取樣管路堵塞、疏通頻繁、不能穩定投入是除霧器差壓測量的主要問題。

三、解決方案

1、石膏漿液密度

（1）解決方案

選用YLMD系列周期取樣、壓力測量原理密度計，該原理漿液密度計徹底解決了脫硫島漿液密度測量存在的問題。測量原理是利用“液體壓強等于液位與液體密度以及重力加速度的乘積”的物理規律，定期自動将被測漿液取出靜置得到樣品液，測量不同高度處的壓強，經計算得到密度。因樣品液是靜止和穩定的，所以測量值是準确的，測量方法是嚴謹的。

YLMD系列漿液密度計技術參數

電 源：AC220V，3A

密度信号輸出：4-20mA

測 量 周 期：40分鐘（石膏漿液）/10分鐘（石灰石漿液）

測 量 精 度：±10 Kg/m3

（2）結果

YLMD系列漿液密度計測量元件不接觸高速流動的漿液，每一測量周期進行水沖洗，徹底解決了儀表磨損和堵塞問題。

2、石膏漿液PH值測量

（1）解決方案

解決吸收塔漿液PH值測量存在的電極磨損和管路堵塞問題，目前已有多種方案，總體思路是将PH電極移出漿液高速流動的漿液泵出口管道。有些是靠吸收塔内漿液靜壓自流通過管路直接排入吸收塔區地溝，将PH電極安裝在自流管道上；有些制作流通杯，使漿液向PH電極淋灑，乏液排入吸收塔區地溝。這兩種方案均能緩解石膏漿液PH值測量存在的電極磨損和管路堵塞問題，但需要地坑泵将排入地溝的被測漿液打回吸收塔。

選用ZQQY-1-1型PH測量輔助裝置，與PH值測量儀表配合，在延長PH電極使用壽命方面更優秀，耗用的被測漿液少許多。

（2）ZQQY-1-1型PH測量輔助裝置測量原理：

如圖所示，打開閥門1，漿液流通漿液取樣管4排入地溝，待取樣管4内可靠充滿新鮮漿液後關閉閥門1，延時2分鐘，記錄并顯示此時測量的PH值至下一測量周期。打開閥門2，工業水流通漿液取樣管4排入地溝，待确信取樣管4内漿液被水置換後關閉閥門2。以上步序重複進行，完成PH值測量任務。

（3）結果

配用PH測量輔助裝置，因樣品管特殊測量結構降低介質流速和PH電極短時間接觸被測介質、非測量時段PH電極浸入清水而不是石膏漿液，延長了PH電極使用壽命。由于每一測量周期（10-20分鐘）僅有不足1分鐘漿液排入地溝，大大降低了吸收塔區地坑泵負荷，達到節能和降低地坑泵損耗的目的。

某廠#5、#6兩台同類型機組，#5吸收塔為漿液靜壓自流型PH值測量方案，#6吸收塔選用ZQQY-1-1型PH測量輔助裝置，對兩者進行分析比較：

圖示曲線為#5、#6吸收塔地坑液位曲線（#5-紅色，#6-綠色），曲線反映了地坑泵運轉情況。通過曲線分析，在135分鐘的取樣時間内，#5吸收塔地坑泵啟動3.5次，運行24.5分鐘，#6吸收塔地坑泵啟動1次，運行5分鐘，#6吸收塔地坑泵運行時間是#5吸收塔地坑泵的20.4%。

該廠地坑泵功率30KW，按照#5吸收塔工況合計（假設吸收塔全年運行），地坑泵耗電40880KWh,電費20440元（0.5元/ KWh）。統計地坑泵配件磨損更換配件費用，每台地坑泵年均24870元。以上兩項年耗45310元。按照泵運行時間折算電耗和設備損耗是合理的，#6吸收塔地坑泵損耗為#5吸收塔地坑泵的20.4%，年節省費用36060元。

配用PH測量輔助裝置，PH電極使用壽命長于一年，上述統計未包括維護人工費和PH電極損耗低節省費用。

3、吸收塔液位

（1）解決方案

無論哪種測量方案，吸收塔漿液密度測量的目的是測取漿液含固量，是為了監測石膏晶體含量。因吸收塔内漿液狀态非常複雜，即使是相同密度的漿液，在塔内不同運行工況單位體積的漿液質量也不是恒定的，在塔内不同高度、不同位置也是不均勻的的，使用測量的密度用于液位測量補償是不準确的。

利用不同高度安裝的兩組壓力變送器測得的壓力值計算吸收塔液位，能夠避開密度補償。因吸收塔内單位體積的漿液質量數據的差别主要取決于高度因素，所以盡量拉開兩組變送器的安裝間距，以提高測量精度，但要保證上面一組壓力變送器上部有足夠液位。

計算公式：

H=P底H0/(P底- P中)

H：吸收塔漿液液位測量值，單位：米

g：轉換系數，重力加速度：取9.8

P底：底部壓力變送器測量壓力值，單位：Pa

P中：上部壓力變送器測量壓力值，單位：Pa

ρ：吸收塔漿液密度測量值，單位：kg/m3

（2）結果

該測量方法消除了直接測量的漿液密度與塔内單位體積漿液質量不等同對液位測量準确度的影響，吸收塔内漿液旋動、懸浮引起的密度變化得到實時修正，提高了測量準确度。

吸收塔運行時，由于氧化空氣的加入，石膏漿液顆粒的自然沉降，造成氧化風管以上漿液密度低于氧化風管以下，吸收塔漿液從下到上會形成一個密度下降梯度，密度是逐步降低的。本測量方案相當于采用兩組壓力變送器之間的平均密度，但未考慮上部壓力變送器以上漿液情況，所以測量值仍存在誤差。實際上計算液位低于實際液位（試驗結果差值在0.5-1米之間），可通過邏輯進行修正。

4、除霧器差壓

（1）解決方案

造成差壓取樣管堵塞後使用壓縮空氣吹掃，管路通暢不能維持的原因是堵塞物為粘稠物，吹掃空氣不能将管路堵塞物徹底清除，隻能形成氣體通路，大部分堵塞物仍然存在于管路内，經過短期運行，管路再次堵塞。

通過加裝清理管路和球閥，管路堵塞後，打開球閥，使用工具徹底清理取樣管路，清理完畢後，關閉球閥。

（2）結果

按照上述方案改造後，清理周期由周吹掃變為每三個月清理一次，除霧器差壓測量穩定運行，數據準确。

四、結語

上述方案徹底解決了吸收塔參數測量存在的問題，大大降低了設備維護工作量，大大降低了脫硫熱工設備年度運行成本，确保了測點投運率和測量準确度，為值班員精細調整吸收塔運行參數、保證脫硫效率提供了技術保障。

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