气喷旋冲湿式烟气脱硫吸收塔液位精确测定的专有技术剖析

1、技术秘密名称
气喷旋冲湿式烟气脱硫吸收塔液位精确测定的专有技术
2、股份公司原有技术及存在的问题
气喷旋冲湿式石灰石-石膏法烧结烟气脱硫工艺中，较高的脱硫效率是此工艺的一个显著特点，而吸收塔液位是影响脱硫效率的一个关键因素。

若液位过低，则气喷管插入浆液深度不够，使得反应发生不充分，脱硫效率将大大降低，同时也影响副产物石膏的成色；而液位过高时，虽然保证了高脱硫率，但增加了增压风机的电耗，违背了国家节能减排的精神，同时较高的背压也极易引起风机的喘振，影响到设备的安全运行。

1DL烟气脱硫系统吸收塔的液位确定是采用压力测量法，即在吸收塔体底部安装压
力变送器P1 （如图1所示），根据公式H二旦直接
pg
算出，但此处的浆液密度'是根据以往塔内情况给定的一个固定预测值，而吸收塔内的浆液浓度随着反应进行的程度以及工艺控制（脱石膏）的变化而变化，这就造成浆液密度也在不停地变化着，所以PLC 所显示的液位值只是一个参考值，并不能真实地反映出塔内的实际液位情况。

为验证这种测量方法与实际液位的差值，通过人工测量的方法进
行比对，具体数据如下：
12345
项目
人工测量值 5.45 5.46 5.49 5.46 5.48 PLC显示值 5.32 5.35 5.45 5.45 5.55上述测量过程中1、2为刚开机时，此时浆液浓度较低，密度也较低，实测值与显示值差异较大；3、4为正常生产期间，实测值与显示值差异不大，说明此时浆液密度'的预测值与实际密度较为接近；5为准备脱石膏前所测得，此时塔内浆液浓度较高，塔内浆液实际密度高于预测值'的密度，故测出的液位比PLC上显示的液位要低。

可见采用上述测量方法的最大误差率可达 2.44%。

3、国内外解决同类问题的技术方案
目前国内外最常用的液位测量手段有超声波液位计、雷达液位计
以及压力液位计。

1）超声波液位计的工作原理。

超声波液位计是一种非接触式液位测量仪，其探头安装在受测液 体的上方，探头受电激励后，通过空气向其下的液体发射超声波，超 声波被液体反射，回波被探头接收和测量，并被转换为电信号。

超声 波在发射和接收之间的距离H1由声波速度和传输时间t 决定，如公式 所示：H 仁Ct / 2,通常情况下声波在空气中的传播速度为 340m/ s （即
C = 340m/ s ），因超声波传感器距离渠底的高度 H 为定值，故可计算 出物位高度：H 2= H - H 1，详见附图2
2）雷达液位计的工作原理。

雷达液位计米用高频振荡器作为微波发生器， 发生器产生的微波 用波导管将它引到辐射天线，并向下射出。

当微波遇到障碍物，例如 液体液面时，部分被吸收，部分被反射回来。

通过发射波与液位反射 波之间某种参数关系来实现液位测量。

目前有两大类雷达液位计，一 类是发射频率固定不变，通过测量发射波和反射波的运行时间， 并经 过智能化信号处理器，测出被测液位的高度。

这类雷达液位计的运行 时间与液位距离的关系为：
t =2d/c ；
式中：c (电磁波传播速度) 二300000 km/s;
G
产
图2超声波液位计工作原理
3
d —被测介质液位和探头之间的距离，m;
t —探头从发射电磁波至接受到反射电磁波的时间，s。

另一类是天线发射的微波是频率被线性调制的连续波，当回波被天线接收到时，天线发射频率已经改变。

根据回波与发射波的频率差可以计算出物料面的距离。

发射频率随时间线性增加，增益为s,当发射出去的连续波遇到液面反射时，反射回来的信号频率比发射信号滞后了△ t。

由于回波信号频率的滞后，使得反射信号频率与发射信号频率之间的差频为△ f = s A t,从而可以得到：H二c△ f / 2s,显然H 与厶f是成正比的，反射液面离雷达液位计的距离越远，△ f越大。

但是,超声波液位计以及雷达液位计对于气喷旋冲湿式石灰石- 石膏法脱硫工艺是不适合的,主要原因如下：
a)在液位上方有下隔板和上隔板的阻挡,且四周都布满了气喷管, 从安装位置以
及信号反射条件来看都行不通;
b)在硫化风机的作用下,吸收塔内浆液表面会形成一个鼓泡区域, 这样测量出来
的液位是鼓泡高度与实际液位之和,大于浆液的实际液位,且鼓泡厚度也是在不停变化的,故无法采用上述测量手段;
c)接触式雷达液位计虽然不存上述原因,但是对其使用环境有着严格的要求：探
头不能处于涡流中或化学反应的液体中,而本脱硫系统的吸收塔内既有搅拌过程又存在化学反应，这样会形成虚假反射，导致信号不准确最终对塔内液位产生错误判断，所以在现有条件下接触式雷达液位计同样也不适用于该脱硫系统。

国内采用气喷旋冲湿式石灰石-石膏法脱硫工艺均采用与我们相
同的测量方法，也都存在液位测量精度不高的问题。

4、技术秘密具体内容或解决问题的技术方案
经过系统分析之后，我们在吸收塔上新增一个压力变送器（其标高低于浆液液位，保证此压力传感器一直处于浆液中），通过压差进行计算转化，从而得到准确的液位。

1、根据吸收塔中的两个压力变送器测得的两个压力值可以计算
出塔内浆液的即时密度（如图3）。

p P1-P2
浆液gh
式中：P1――原有的塔底压力变送器测得的压力；
P2――新增的塔中压力变送器测得的压力；
h ——两个压力变送器的高差。

2、根据准确的浆液即时密度和P2、P3 （鼓泡区）的压力变送器测得的压力值计算出液位值。

,,P1 - P3
H—
浆液9
式中：P1――原有的塔底压力变送器测得的压力；
P3――原有的鼓泡区压力变送器测得的压力；
需要说明的是，公式中的P1是三个压力变送器所测压力的平均值。

另外，为防止波动的浆液对压力传感器的影响，可在传感器外增加一个套管（长度大于传感器长度），套管内的浆液形成一个较为稳定的环境，保证传感器的测量数据的准确，此种改善措施的优点：
1）投资较少，重新采购压力传感器以及安装的施工费用不到5000元；
2）施工便捷，在做好准备工作的前提下，吸收塔塔壁上开孔、焊接套管、重新衬胶以及接线等施工可在一个工作日之内完成；
3）可对其他相关设备运行状态进行监测，计算液位值的过程中，得到一个塔内浆
液的即时密度，这对浆液浓度计的显示值是一个有力的参考，避免了浓度计故障输出错误数据而导致错误控制的可
厶匕
冃能
5、使用后的实际效果
为证实此种改进措施的效果，我们通过人工测量的方式进行数据
对比，数据如下：
从以上的数据中可以看出，通过压差计算转化的液位值更接近塔内的真实液位，误差率仅为0.18%，大大低于以前2.44%的误差率, 测量精度提高了13倍以上。

可见通过压差计算转化的方式求算吸收塔内液位值是可行的，并且能够如实地反映塔内液位的真实高度，为保证较高的脱硫效率提供了可靠的数据，且操作简单易行，在控制系统中通过程序实现计算转化输出，为脱硫系统控制提供了有利的数据支撑。

6、同类企业实施该技术的可能性
在液位值无法精确测量介质液位的情况下，可以考虑利用压差计算转化，不仅仅在脱硫系统中，在其他的装置、系统中也同样具有借鉴价值。