脱硫吸收塔密度计改造及应用

脱硫吸收塔密度计改造及应用

引言

随着近几年火力发电机组的迅速上马，国家环保政策的更加严格，国家发改委明令：新建机组都必须同步安装脱硫设施；目前石灰石-石膏湿法脱硫技术在大型火力发电厂应用比较普遍。但在湿法脱硫中，需要大量的在线仪表检测脱硫系统的各项参数来保证整个脱硫系统的可靠运行，其中测量吸收塔浆液密度的密度计就是其中之一。

1. 吸收塔密度测量的方法的特点和原来的工艺流程

1）目前国内脱硫系统浆液密度测量方法主要有三种：γ射线放射吸收测量法、科氏力质量流量法、差压法，这三种方法各占市场的份额分别为：5%、90%、5%左右。宿州公司运行初期即科氏力质量密度方式，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，宿州公司脱硫系统投运后，已经先后更换了4个科式密度计，每年吸收塔的浆液密度测量设备维护费用超过60万，全厂维护费用近90万。咨询其他兄弟单位，使用科氏力质量密度计的电厂都存在共性问题：性能不稳定、可靠性差、测量管路磨损严重、更换备品频繁、维护成本极高。 2）宿州公司原密度计设计安装在石膏排输泵的再循环旁路上，通过石膏排输泵的连续运行，保证了科式密度计的测量介质的连续供用，原来的系统如下：

2. 吸收塔密度测量改造过程及技术难题处理

2.1 密度测量变送器安装要求

（1）经常间隔性的冲洗液位计，安装图如下：

（2）直接把液位变送器安装在吸收塔塔壁的法兰上：（不需隔膜阀及冲洗）

说明：采用（1）的安装方式比较好。其中两台液位变送器安装在距离吸收塔底部标高0.5米的高度，一台液位变送器标高1.5米。为防止压力变送器测量不准确，必须对变送器的测量管道安装冲洗水，防止沉积的浆液影响测量效果；同时压力变送器隔膜片的安装以离吸收塔浆液距离越近越好为原则，调整好安装角度，以向下30度为最好，避免水平安装，绝对禁止测量管道向上安装，以防造成浆液沉积；吸收塔液位变送器应该安装在高度0.5-2.0米的吸收塔底部石膏区域，过低容易被自然沉积的石膏浆液影响，过高检修维护不方便；水平方向距搅拌器两米左右，而不是两台搅拌器之间塔壁中心区域，避免中心角沉积浆液。

2.2 密度测量原理

L=P/ρ+h P = ρ×(L-h) P9压力变送器测量压力（kg/m2)ρ1120密度（kg/m3）

h0.5仪表安装位置（m）

L8.535714286实际液位（m）

液位变送器测量公式为：

设两台标高0.5米的液位变送器实际测量的静压平均值为P1(kg/m2)，标高为1.5米处的两台液位变送器实际测量的静压为P2(kg/m2)，△P为液位变送器的差压(kg/m2)，分别有以下公式成立：

P1 = ρ×(L-0.5)

P2 = ρ×(L-1.5)

∴△P＝P1－P2＝ρ×(L-0.5)－ρ×(L-1.5)＝ρ(kg/m3×m)

即石膏浆液密度ρ＝△P (kg/m2 /m)= △P (kg/m3)

2.3 误差原因分析及解决办法

取上面公式计算的密度值为吸收塔石膏浆液密度值（相应的吸收塔液位也可准确测量L=P1/ρ+0.5），在实际使用过程中遇到如下测量不准确的现象：

（1）如果没有按照上面安装方式，浆液不流通，可导致液位测量不准确。解决办法：去掉液位变送器的手动隔离阀，取样法兰尽可能短，即离吸收塔壁近越近越好，安装角度采用向下倾斜30度安装。

（2）正常运行过程中吸收塔浆液受搅拌器、泡沫、含尘量、氧化风机、浆液循环泵的影响，差压信号会出现跃变、尖波，从而造成密度值的不稳。

解决办法：在DCS内部组态中采用滤波的方式，消除小的干扰误差

（3）在专用自动水冲洗时，由于冲洗水的加入造成绝压的增加，造成测量误差。

解决办法：在DCS内部进行控制处理，当发出自动冲洗指令时同时切除现场的测量信号，保持上次未冲洗时的测量值。

（4）现场在线测量密度值与第三方手动测量数据存在单向误差：

解决办法：通过第三方的多次取样手动测量的对比试验，总结规律，在DCS内部设置误差补偿，提供其测量精度。

2.4 液位计的冲洗

液位计冲洗水采用一.1.（1）的方式，即在液位计测量管路上直接安装专用冲洗水，能对测量管路进行最直接有效的冲洗，防止管路堵塞。为减少运行人员的劳动强度和工作量，在自动冲洗管路上设计了电磁阀，实现每8小时冲洗一次，每次冲洗10分钟的远方自动冲洗控制，并可以根据实际的运行情况，随意进行优化修改。

附：改造密度计图：

去掉旁路后的设备工艺图：

3. 改造前后试验数据对比表

4. 改造前后经济效益对比表:

5. #1机组脱硫吸收塔密度计投运后的实际效果曲线

6. 结束语

在学习、研究差压式测量技术的基础上，结合本公司发电机组吸收塔的实际尺寸，采用差压式密度测量方法获得石膏浆液密度，即通过测量固定高度浆液（1米）的差压，进而推算浆液密度，同时设计了专用自动冲洗水，在脱硫DCS内设计了自动冲洗程序，解决了

测量管路的磨损、堵塞等问题，保证了测量精度并实现了密度的连续不间断测量。针对正常运行过程中吸收塔浆液受搅拌器、泡沫、含尘量、氧化风机、浆液循环泵和冲洗水的影响，差压信号会出现跃变、尖波和突然增大现象，在DCS内部专门设计滤波、信号保持等数据处理功能；针对实验室质量称重法测量结果和DCS显示的浆液密度存在单向误差，设计了误差补偿功能，进一步提高了测量精度和系统的可靠性。本项目突出了如下特点，为其他电厂吸收塔密度计的测量难题率先提供了一个解决办法：

1）采用差压式测量，解决了科氏力质量流量计测量而产生的管道磨损问题，节省维护成本。

2）通过测量差压推算石膏浆液密度，算法简单，并在DCS内部采用滤波与误差补偿，消除差压的扰动，满足了测量精度要求。

3）设计了合理的冲洗水回路，在保证了测量精度的前提下，解决了测量管的磨损和堵塞问题。