西安派声信息科技有限公司
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阅读：49发布时间：2024-12-1
针对脱硫系统常用在线密度计的类型，进行原理分析和对比，提出火电厂脱硫系统在线密度计选型建议。并针对目前脱硫系统常见在线密度计在使用中暴露出的问题。根据实际工程经验，提供相关解决办法。
随着环保格要求提高，国内火电厂均配套安装脱硫装置，特别是近几年大量脱硫设施投入运行后，在实际运行过程中，暴露出很多问题。本文专门针对脱硫系统密度测量存在问题，从在线密度计选型到实际应用，分别进行分析，并提出相关运行建议。
1、湿法脱硫系统密度计监测要求
石灰石、石膏湿法脱硫系统中，各种浆液浓度的测量和控制是一个非常重要的环节。运行过程中通过对浆液密度的测量，来反映实际浆液的浓度，从而达到控制的目的。通常湿法脱硫系统中，通常需要测量两种浆液密度：
①石灰石浆液密度
在湿式球磨机制浆系统中，通常设置两个密度计，一个设置在磨机浆液循环泵出口管道上，用于测量中间石灰石浆液密度，运行人员通过控制浆液密度(1380-1400kg/m3)，来保证进入石灰石旋流站的浓度(大约45-48wt%)，并最终得到合格的石灰石浆液(20-30wt%)。
另外一个密度计设置在石灰石浆液泵的出口管道上，用于测量加入吸收塔的石灰石浆液密度，准确计算加入吸收塔内的石灰石量，确保吸收塔pH值的自动调节。
而在干式球磨机制浆系统中，研磨好的石灰石粉与工艺水进行配比，搅拌混合成石灰石浆液，故仅设置石灰石浆液泵出口密度计，来监测石灰石浆液密度，参与pH值自动调节。
②吸收塔石膏浆液密度
在石灰石/石膏湿法脱硫系统中，加入吸收塔内的石灰石，与烟气中的二氧化硫进行反应，并经过强制氧化工艺后， 最终在吸收塔内形成CaS04，逐步结晶析出，变为CaSO4.2H20石膏晶体。通过对吸收塔底部石膏浆液密度的测量，来监视运行中吸收塔石膏浆液的浓度，控制石膏浆液的饱和度。
另外，由于吸收塔浆池封闭的局限性，吸收塔液位测量都采用压力变送器，直接测量液位静压来反映吸收塔液位。密度不同，则吸收塔液位就不同。吸收塔液位必须进行石膏浆液密度修正后，才能正确反映吸收塔液位。
通常吸收塔石膏浆液密度计设置在石膏排出泵的出口管道上，不同脱硫公司对石膏浆液浓度要求不同，一般要求控制在20-25wt%内，对应密度范围为1125-l150kg/m3。
2、湿法脱硫系统密度控制的重要性
①石灰石浆液密度控制的重要性
石灰石浆液浓度一般控制在25wt%，对应密度1180kg/m3。如果石灰石浆液浓度过低，会造成单位时间内，加入吸收塔内有效石灰石量少，必须通过加大供浆量来满足系统要求，这样必然造成加入吸收塔内的水量过大，干扰吸收塔液位控制，特别是在低负荷时，对吸收塔液位影响更为明显。反之，如果石灰石浆液浓度过大，会加剧石灰石浆液泵和管道的磨损，缩短设备使用寿命。
②吸收塔石膏浆液密度控制的重要性
运行中均通过测量吸收塔密度，来监视吸收塔内石膏浆液浓度。当吸收塔密度为1150kg/m3时，对应浆液浓度为25wt%。一旦吸收塔石膏浆液浓度过大，长期运行超过25wt%，会造成严重的后果。
a、吸收塔浆液浓度高易造成吸收塔内结垢
吸收塔浆液浓度按照设计要求，一般控制在20-25wt%之间。当吸收塔石膏浓度大于25wt%，则吸收塔内的CaSO4.2H20过饱和度大于1，石膏开始沉淀，当过饱和度大于等于1.4时，浆液中的CaSO4会在吸收塔塔内各部件上，特别是循环泵滤网、氧化风支管以及吸收塔塔壁上结晶后大量析出，逐步形成石膏垢，严重堵塞循环泵滤网、氧化风支管等，严重影响循环泵、氧化风机的安全运行。很多投运项目上，都出现循环泵滤网堵塞，直接导致循环泵吸入量不足，并最终导致循环泵机封损害。部分项目上，还曾出现过由于滤网堵塞，循环泵吸入力过大，使滤网破碎，破碎后的滤网经过循环泵，堵塞吸收塔喷嘴，一方面造成脱硫效率下降，另外更造成吸收塔内除雾器温度高变形坍塌。
b、吸收塔浓度高，会造成设备磨损加剧
当浆液浓度高时，会严重加剧循环泵叶轮、搅拌器叶片、石膏排出泵叶轮以及管道的磨蚀。造成设备寿命缩短。从目前已投运众多项目上看，浆液泵叶轮很多在半年多时间内，出现叶轮严重磨蚀，这其中浆液浓度高是主要原因。
c、吸收塔浓度高，易造成除雾器、GGH堵塞
烟气经过喷淋后，携带大量石膏浆液进入除雾器和GGH。当浆液浓度高时，会造成饱和烟气中石膏浓度大，经过除雾器和GGH时，大量石膏浆液从烟气中分离，沉淀在除雾器和GGH表面，很容易造成除雾器和GGH堵塞。造成系统差压增大，脱硫电耗提高，情况严重时会造成脱硫系统停运，无法继续运行。虽然目前GGH堵塞是个难题，解决堵塞还没有很好的办法，但适当降低吸收塔浆液浓度，却有助于降低GGH堵塞的风险。
d、吸收塔浓度高，会造成石膏系统异常
由于石膏浆液浓度超标，直接导致石膏旋流器偏离设计工况运行，一方面石膏品质下降，另一方面会造成废水中石膏浓度超标。废水中的石膏经过絮凝沉淀，淤积在废水处理系统中，直接造成废水排放浓度超标，严重情况可造成废水处理系统的瘫痪。
③脱硫密度计综合要求
综合以上情况可以看出，脱硫系统的浆液浓度控制是一个非常关键的运行参数，运行中对于密度计要求有：安全稳定；精度高；便于维护；易更换。
3、脱硫系统密度测量常用在线密度计分类
①科氏力质量流量计
a、工作原理
每一台科氏力质量流量计内都有一根或多根测量管，形成一个振动系统，人为产生振动。流体在测量管内流动时，流体惯性产生作用在测量管壁上的力。两个相位传感器检测测量管振动在时间和空间上的变化，即“相位差"。差值直接用作质量流量测量值。此外，基于测量管的振动频率还可以测得流体密度。测量管壁外的温度传感器可以测量测量管温度，用于温度补偿。测得的过程温度可以用作输出信号。
b、优缺点
优点有：
◆液体和气体的通用测量原理
◆多变量测量：同时测量质量流量、密度、温度和粘度
◆高测量精度：典型值为±0.1%FS；可选：±0.05%FS
◆测量原理不受流体物理属性和流场的影响
◆无前/后直管段长度要求科氏力质量流量计安装和维护非常方便；
缺点有：
由于直接与测量浆液接触，流量计易磨损、易腐蚀，实际应用中必须采用合金材料，价格相对较贵，特别是管道口径越大，价格更昂贵；
长期运行后测量会有偏差，需定期校准；
另外由于流量计内部有振动管，使用中易堵塞。
②差压式密度计
a、在线密度计原理
差压式密度计为间接测量密度，实际就是差压变送器。在罐体底部位置附近，选择上下两处固定高度，分别开孔，然后上下分别安装双法兰隔膜式在线密度计，通过计算固定高度液柱静压，利用公式：△AP=ρ×g×h，在高度已知情况下，计算得出密度。
b、优缺点
优点有：价格便宜；耐磨耐腐蚀；仪表安装维护非常方便
缺点有：
◆测量精度不高，偏差较大。吸收塔内浆液循环泵和吸收塔搅拌器的运行，肯定会对吸收塔液位产生波动，对液位测量准确有一定的影响；另外氧化风强制鼓入吸收塔。也会对吸收塔液位造成一定的波动。要达到较高的测量精度，需要尽可能提高差压高度，同时差压必须保持稳定，而在脱硫系统中很难做到。
◆易堵塞。由于在吸收塔塔壁上开孔，长期运行，取样孔很容易结垢，造成测量偏大。所以压力变送器上必须加装冲洗水，并定期进行冲洗。
c、二次误差问题。由于是间接测量密度，即根据差压计算密度，易造成二次误差问题。
③声阻抗密度计
基于声阻抗的物理定律计算密度： Z = C x p，其中 Z = 声阻抗， C = 声速， p = 密度
由于实时测量声阻抗和声速，因此可以实时准确地计算密度。基于线性调频的解析算法，解决了传统反射式超声波超声波声阻抗矿浆浓度计的缺点，特别适合矿浆、含气泡水等固液两相浆液的密度或固体颗粒含量物质的密度测量。
优点：
不堵塞。探头与管道基本平行，不会对流体造成任何阻力。
无磨损。采用莫氏硬度仅次于金刚石的材料，浆液对探头基本没有磨损
安装方便。无缝替代之前的质量流量计或音叉密度计
无明显缺点。
④综合评价
对比以上的不同类型密度计，并结合脱硫系统的实际情况，脱硫密度计采用声阻抗密度计较为可行。一方面精度能够满足现场要求，另外日常维护非常方便，更换也非常方便。
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