針對脫硫系統(tǒng)常用在線密度計的類型，進行原理分析和對比，提出火電廠脫硫系統(tǒng)在線密度計選型建議。并針對目前脫硫系統(tǒng)常見在線密度計在使用中暴露出的問題。根據(jù)實際工程經(jīng)驗，提供相關(guān)解決辦法。

隨著環(huán)保格要求提高，國內(nèi)火電廠均配套安裝脫硫裝置，特別是近幾年大量脫硫設(shè)施投入運行后，在實際運行過程中，暴露出很多問題。本文專門針對脫硫系統(tǒng)密度測量存在問題，從在線密度計選型到實際應(yīng)用，分別進行分析，并提出相關(guān)運行建議。

1、濕法脫硫系統(tǒng)密度計監(jiān)測要求

石灰石、石膏濕法脫硫系統(tǒng)中，各種漿液濃度的測量和控制是一個非常重要的環(huán)節(jié)。運行過程中通過對漿液密度的測量，來反映實際漿液的濃度，從而達到控制的目的。通常濕法脫硫系統(tǒng)中，通常需要測量兩種漿液密度：

①石灰石漿液密度

在濕式球磨機制漿系統(tǒng)中，通常設(shè)置兩個密度計，一個設(shè)置在磨機漿液循環(huán)泵出口管道上，用于測量中間石灰石漿液密度，運行人員通過控制漿液密度(1380-1400kg/m³)，來保證進入石灰石旋流站的濃度(大約45-48wt%)，并最終得到合格的石灰石漿液(20-30wt%)。

另外一個密度計設(shè)置在石灰石漿液泵的出口管道上，用于測量加入吸收塔的石灰石漿液密度，準(zhǔn)確計算加入吸收塔內(nèi)的石灰石量，確保吸收塔pH值的自動調(diào)節(jié)。

而在干式球磨機制漿系統(tǒng)中，研磨好的石灰石粉與工藝水進行配比，攪拌混合成石灰石漿液，故僅設(shè)置石灰石漿液泵出口密度計，來監(jiān)測石灰石漿液密度，參與pH值自動調(diào)節(jié)。

②吸收塔石膏漿液密度

在石灰石/石膏濕法脫硫系統(tǒng)中，加入吸收塔內(nèi)的石灰石，與煙氣中的二氧化硫進行反應(yīng)，并經(jīng)過強制氧化工藝后， 最終在吸收塔內(nèi)形成CaS04，逐步結(jié)晶析出，變?yōu)镃aSO4.2H20石膏晶體。通過對吸收塔底部石膏漿液密度的測量，來監(jiān)視運行中吸收塔石膏漿液的濃度，控制石膏漿液的飽和度。

另外，由于吸收塔漿池封閉的局限性，吸收塔液位測量都采用壓力變送器，直接測量液位靜壓來反映吸收塔液位。密度不同，則吸收塔液位就不同。吸收塔液位必須進行石膏漿液密度修正后，才能正確反映吸收塔液位。

通常吸收塔石膏漿液密度計設(shè)置在石膏排出泵的出口管道上，不同脫硫公司對石膏漿液濃度要求不同，一般要求控制在20-25wt%內(nèi)，對應(yīng)密度范圍為1125-l150kg/m³。

2、濕法脫硫系統(tǒng)密度控制的重要性

①石灰石漿液密度控制的重要性

石灰石漿液濃度一般控制在25wt%，對應(yīng)密度1180kg/m3。如果石灰石漿液濃度過低，會造成單位時間內(nèi)，加入吸收塔內(nèi)有效石灰石量少，必須通過加大供漿量來滿足系統(tǒng)要求，這樣必然造成加入吸收塔內(nèi)的水量過大，干擾吸收塔液位控制，特別是在低負荷時，對吸收塔液位影響更為明顯。反之，如果石灰石漿液濃度過大，會加劇石灰石漿液泵和管道的磨損，縮短設(shè)備使用壽命。

②吸收塔石膏漿液密度控制的重要性

運行中均通過測量吸收塔密度，來監(jiān)視吸收塔內(nèi)石膏漿液濃度。當(dāng)吸收塔密度為1150kg/m3時，對應(yīng)漿液濃度為25wt%。一旦吸收塔石膏漿液濃度過大，長期運行超過25wt%，會造成嚴(yán)重的后果。

a、吸收塔漿液濃度高易造成吸收塔內(nèi)結(jié)垢

吸收塔漿液濃度按照設(shè)計要求，一般控制在20-25wt%之間。當(dāng)吸收塔石膏濃度大于25wt%，則吸收塔內(nèi)的CaSO4.2H20過飽和度大于1，石膏開始沉淀，當(dāng)過飽和度大于等于1.4時，漿液中的CaSO4會在吸收塔塔內(nèi)各部件上，特別是循環(huán)泵濾網(wǎng)、氧化風(fēng)支管以及吸收塔塔壁上結(jié)晶后大量析出，逐步形成石膏垢，嚴(yán)重堵塞循環(huán)泵濾網(wǎng)、氧化風(fēng)支管等，嚴(yán)重影響循環(huán)泵、氧化風(fēng)機的安全運行。很多投運項目上，都出現(xiàn)循環(huán)泵濾網(wǎng)堵塞，直接導(dǎo)致循環(huán)泵吸入量不足，并最終導(dǎo)致循環(huán)泵機封損害。部分項目上，還曾出現(xiàn)過由于濾網(wǎng)堵塞，循環(huán)泵吸入力過大，使濾網(wǎng)破碎，破碎后的濾網(wǎng)經(jīng)過循環(huán)泵，堵塞吸收塔噴嘴，一方面造成脫硫效率下降，另外更造成吸收塔內(nèi)除霧器溫度高變形坍塌。

b、吸收塔濃度高，會造成設(shè)備磨損加劇

當(dāng)漿液濃度高時，會嚴(yán)重加劇循環(huán)泵葉輪、攪拌器葉片、石膏排出泵葉輪以及管道的磨蝕。造成設(shè)備壽命縮短。從目前已投運眾多項目上看，漿液泵葉輪很多在半年多時間內(nèi)，出現(xiàn)葉輪嚴(yán)重磨蝕，這其中漿液濃度高是主要原因。

c、吸收塔濃度高，易造成除霧器、GGH堵塞

煙氣經(jīng)過噴淋后，攜帶大量石膏漿液進入除霧器和GGH。當(dāng)漿液濃度高時，會造成飽和煙氣中石膏濃度大，經(jīng)過除霧器和GGH時，大量石膏漿液從煙氣中分離，沉淀在除霧器和GGH表面，很容易造成除霧器和GGH堵塞。造成系統(tǒng)差壓增大，脫硫電耗提高，情況嚴(yán)重時會造成脫硫系統(tǒng)停運，無法繼續(xù)運行。雖然目前GGH堵塞是個難題，解決堵塞還沒有很好的辦法，但適當(dāng)降低吸收塔漿液濃度，卻有助于降低GGH堵塞的風(fēng)險。

d、吸收塔濃度高，會造成石膏系統(tǒng)異常

由于石膏漿液濃度超標(biāo)，直接導(dǎo)致石膏旋流器偏離設(shè)計工況運行，一方面石膏品質(zhì)下降，另一方面會造成廢水中石膏濃度超標(biāo)。廢水中的石膏經(jīng)過絮凝沉淀，淤積在廢水處理系統(tǒng)中，直接造成廢水排放濃度超標(biāo)，嚴(yán)重情況可造成廢水處理系統(tǒng)的癱瘓。

③脫硫密度計綜合要求

綜合以上情況可以看出，脫硫系統(tǒng)的漿液濃度控制是一個非常關(guān)鍵的運行參數(shù)，運行中對于密度計要求有：安全穩(wěn)定；精度高；便于維護；易更換。

3、脫硫系統(tǒng)密度測量常用在線密度計分類

①科氏力質(zhì)量流量計

a、工作原理

每一臺科氏力質(zhì)量流量計內(nèi)都有一根或多根測量管，形成一個振動系統(tǒng)，人為產(chǎn)生振動。流體在測量管內(nèi)流動時，流體慣性產(chǎn)生作用在測量管壁上的力。兩個相位傳感器檢測測量管振動在時間和空間上的變化，即“相位差”。差值直接用作質(zhì)量流量測量值。此外，基于測量管的振動頻率還可以測得流體密度。測量管壁外的溫度傳感器可以測量測量管溫度，用于溫度補償。測得的過程溫度可以用作輸出信號。

b、優(yōu)缺點

優(yōu)點有：

◆液體和氣體的通用測量原理

◆多變量測量：同時測量質(zhì)量流量、密度、溫度和粘度

◆高測量精度：典型值為±0.1%FS；可選：±0.05%FS

◆測量原理不受流體物理屬性和流場的影響

◆無前/后直管段長度要求科氏力質(zhì)量流量計安裝和維護非常方便；

缺點有：

由于直接與測量漿液接觸，流量計易磨損、易腐蝕，實際應(yīng)用中必須采用合金材料，價格相對較貴，特別是管道口徑越大，價格更昂貴；

長期運行后測量會有偏差，需定期校準(zhǔn)；

另外由于流量計內(nèi)部有振動管，使用中易堵塞。

②差壓式密度計

a、在線密度計原理

差壓式密度計為間接測量密度，實際就是差壓變送器。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在線密度計，通過計算固定高度液柱靜壓，利用公式：△AP=ρ×g×h，在高度已知情況下，計算得出密度。

b、優(yōu)缺點

優(yōu)點有：價格便宜；耐磨耐腐蝕；儀表安裝維護非常方便

缺點有：

◆測量精度不高，偏差較大。吸收塔內(nèi)漿液循環(huán)泵和吸收塔攪拌器的運行，肯定會對吸收塔液位產(chǎn)生波動，對液位測量準(zhǔn)確有一定的影響；另外氧化風(fēng)強制鼓入吸收塔。也會對吸收塔液位造成一定的波動。要達到較高的測量精度，需要盡可能提高差壓高度，同時差壓必須保持穩(wěn)定，而在脫硫系統(tǒng)中很難做到。

◆易堵塞。由于在吸收塔塔壁上開孔，長期運行，取樣孔很容易結(jié)垢，造成測量偏大。所以壓力變送器上必須加裝沖洗水，并定期進行沖洗。

c、二次誤差問題。由于是間接測量密度，即根據(jù)差壓計算密度，易造成二次誤差問題。

③聲阻抗密度計

基于聲阻抗的物理定律計算密度： Z = C x p，其中 Z = 聲阻抗， C = 聲速， p = 密度

由于實時測量聲阻抗和聲速，因此可以實時準(zhǔn)確地計算密度。基于線性調(diào)頻的解析算法，解決了傳統(tǒng)反射式超聲波超聲波聲阻抗礦漿濃度計的缺點，特別適合礦漿、含氣泡水等固液兩相漿液的密度或固體顆粒含量物質(zhì)的密度測量。

優(yōu)點：

不堵塞。探頭與管道基本平行，不會對流體造成任何阻力。

無磨損。采用莫氏硬度僅次于金剛石的材料，漿液對探頭基本沒有磨損

安裝方便。無縫替代之前的質(zhì)量流量計或音叉密度計

無明顯缺點。

④綜合評價

對比以上的不同類型密度計，并結(jié)合脫硫系統(tǒng)的實際情況，脫硫密度計采用聲阻抗密度計較為可行。一方面精度能夠滿足現(xiàn)場要求，另外日常維護非常方便，更換也非常方便。