河北纽思泰伦：脱硫吸收塔浆液密度测量

石灰石/石膏湿法脱硫系统中，浆液的密度是湿法烟气脱硫工程中的重要过程检测参数，也是重要的控制对象。对维护脱硫系统物料平衡具有不可替代的作用，通过在线测量石灰浆液的密度就能有效控制SO2的转化率，提高脱硫系统的经济性和运行效率。因此，精确、稳定的在线密度测量仪表对于湿法石灰石-石膏脱硫转化率的控制是至关重要的。本文将介绍河北纽思泰伦对脱硫吸收塔浆液密度测量的分析。

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。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，是使用科氏力质量密度计的都存在共性问题：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。放射性密度计的测量原理是射线穿过物质时会发生衰减, 衰减的程度取决于测量通道及物质的密度, 当测量通道恒定时, 衰减量是物质密度的函数。放射性密度计可以在不接触被检测对象, 特别是在高温、高压、 高腐蚀性和有毒的情况下, 对容器内的物料密度等参数进行测量, 价格也比较便宜。用于脱硫系统时, 由于放射性密度计安装于浆液管之外, 与浆液不直接接触, 安装方便, 维护量小, 不会造成浆液的压力损失。但是, 放射性密度计也存在一些缺点, 如测量信号与浓度不呈线性, 管道内壁结垢及磨损将引起测量误差等。此外, 实际应用中, 因放射性仪器审批程序繁琐, 并要对放射源进行严格管理与检查, 故这类密度计只在早期的脱硫项目中有所应用。

差压式原理测量浆液密度的方法占5%。传统的测量方法是分别将两台液位变送器安装在距离吸收塔或石灰石浆槽底部标高0.5米和1.5米的地方，安装角度采用向下倾斜30度安装并加装手动隔离阀，采用间隔性冲洗。这种方法需要在系统里设定公式计算出浆液的密度，现场没有密度显示，同时这种安装方式经常造成介质沉积和堵塞问题。

经常间隔性的冲洗液位计，安装图如下：

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。

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)

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。

液位计的冲洗：

液位计冲洗水采用的方式，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。

在差压式测量技术的基础上，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。

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。

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原标题：河北纽思泰伦：脱硫吸收塔浆液密度测量