摘要：在石灰或石灰石FGD工艺中，吸收塔反应罐浆液密度是一个重要的控制参数。用于FGD工艺过程中测量吸收塔浆液密度的仪表主要有：核辐射密度计，超声波密度计，科里奥利质量流量计，光电式密度计，差压式密度计和吹泡式双管净压密度计，手工分析等。本文是基于科里奥利质量流量计测量仪表的基础上，通过研究试验，通过加装一套预处理系统，解决了浆液含气对测量结果的影响，提高了测量的准确性和稳定性，最大限度的降低了设备磨损和人员工作量。
关键词：FGD；浆液；密度；测量
0 引言
石灰/石灰石湿法FGD工艺是当前燃煤火力发电机组应用最广泛的脱硫工艺。其工艺过程都是将锅炉燃烧后的烟气逆流经过含有碱性吸收剂的反应罐，在反应罐中使得SO2生成硫酸钙或亚硫酸钙后结晶析出，除去烟气中的SO2。
1 浆液密度的作用
反应罐浆液密度是FGD工艺过程中一个重要的控制参数，通常是通过保持反应罐的产出平衡，控制反应罐的浆液排出量，从而大致控制浆液密度。同时根据浆液密度调节从水力旋流器返回吸收塔的溢流和底流浆液量来稳定吸收塔浆液密度。
维持较高的浆液密度有利于提高脱硫率和石膏纯度。但是，高含固体的浆液会对浆液循环泵、搅拌器、管道和阀门产生较大的磨损。因此，浆液密度的上限应不使浆液循环泵等的磨损有明显加剧。
因此，保持浆液密度的稳定，对于保持吸收塔中适当的化学反应过程是十分必要的，对于稳定脱硫效率、石膏质量和防止结垢是有利的。
2 浆液密度测量仪表及方法介绍
在石灰/石灰石FGD工艺过程中，需要连续在线监测吸收塔浆液的密度。用在FGD工艺过程中测定浆液密度的仪表主要有：核辐射密度计，差压式密度计，超声波密度计，光电式密度计，科里奥利质量流量计，吹泡式双管静压密度计及手工分析法等。
2.1 核辐射密度计
核辐射密度计又称核辐射密度计，其测量原理将具有一定入射强度的γ射线穿透被测浆液的工艺管道，当射线穿透浆液时，会被组成浆液的原子吸收，引起放射性活度的衰减，通过测量活度就可得到浆液的密度。
核辐射源和检测器分别装于管道的两侧，检测器接受的射线强弱反应管道中浆液的密度大小，检测的输出信号经放大后供显示或记录浆液密度。
核辐射密度计具有可靠、准确度高，维护量小等特点。但是这种密度计需要定时校验才能保持良好的准确性，在管道内壁结垢或磨损后将引起测量误差；同时，γ射线对人体有害，使得核辐射密度计在工程应用上受到了限制。
2.2 差压式密度计
差压时密度计的测量原理是通过液体压力计算公式△p=ρgh来间接计算浆液的密度。公式中，△p为两个压力变送器所测压力间的差压；g为重力加速度；ρ为浆液密度；h为低压侧压力取样点1与高压侧压力取样点2间的距离。公式中h为固定值，因此根据这两点间所测差压即可计算出相应的浆液密度。一般测量原理如图1：
该测量方法虽然采购、维护成本较低，但也有一些明显的不足：代表性差，所测密度只是吸收塔中有限范围内（压力测量点1与2之间）的浆液密度；测量稳定性差，由于测量取样管口浆液流动缓慢甚至不流动，容易凝固，经常导致压力测量值波动，而较小的压力波动会导致较大的密度变化，无法给运行人员提供稳定准确的密度测量值；需要频繁对压力变送器及取样管路进行冲洗，人员工作量大。
图1：差压式密度测量原理
2.3科里奥利质量流量计
科里奥利质量流量计是利用流体在管道内流过时，会产生一个与流体流向垂直、作用于管道壁面上的科里奥利力，科里奥利力的大小与质量流量等成正比，而质量流量与流体密度、流速、管道截面等有关。因此，只要测出这种科里奥利力，就可以测得流体通过管道的质量流量、体积流量和流体的密度。科里奥利质量流量计测量浆液密度正是利用这一原理测量浆液密度的。
实际应用中一般选用双管型科里奥利质量流量计。在测量管中装有驱动器和传感器，当管道中流体不流动时，驱动器使测量管振动，管道流体不产生科里奥力，两个传感器检测到的信号相位相同。当测量管中的流体以一定速度流动时，由于测量管本身在振动，测量管中的流体将受到科里奥力的作用，从而使测量管产生变形，由于这个变形使得两个传感器检测到的信号产生一相位差，这一相位差与测量管中的质量流量成正比。科里奥利质量流量计的密度测量原理是振动频率与流体密度的平方根成反比，通过测量振动频率确定流体密度。所以质量流量计即可实现对流体质量流量的测量，又可实现对流体密度的测量。
科里奥利质量流量计测量吸收塔浆液密度精确度高，稳定性好，冲洗方便等。但同时存在以下几点问题：（1）浆液中含气量会显著影响测量值；（2）测量管路振动会影响测量值；（3）测量管内壁磨损和沉积结垢会影响测量精度。
3 改进后的质量流量计测量浆液密度
本文正是基于科里奥利质量流量计具有测量流体密度的功能，结合现场吸收塔浆液的实际工况，通过研究试验，最终设计出了一套浆液预处理系统，并配套使用科里奥利质量流量计达到了连续准确稳定的测量出吸收塔浆液密度。
系统整体结构见图2。改进后的测量系统是将吸收塔PH计出口的浆液通过间接方式排入预处理装置，预处理装置出口的浆液流经质量流量计时既可测量出吸收塔内的浆液密度。排出管的出口装有手动调节阀，可调节浆液排出流速，最大限度的减小浆液对质量流量计的冲刷磨损。
预处理装置见图3。其主要部件呈漏斗形，内部设有滤网和缓冲板，滤网是将浆液中的较大杂物过滤，防止堵塞质量流量计；缓冲板的作用是防止浆液直接冲入质量流量时带有气泡，影响测量精度。预处理装置并设计有溢流管，主要作用是防止预处理装置满灌后溢出，并将上浮的气泡经溢流管排出。
图2：系统结构 图3：预处理装置局部
4 实际应用效果评价
改进后的质量流量计测量吸收塔浆液密度的系统已在某两台300MW火力发电机组成功使用近两年，其测量准确稳定，基本达到了免维护。
参考文献：
[1]武文汉 石灰石：石膏湿法烟气脱硫技术【S】 中国水利水电出版社
[2]周志祥 火电厂湿法烟气脱硫技术手册【S】 中国电力出版社，2006
[3]郭东明 脱硫工程技术与设备【S】 北京化学工业出版社，2007
论文作者:王军锋
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/29
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