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　　目前大多數煙氣脫硫系統采用的是石灰石石膏濕法脫硫技術(shù)，其中吸收塔是進(jìn)行煙氣脫硫的主要設備，吸收塔液位對脫硫系統的安全可靠運行有著(zhù)極其重要的作用，但由于吸收塔本體結構的特殊性，無(wú)法使用當前主流的液位計進(jìn)行直接測量。其中吸收塔液位在脫硫系統中是非常重要的參數，系統中循環(huán)泵、氧化風(fēng)機、攪拌器等關(guān)鍵設備的連鎖保護條件均與之直接關(guān)聯(lián)，所以說(shuō)吸收塔液位測量數據的準確性及穩定性決定脫硫系統的穩定運行，也影響著(zhù)與脫硫系統相關(guān)的其他工藝系統的安全運行。本文介紹目前采用的差壓變送器等儀表來(lái)進(jìn)行測量吸收塔液位的幾種方法，并分析各種測量方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

　　石灰石石膏法脫硫系統的主要設備是吸收塔，如圖1 所示，吸收塔主要由漿液氧化區、吸收區、噴淋層、除霧層、入口煙道及出口煙道組成。常規容器的液位測量可采用在容器頂部安裝超聲波液位計、雷達液位計或浮子液位計，或在側壁安裝磁翻板液位計加以測量。對于密度受溫度影響不大的液體，若是敞口容器，可在容器底部安裝壓力變送器，經(jīng)公式H=（P/g）+h 計算后得出；若是密閉容器，則需安裝差壓變送器，經(jīng)公式H=（P/g）+h 計算后得出，式中，H 為液位高度，P 為壓力，P 為差壓，為液體密度，h 為壓力變送器或差壓變送器的安裝高度。

　　1 問(wèn)題產(chǎn)生

　　脫硫吸收塔內介質(zhì)比較復雜，在漿液氧化區內主要是硫酸鈣漿液、亞硫酸鈣漿液和氧化空氣，吸收區內是帶正壓的煙氣和漿液的混合物。由于吸收塔漿池上方是大量的噴淋漿液和煙氣混合物，因此無(wú)法在頂部安裝超聲波液位計或雷達液位計進(jìn)行測量。石灰石石膏漿液主要有3 點(diǎn)特殊性。

　?。?）為保證脫硫效率，漿液含固量高達20%，即使在攪拌器的作用下讓漿液不停的流動(dòng)，漿池上、下層密度也不均勻。

　?。?）漿液中的亞硫酸鈣具有很強的黏性，若將儀表探頭伸入其中，亞硫酸鈣慢慢附著(zhù)在探頭表面，從而影響儀表的正常工作，使測量數據失真。

　?。?）漿液中含有大量的氧化空氣，氧化空氣管網(wǎng)一般安裝在距塔底約3 m 高的位置，氣泡上升過(guò)程中隨著(zhù)漿液壓強的減小而逐步膨脹，進(jìn)一步導致吸收塔內漿液上、下層密度的差距。由于漿液的以上特性，若僅在吸收塔側壁上安裝壓力變送器，是無(wú)法測量比較準確的液位數據的。此外，浮子液位計和磁翻板液位計更無(wú)法適應如此惡劣工況。

　　2 解決方案

　　為了比較準確測量吸收塔液位，目前國內的脫硫系統普遍采用壓力變送器測量吸收塔底部的壓力，并安裝漿液密度測量裝置，將數據遠傳至DCS（Distributed Control System，集散控制系統）或PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）控制系統，然后根據公式H=（P/g）+h 計算吸收塔的液位。由于密度測量方法多種多樣，但各有特點(diǎn)，且差異較大，直接影響了工程的造價(jià)、測量裝置的穩定運行程度以及系統運行期間的的維護工作量大小。由于吸收塔液位在脫硫系統中是非常重要的參數，儀表數量按工藝要求均為冗余配置，以下各種測量方法中不再贅述。

　?。?）裝置一質(zhì)量流量計+壓力變送器測量回路。此方法先利用質(zhì)量流量計實(shí)時(shí)測量漿液的密度，然后通過(guò)壓力變送器測出的壓力值計算吸收塔液位。密度測量回路主要由石膏漿液抽取泵（一用一備）、閥門(mén)（抽取泵入口閥、出口閥、沖洗閥、排放閥）、質(zhì)量流量計、壓力表及管件組成，壓力測量回路主要由壓力變送器、閥門(mén)、沖洗管路組成（圖2）。

　　啟動(dòng)密度測量回路時(shí)，需先關(guān)閉沖洗閥、排放閥、出口閥，然后打開(kāi)入口閥，待抽取泵充滿(mǎn)漿液后啟泵，啟泵成功后再打開(kāi)出口閥，并根據泵出口壓力表的指示調節出口閥門(mén)至合適的壓力，以保證測量管內流速滿(mǎn)足測量的需要，又不至于流速過(guò)高，導致質(zhì)量流量計磨損嚴重，縮短儀表的使用壽命。

　　當脫硫系統停運或質(zhì)量流量計需要維護檢修時(shí)，應先停止漿液抽取泵，然后關(guān)閉入口閥，打開(kāi)排放閥，至測量管路內的漿液排盡后，打開(kāi)沖洗閥，用工藝水將管路沖洗干凈后即可關(guān)閉沖洗閥、排放閥和出口閥。

　　壓力測量?jì)x表采用一體化隔膜式壓力變送器，一次檢修閥應盡量靠近吸收塔側壁，采樣管應與側壁保持約60°夾角，可減少漿液在測量管路中沉積，以防采樣管堵塞。此外，還應在靠近壓力變送器隔膜處安裝沖洗管路，定時(shí)沖洗壓力變送器的膜片、采樣管及檢修閥門(mén)，以確保測量管路的暢通。

　　本方法測量的吸收塔液位應由公式H=（P/g）+h 計算后得出。式中，H 為液位計算值，P 為壓力， 為質(zhì)量流量計測出的漿液密度，g 為重力加速度，h 為壓力變送器的安裝高度。本法中的質(zhì)量流量計準確度高，精度可達0.2%，完全滿(mǎn)足脫硫系統的運行要求；無(wú)直管段要求，安裝較為方便；可靠性高，維修率低。利用漿液抽取泵不斷抽取吸收塔中的漿液進(jìn)行測量，保證了測量數據的實(shí)時(shí)性。

　?。?）裝置二音叉密度計+壓力變送器測量回路。本方法在吸收塔底部側壁上分別安裝音叉密度計和壓力變送器，其中音叉密度計用以測量漿液密度，壓力變送器用以測量漿池底部壓力，如圖3 所示。為了保證儀表測量的可靠性及穩定性，安裝時(shí)應將儀表與吸收塔側壁保持大約60°夾角，同時(shí)應安裝沖洗管路，定時(shí)沖洗采樣管及音叉密度計的傳感器。液位由公式H=（P/g）+h 計算后得出。式中，H 為液位計算值，P 為壓力， 為漿液密度，g 為重力加速度，h 為壓力變送器的安裝高度。

　　采用本方法測量時(shí)，結構簡(jiǎn)單，減少了設備故障率，相應也減小了維護工作量，但由于音叉密度計的探頭是插入到吸收塔內的，無(wú)法安裝檢修閥門(mén)。若出現音叉密度計需要維護檢修時(shí)，必須等脫硫系統停運并將吸收塔漿液排空后，才能將其拆卸送檢。因此建議將音叉密度計冗余配置，以增加本套裝置的可靠度。也可定制在線(xiàn)可插拔球閥組件，從而徹底杜絕檢修儀表時(shí)影響工藝系統運行的情況。

　?。?）裝置三差壓變送器+壓力變送器測量回路。本套裝置采用差壓變送器測量漿液的密度，利用壓力變送器測量漿池底部的壓力，然后通過(guò)公式間接計算出吸收塔液位，如圖4 所示。差壓變送器采用隔膜式分體結構，2 個(gè)遠傳膜片安裝在吸收塔側壁合適的位置（高差一般控制在3～5 m），膜片通過(guò)毛細管與變送器本體連接。脫硫系統正常運行時(shí)漿液的密度大約控制在1120 kg/m3 左右，因此吸收塔漿池介質(zhì)從工藝水變?yōu)檎５氖沂酀{液時(shí)，差壓變送器的數據相應從29.4 kPa 上升

　　至32.9 kPa（膜片高差按3 m 設計），變化范圍非常小，大約3.5 kPa，若儀表量程為50 kPa，變化范圍僅占儀表量程的7%，因此應選擇高精度的微差壓變送器。

　　密度計算方法：=P/（gH）計算后得出。式中， 為漿液密度計算值，P 為差壓，g 為重力加速度，H 為差壓變送器2 個(gè)膜片的高度差。

　　液位計算方法：H=（P/g）+h 計算后得出。式中，H 為液位計算值，P 為壓力， 為密度計算公式中的漿液密度計算值，g 為重力加速度，h 為壓力變送器的安裝高度。采用本裝置測量漿池液位時(shí)，結構簡(jiǎn)單，差壓變送器和壓力變送器技術(shù)也非常成熟可靠，成本也較低。僅需安裝沖洗管路對儀表膜片和采樣管路定時(shí)沖洗，維護工作量相對較少。

　　3 測量裝置比較

　　以上3 套裝置均是目前脫硫系統中常用的吸收塔液位測量裝置，各有優(yōu)缺點(diǎn)。

　?。?）裝置一使用的質(zhì)量流量計精度高、穩定性好，數據的可重復性也很好，因此測量漿液的密度值可靠性高，提高了整套液位測量裝置的綜合精度，在脫硫技術(shù)剛引入國內時(shí)曾大量使用。但裝置本身結構復雜，采用了專(zhuān)門(mén)的測量管路、泵及大量閥門(mén)，增加了裝置的故障點(diǎn)，維護工作量大大增加。

　?。?）裝置二在裝置一的基礎上做了一些改進(jìn)，主要是取消了專(zhuān)門(mén)的密度測量管路，將密度測量?jì)x表直接安裝在吸收塔側壁上，密度測量采用了高精度的音叉密度計，大大簡(jiǎn)化了測量裝置。缺點(diǎn)是目前適合脫硫工況的音叉密度計生產(chǎn)廠(chǎng)家很少，價(jià)格比較貴；而且還沒(méi)有與之配套的在線(xiàn)檢修閥門(mén)，面臨檢修儀表時(shí)需停運工藝系統的風(fēng)險。