氨法脫硫系統(tǒng)常用儀表選型

竇勝男

【摘 要】隨著環(huán)保要求的不斷提高，煙氣脫硫工藝的投入及建設(shè)不斷增加。本文以山東華魯恒升氨法脫硫工程為研究對象，結(jié)合現(xiàn)場施工經(jīng)驗和使用情況，探討在氨法脫硫工藝中常用儀表的應(yīng)用與選型。

【關(guān)鍵詞】脫硫系統(tǒng)；儀表選型

含硫燃料燃燒所產(chǎn)生煙氣中的二氧化硫是環(huán)境治理的重要對象，隨著節(jié)能減排政策的深入實施，煙氣脫硫工藝的投入及建設(shè)在不斷增加，其中氨法脫硫作為一種效率高，無二次污染，可資源化回收二氧化硫等特點的脫硫技術(shù)，越來越多被電力、化工、冶金等行業(yè)運用并投入使用。下面山東華魯恒升化工股份有限公司鍋爐煙氣脫硫項目為代表，結(jié)合現(xiàn)場施工經(jīng)驗和使用情況，對在氨法脫硫工藝中儀表的應(yīng)用與選型作一些介紹。

1.氨法脫硫工藝簡單介紹

氨法原理是采用氨水作為脫硫吸收劑，與進入吸收塔的煙氣接觸混合，煙氣中SO2與氨水反應(yīng)，生成亞硫酸銨，經(jīng)與鼓入的強制氧化空氣進行氧化反應(yīng)，生成硫酸銨溶液，經(jīng) 結(jié)晶、離心機脫水、干燥器干燥后即制得化學(xué)肥料硫酸銨。

2.儀表設(shè)備應(yīng)用和選型

由鍋爐中燃燒產(chǎn)生并經(jīng)電除塵處理后的原煙氣進入煙氣脫硫系統(tǒng)，含SO2的煙氣經(jīng)過脫硫系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)都會造成對設(shè)備的腐蝕，整套煙氣脫硫系統(tǒng)都需要采取防腐措施，與氨水反應(yīng)后形成的含硫酸銨和亞硫酸銨的循環(huán)漿液成弱酸性，因而工藝管道采用玻璃鋼材質(zhì)。作為監(jiān)測和控制脫硫系統(tǒng)的儀表，其選型應(yīng)充分考慮到工藝環(huán)境的特殊性。

2.1溫度測量儀表

根據(jù)測量范圍，溫度測量使用鉑熱電阻，現(xiàn)在測溫元件的性能及精度完全能夠滿足工藝使用要求，關(guān)鍵在于保護套管的選用和安裝。煙氣經(jīng)氨水反應(yīng)后生成硫酸銨、亞硫酸銨，具有腐蝕性，在測量硫胺溶液，硫胺、亞硫胺和氨的混合溶液，以及與氨水混合后的濕煙氣時，熱電阻的測量套管材質(zhì)均選用雙相鋼，在脫硫系統(tǒng)運行過程中發(fā)現(xiàn)，雙相鋼、鉭這兩種材質(zhì)在這種工況下的耐腐蝕性要比316、316L要好，因鉭的價格較高，所以雙相鋼成為溫度計套管的首選材質(zhì)。

另外，熱電阻的安裝采用固定卡套法蘭，當(dāng)熱電阻出現(xiàn)問題是，如不需更換套管，僅將鎧裝測溫元件更換即可，這中安裝方式簡單，易于維護，推薦使用。

2.2壓力測量儀表

測量工藝水、氧化空氣和煙氣壓力可選用普通壓力表或壓力變送器。原煙道里有煙、風(fēng)及粉塵，應(yīng)采取具有防堵或吹掃結(jié)構(gòu)的取壓裝置。硫胺、亞硫胺溶液具有腐蝕性，易產(chǎn)生沉淀，為了避免導(dǎo)壓管堵塞，可選用隔膜式壓力表和隔膜式壓力變送器，其法蘭的膜片材質(zhì)選用鉭。

2.3流量測量儀表

流量測量受管道直徑、所測介質(zhì)及其流量的影響，需根據(jù)不同的情況選用適宜的流量計。因為硫酸銨、亞硫酸銨溶液這種介質(zhì)中，有不溶于水的細(xì)小顆粒，密度不穩(wěn)定，都會造成測量誤差的增大，因此最好選用電磁流量計。電磁流量計的特點是能夠測量酸、堿、鹽溶液以及含有固體顆?；蚶w維液體的流量，而且使用方便，維護量小。電磁流量計選型中，傳感器內(nèi)襯材質(zhì)選用PTFE，電極材質(zhì)選用耐腐蝕性能較好的鉭。

電磁流量計可以安裝在任意管道上，但是測量電極的軸線必須保持水平方向，且與管道中心互相垂直，安裝在不產(chǎn)生氣體的管道，液體必須充滿管道；在垂直安裝時，流體的流向應(yīng)自下而上，也可以水平安裝，設(shè)旁路管，以便流量計維修；流量計直管段要求：上游距離至少為5D，如有閥門，距離至少為10D；下游距離至少為2D。因電磁流量計的感應(yīng)信號電壓很小，容易受外界噪聲或其他電磁信號的影響，應(yīng)選擇安裝在無強電磁干擾、無劇烈振動的場所，并且變送器的外殼、屏蔽線、測量導(dǎo)管以及變送器兩端的管道都要接地。因脫硫系統(tǒng)中電磁流量計安裝在玻璃鋼管道上，故可以采用接地環(huán)或第三電極接地。

2.4煙氣分析儀

煙氣連續(xù)在線監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）運用煙氣紅外采樣、后散射煙塵濃度測量、皮托管煙氣流速測量及計算機網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，實現(xiàn)了固定污染源污染物排放濃度和排放總量的在線連續(xù)監(jiān)測。

華魯恒升煙氣脫硫系統(tǒng)選用是北京雪迪龍SCS-900C型煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，由煙塵濃度監(jiān)測子系統(tǒng)、氣態(tài)污染物（SO2、NOX）監(jiān)測子系統(tǒng)、煙氣排放參數(shù)（煙氣溫度、壓力、流量、氧量、濕度）組成。其中，煙氣的氣體分析（SO2、NOx、O2）采樣方法采用直接抽取加熱法。樣氣從采樣探頭處加熱、過濾后，通過可恒溫控制的采樣管線進入分析柜，經(jīng)冷凝器除水之后進入氣體分析儀進行樣氣分析。煙氣其它參數(shù)（粉塵、流量、溫度、壓力）監(jiān)測安裝在煙道上直接測量，測量輸出傳到分析室電控柜進行數(shù)據(jù)采集。煙氣監(jiān)測參數(shù)經(jīng)過信號處理傳輸至分析室電控柜PLC2。DAS（數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)）計算機與電控柜PLC進行通訊（PC/PPI方式），采集到環(huán)保要求的數(shù)據(jù)，通過PAS-DAS軟件對這些數(shù)據(jù)進行計算處理（按HJ/T76標(biāo)準(zhǔn)），以實現(xiàn)環(huán)保數(shù)據(jù)的存儲、打印、統(tǒng)計、傳輸?shù)墓δ堋?/p>

2.5液位測量儀表

氨法脫硫系統(tǒng)有許多容器，如吸收塔、轉(zhuǎn)化塔、成品槽等，用于存儲不同濃度的硫酸銨漿液，工藝需要測量容器中存儲介質(zhì)的液位，常用的測量方式有：差壓式液位計、超聲波液位計、雷達液位計。其中差壓式液位計是通過測量液體在不同深度時的靜壓力差計算出液位值。適用于測量密度變化不大的液體介質(zhì)。超聲波式液位計測量原理：探頭向液體表面發(fā)射超聲波脈沖，經(jīng)液面發(fā)射后被接收，聲波信號的運行時間與探頭到被測液面的實際距離成正比。因傳感器不接觸測量液體，適合用于具有腐蝕性液體場合的液位測量，但不適宜安裝在封閉式容器內(nèi)，受灰塵、蒸汽、泡沫等影響大的工況下。雷達液位計與超聲波液位計測量原理類似，只是天線發(fā)射和接收的是微波脈沖。測量原理決定了雷達液位計的測量距離遠、精度高、響應(yīng)快、適用性強。應(yīng)用在測量介質(zhì)存在結(jié)垢或掛料嚴(yán)重的場所時，雷達液位計的發(fā)射天線應(yīng)采取特殊防護措施。

華魯恒升煙氣多套脫硫項目中，存儲硫酸銨的容器，其液位測量采用過兩種方式：差壓式液位計和雷達液位計。其中，喇叭口雷達液位計在使用過程中，出現(xiàn)硫胺溶液產(chǎn)生的蒸汽在冬季容易在喇叭口內(nèi)壁形成水珠的現(xiàn)象，從而影響了液位測量。而且硫酸銨漿液易結(jié)垢，需不斷用攪拌器進行攪拌，因此容器上一般都會安裝攪拌器，攪拌器運行時電機會產(chǎn)生電磁干擾，也影響了雷達液位計的使用。差壓式液位計在使用時出現(xiàn)的問題是：因直接與被測液體接觸，易被腐蝕，根部閥處易堵塞。解決這個問題采用的是隔膜式雙法蘭液位計，法蘭膜片采用鉭膜片，可設(shè)計在液位計法蘭與根部閥之間增加短管，引入氨水對其進行沖洗。雖然溶液密度的變化會影響測量，產(chǎn)生誤差，但經(jīng)實踐證明其所測量出液位變化的趨勢和實際是相符的，實際應(yīng)用過程中可以安裝現(xiàn)場液位計進行對比參照。

3.結(jié)語

綜上所述，氨法煙氣脫硫系統(tǒng)中設(shè)備眾多，環(huán)境復(fù)雜且多數(shù)被測介質(zhì)具有腐蝕性，在儀表設(shè)備的選型過程中因充分考慮所檢測對象和環(huán)境等因素，并結(jié)合其他相同工況或相似工況下儀表的應(yīng)用情況，合理選擇和使用各種測量儀表。 [科]

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