金東紙業(yè)氨法脫硫工程中液氨流量計(jì)的選型設(shè)計(jì)

江蘇新世紀(jì)江南環(huán)保股份有限公司 江蘇南京 211100

摘要：本文著重闡述了金東紙業(yè)氨法脫硫工程中液氨流量計(jì)的選型設(shè)計(jì)及實(shí)際應(yīng)用，對(duì)于電力、化工鍋爐煙氣脫硫項(xiàng)目中的液氨流量的準(zhǔn)確計(jì)量、控制脫硫效率、節(jié)約脫硫運(yùn)行成本等具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：脫硫；氣液兩相；楔形流量計(jì)

1.概述

金東紙業(yè)（江蘇）股份有限公司位于江蘇省鎮(zhèn)江市大港鎮(zhèn)，一期工程已1999年建成3臺(tái)（1*250T/H+2*400T/H）CFB燃煤發(fā)電機(jī)組，三期工程安裝1臺(tái)400T/H CFB，于2005年建成投產(chǎn)。

為適應(yīng)新的大氣排放環(huán)保要求，增加鍋爐煙氣脫硫工程，采用氨法脫硫工藝，設(shè)四個(gè)吸收塔，按四爐四塔配置，處理1×250+3×400t/h鍋爐的全部煙氣，凈化后煙氣不經(jīng)加熱直接通過(guò)脫硫塔頂直排，脫硫效率≥ 98 %。

近幾年來(lái)，氨法脫硫技術(shù)以其精簡(jiǎn)的流程、建設(shè)投資少、運(yùn)行成本低等方面的優(yōu)勢(shì)，得到越來(lái)越多用戶的青睞。在此種背景下，如何準(zhǔn)確測(cè)量液氨（脫硫劑）的流量，顯得尤為重要，本文就金東紙業(yè)氨法脫硫工程中的液氨流量計(jì)的選型設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

2.金東紙業(yè)氨法脫硫工程特點(diǎn)

（1）本項(xiàng)目采用一爐一塔脫硫方案，4臺(tái)脫硫塔同時(shí)運(yùn)行。

（2）液氨儲(chǔ)罐距離脫硫塔區(qū)距離長(zhǎng)，至最近的4#脫硫塔距離約400米，至最遠(yuǎn)的1#脫硫塔距離約460米。

（3）液氨供應(yīng)采用母管制，4臺(tái)脫硫塔共用同一根自液氨罐區(qū)至脫硫塔區(qū)的液氨母管。

（4）脫硫劑采用液氨，顧名思義，是液化的氨氣，它是一種無(wú)色液體，極易氣化，有強(qiáng)烈刺激性氣味，密度為0.617g/㎝3，沸點(diǎn)為-33.5℃，低于-77.7℃可變成具有臭味的無(wú)色晶體，自燃點(diǎn)為651.11℃；國(guó)標(biāo)編號(hào)為 23003；CAS號(hào)為 7664-41-7；分子式為 NH3；分子量為 17.03；是一種無(wú)色有刺激性惡臭的氣體；蒸汽壓 506.62kPa（4.7℃）；熔點(diǎn) -77.7℃；沸點(diǎn)-33.5℃；溶解性：易溶于水；危險(xiǎn)標(biāo)記 6（有毒氣體）；液氨的電導(dǎo)率為1.3x10-7 S/cm。

（5）由于液氨是消耗品，關(guān)系到整個(gè)脫硫裝置的運(yùn)行成本，所以要求必須準(zhǔn)確測(cè)量，并達(dá)到液氨計(jì)量的要求。

3.液氨流量計(jì)選擇分析

流量測(cè)量方法和儀表的種類繁多，但是適合液氨流量測(cè)量的不多，歸納如下：

（1）液氨的電導(dǎo)率為1.3x10-7 S/cm，也就是0.13 us/cm，幾乎不導(dǎo)電低，電磁流量計(jì)無(wú)法測(cè)量。

（2）液氨受壓力、溫度影響比較大，易氣化，并且氣化吸收大量的熱，常規(guī)差壓式孔板流量計(jì)無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量。

（3）液氨長(zhǎng)距離管道輸送，管道內(nèi)存在氣-液兩相流體，且有氣泡存在，液氨密度不穩(wěn)定，常規(guī)的超聲波流量計(jì)、容積式流量計(jì)、渦街流量計(jì)都無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量。

（4）科氏質(zhì)量流量計(jì)：科氏質(zhì)量流量計(jì)是一款價(jià)格十分昂貴號(hào)稱能夠適用于任何流體、任何量程、任何流動(dòng)狀態(tài)以及任何使用條件的流量計(jì)，從原理上可以測(cè)量液氨流量，但由于本項(xiàng)目液氨管道內(nèi)存在氣-液兩相流體，也存在測(cè)量效果不理想的風(fēng)險(xiǎn)。

（5）一體化智能型楔形流量計(jì)：流量傳感器的檢測(cè)件是一種楔形孔板，由于它是一塊V形節(jié)流件，雖然原理和孔板一樣簡(jiǎn)單，精度也沒(méi)有科氏質(zhì)量流量計(jì)高，但是如果把V形節(jié)流件水平方向安裝，可以避免由管道內(nèi)少量氣相氨引起的干擾。

（6）分析比較及選定儀表

經(jīng)過(guò)以上分析，首先排除了理論上都無(wú)法正常使用的電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)流量孔板、超聲波流量計(jì)、容積式流量計(jì)、渦街流量計(jì)，只剩下質(zhì)量流量計(jì)和一體化智能型楔形流量計(jì)待選，但是在這兩款一表中無(wú)論選擇哪款儀表，仍然都存在不確定因素，都不是非常理想的選擇。

最后，經(jīng)過(guò)從儀表性能方面、流體特性方面、安裝條件方面、環(huán)境條件方面和經(jīng)濟(jì)因素方面綜合考慮，選擇了在4個(gè)脫硫塔的液氨支管上分別裝一臺(tái)ABB品牌科氏質(zhì)量流量計(jì)的方案進(jìn)行實(shí)施。

4.本工程科氏質(zhì)量流量計(jì)的實(shí)際使用效果

在水聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)階段，科氏質(zhì)量流量計(jì)表現(xiàn)的十分優(yōu)秀，測(cè)量精度高，性能十分穩(wěn)定。但是到了液氨投用以后不久，質(zhì)量流量計(jì)就出現(xiàn)了測(cè)量不穩(wěn)定，讀數(shù)忽大忽小的情況，基本無(wú)法正常使用。

5.原因分析

經(jīng)過(guò)在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中對(duì)各影響因素的分析，最后確定是因?yàn)橐喊惫艿纼?nèi)存在氣-液兩相流體，造成科氏質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量管中含有大量氣泡，致使流量計(jì)無(wú)法正常使用。

6.改進(jìn)措施及結(jié)果

經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析總結(jié)了在4個(gè)脫硫塔的液氨支管上分別裝一臺(tái)科氏質(zhì)量流量計(jì)無(wú)法正常使用的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)以后，對(duì)方案進(jìn)行了調(diào)整，改進(jìn)方案如下：

在液氨儲(chǔ)罐出口液氨母管上設(shè)置一臺(tái)科氏質(zhì)量流量計(jì)用于液氨的計(jì)量，由于液氨罐出口液氨壓力、溫度比較穩(wěn)定，無(wú)氣化現(xiàn)象，科氏質(zhì)量流量計(jì)能夠很好地發(fā)揮自身精度高的優(yōu)勢(shì)，使測(cè)量效果達(dá)到計(jì)量的要求。在每臺(tái)脫硫塔的液氨支管上分別設(shè)置一臺(tái)無(wú)錫蘇博儀表有限公司生產(chǎn)的一體化楔形流量計(jì)，把V形節(jié)流件水平方向安裝，避免了氣相氨的干擾，穩(wěn)定的測(cè)量支管內(nèi)的液氨流量，同時(shí)為了減小由于氣相氨引起的楔形流量計(jì)的測(cè)量值與支管內(nèi)總氨量的偏差，在脫硫分散控制系統(tǒng)（DCS）上把加氨后脫硫漿液的PH值作為楔形流量計(jì)的修正參數(shù)，很好地保證了液氨加入量的準(zhǔn)確、穩(wěn)定。

液氨母管設(shè)置科氏質(zhì)量流量計(jì)加液氨支管設(shè)置一體化楔形流量計(jì)的方案很好地解決了本脫硫項(xiàng)目中的液氨計(jì)量和控制加氨量的問(wèn)題，而且在很大程度上節(jié)省了儀表購(gòu)置費(fèi)用。

7、結(jié)束語(yǔ)

從實(shí)現(xiàn)氨法煙氣脫硫更高穩(wěn)定性、高可靠性、低投資成本、低運(yùn)行成本等目標(biāo)出發(fā)，努力學(xué)習(xí)新知識(shí)，總結(jié)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，合理選擇高精度、高可靠性、高性價(jià)比的儀表設(shè)備對(duì)我國(guó)今后的脫硫環(huán)保項(xiàng)目中的儀表選型設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

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[4]《江蘇新世紀(jì)江南環(huán)保股份有限公司設(shè)計(jì)手冊(cè) 》 江蘇新世紀(jì)江南環(huán)保股份有限公司