脱硫吸收塔改造中的仪表选取方案.doc

火力发电厂2300W机组脱硫工程改造项目分析仪表选取方案吴 俊138080245592014年7月目录1、总述22、恢复吸收液pH值仪表测量33、恢复吸收液中的密度计使用44、测量吸收塔内的氧含量75、冲洗管压力表的配置86、仪表配置清单9 1、 总述铜川电厂脱硫系统其主要产生垢类位置，在吸收塔烟气入口处至第一层喷嘴之问，以及最后一层嘴与烟气出口之问的塔壁面，属于“湿一干”交界区，这部分最容易结垢，由于浆液中含有CaSO4、CaSO3、CaCO3及飞灰中含有硅、铁、铝等物质，这些物质具有较大的粘度，当浆液碰撞到塔壁时，它们中的部分便会粘附于塔壁而沉降下来。同时，由于烟气具有较高温度，加快沉积层水分的蒸发，使沉积层逐渐形成结构致密，类似于水泥的硬垢。除雾器出现过堵塞现象严重，叶片上形成结构致密，类似于水泥的硬垢造成投运不到2年全部更换。主要由雾滴所携带的浆液碰到折板而形成的。湿法脱硫装置中强制氧化系统的氧化空气管内也出现“结垢。氧化风机运行时，其出口风温可高达l00，这使得由于氧化空气的冲击而附着在氧化风管内壁的石膏浆液很快脱水结块，随着运行时间的增加，也就逐渐形成了氧化空气管的大面积堵塞，湿法脱硫装置的氧化风机出口喷嘴被石膏堵住的现象。其上述结垢原因除设备自身因素外，如塔高度及效率、喷淋效果、烟尘除尘效果、除雾器（本次全部更换）等等，其主要因素还是与采用人工分析试样及分析仪表的缺失造成，唐湖电厂脱硫中现部份仪表已经完全失效，现阶段全部通过人工分析测量，其效率低下，且不同的人分析测量的石灰水含量值相互之间相差太大。这些仪表包括：吸收塔上石灰水喷管PH值及密度测量、氧含量分析、压力测量、石灰水箱配置石灰水密度测量。现阶段这类仪表的缺失，造成吸叫塔运行中石膏浓度超过了浆液的吸收极限，石膏以晶体的形式开始沉积，在高饱和度情况下，就会形成晶核，同时这些晶体也会在各种物体表面及特别是除雾器表面上生长，导致吸收塔内壁结垢，除雾器上层堆积产生灰垢。这个过程中氧含量过低还会形成更难溶于水的亚硫酸钙类吸附在塔内壁及除雾器上叶片，造成塔压降升高，除雾器失效。本方案意在恢复及更换这些类仪表，通过仪表在线及连续分析测量，提高脱硫效率，减少亚硫酸钙类顽固难溶于水的垢类化学物的形成。通过对相关仪表的恢复与更换后，及时了解运行情况，在运行时通过以下几方面来预防结垢的发生： 提高锅炉电除尘器的效率和可靠性，使吸收塔入口烟尘在设计范围内。 运行控制吸收塔浆液中石膏过饱和度最大不超过140%。 选择合理的PH值运行，尤其避免PH值的急剧变化。 保证吸收塔浆液的充分氧化。 可以向吸收剂中加入添加剂如镁离子、乙二酸等。乙二酸可以起到缓冲pH值的作用，抑制SO2的溶解，加速液相传质，提高石灰石的利用率。镁离子的加入生成了溶解度大的MgCO3，增加了亚硫酸根离子的活度，降低了钙离子的浓度，使系统在未饱和状态下运行，以防结垢。 对接触浆液的管道在停运时及时冲洗干净。 定期检查，及时发现潜在的问题。2、 恢复吸收液pH值仪表测量吸收液pH值的剧烈变化，低pH值时，亚硫酸盐溶解度急剧上升，硫酸盐溶解度略有下降，会有石膏在很短时间内大量产生并析出，产生硬垢。而高pH值亚硫酸盐溶解度降低，会引起亚硫酸盐析出，产生软垢，控制石灰水的PH值，一般情况下, 控制吸收塔浆液的pH 值在5.2 5.8波动范围小，靠人工分析测量误差大，影响脱硫效率。因此、恢复吸收液管道上的PH仪表，现阶段PH仪表完全损坏，无法使用更换采用中文菜单的显示仪表，测量部份采用进口传感器，方便操作人员使用又不失去测量的准确性。2.1 PH 仪表技术及特点选用中文显示仪表表头，测量传感器采用全进口ABB公司AP300 系列，解决操作困难带来的测量不确定性，采用扁平电极头，防止清洗过程中，对电极玻璃球泡的损坏。 中文显示仪表仪表型号：AXD系列PH计。 中文显示仪表工作电源：交流220V。 采用进口ABB公司测量电极。 电极型号（10-100，0-14pH，球泡扁平式）。采用全金属材质，能耐较高温度和介质腐蚀，电极头部为平头，以增加耐机械磨损性能。 PH计支架型号：PH2000-ST。 电极耐用的设计，最大程度的保护 内部电解液为一种高度抗污染的凝胶，结合抗污染的PTFE 液接，对过程污染物进行一体式防护。这些部件封装在耐用的传感器体内，最大程度地防护化学侵蚀。 传感器可以在高达105（221）及6 巴（90psi）压力下工作。2.2 测量传感器 一体化设计传感器AP300 系列是一种复合式组合电极，所有传感器元件均在一个紧凑的传感器体内，包括测量元件、参比及温度传感器。这减少成本并改善性能。凝胶填充参比部分意味着本传感器除定期清洗及校验以外几乎无需任何维护。 平板玻璃及高效自清洗液接设计采用了抗污垢PTFE，以实现自清洗。与ABB 平板玻璃技术一道使用时，AP300 对在线对电极的覆盖（尤其是纤维性介质）具有最大的抵抗力。3、 恢复吸收液中的密度计使用现阶段这类仪表的缺失，造成吸收塔运行中石膏浓度超过了浆液的吸收极限，石膏就会以晶体的形式开始沉积，在吸收塔的石膏浆液中的CaSO4. 2H2O过饱和度大于或等于1.4时，石膏晶体将在悬浮液中已有的石膏晶体表面进行生长，当饱和度达到更高值时，就会形成晶核，同时，晶体也会在其它各种物体表面及特别是除雾器表面上生长，导致吸收塔内壁结垢，在上层除雾器的叶片上以及再器管壁上，由于冲洗不能完全彻底，都有明显的浆液黏积现象，在水力旋流器溢流的盖子上以及底部分流器管子上，均有结垢发生。要使 过饱和度1.4（吸收塔浆液浓度一般按设计控制在2025左右，吸收塔的石膏浆液中的CaSO4. 2H2O过饱和度比1.4。），就需适当地设计吸收塔内的石膏浆液浓度、液气比。因此，本方案除雾器改造方中，提出恢复测量密度计就显得非常重要了，不仅是减少除雾器表面积垢，减少塔内压降，提高脱硫效率具有实质性的意义。 在磨机浆液箱泵出口母管装上密度计。磨机浆液箱密度石灰石和回收水进入湿式球磨机经磨机粉碎和搅拌,制成石灰石浆,进入磨机浆液箱，由磨机浆液箱泵将浆液输送至石灰石旋流站。在磨机浆液箱泵出口母管装上密度计,输出一路密度信号,以检测浆液质量,维持磨机石灰石进料量和给水量的平衡。当密度值偏高时,说明浆液中石灰石含量过高,此时从石灰石旋流站溢流出的浆液不能进入石灰石浆液箱,而应重新进入磨机进行研磨。这时应调节石灰石变频给料机,减少进入磨机的石灰石量,同时调节进水量,以维持浆液合理的配比,直到满足工况要求为止。此处浆液密度一般为1400kg/m3左右。反之,则增加。当然,如果采用85%纯度的生石灰粉进行制浆,则不需要磨机及浆液箱了 在吸收塔入口管道上安装密度计、pH表和流量表，为监测吸收塔内石膏浆液密度和pH值的大小。石灰石浆液箱密度从石灰石旋流站溢流出来的石灰石浆液,进入石灰石浆液箱后,在石灰石浆液箱内进一步搅拌混合,通过石灰石浆液泵输送至吸收塔,此处浆液密度一般为1230kg/m3 左右。为了测量浆液品质,在其上连接密度计,输出一路密度信号,检测浆液质量。若浆液品质满足要求,则可直接送入吸收塔若测量出浆液密度低于正常值,则说明其石灰石含量不够,进入吸收塔的浆液因不能很好地中和烟气中的SO2,而使脱硫效率降低若浆液密度高于正常值,则说明浆液中石灰石含量过高,虽可满足脱硫效率,但显然不经济,造成物料的浪费。在这两种非正常情况下,浆液均不宜打入吸收塔。此时应通过调节水和石灰石粉的比例,控制好进吸收塔的浆液品质进入吸收塔的石灰石浆液在吸收塔内通过复杂的综合反应,吸附SO2,生成石膏浆液,此处浆液密度一般为1170kg/m3 左右。为监测吸收塔内石膏浆液密度和pH值的大小,特设置分析仪表系统,在测量管路上设置pH值、流量、密度等参数的测量。该密度值和吸收塔浆液pH值、进、出口烟气中SO2的含量一起,共同决定进入吸收塔的石灰石浆液量和从吸收塔排出的石膏浆液量,故精度要求较高,一般不小于0.002g/cc，关于测量管路上密度和流量，密度和流量有两种测量方式:一种是流量和密度分别由电磁流量计和密度计测量,输出的是一路流量信号和一路密度信号,另一种方法是流量和密度共用一块质量流量计来测量,此时质量流量计输出两路模拟量信号,一路为流量,另一路为密度。由于流量信号只是作为辅助监视信号,不要求测量值很准确,其主要起监测测量管路是否堵塞的作用,并不参与控制,从成本方面考虑,现在基本上是选择后者测量方式由于石灰石浆液和石膏浆液均含有大约16 19kg/m3 的氯离子,浆液含固量高(可达30%),易腐蚀、磨损、堵塞仪表测量管等,不适用于常规检测方法,使密度计的选型受到很大限制,亦成为脱硫系统热工参数测量的难点。要求在旁通管上垂直安装（避免挂料黏附），流体流速不可过快或过慢，必须限制在1米/秒附近。因为这一要求，通常流量计不能装在主管道上，否则流速过快会磨损测量管。流量计口径不得小于DN403.1 设备技术及特点 小力臂、高频率、结构紧凑合理。 灵敏度高，高频率测量成功回避低频干扰振动。 不缩径单直管抗磨损、压损小 自排空设计，节省安装空间、无死区 受流体影响小、稳定性高、可测脉动流、可靠近泵、压缩机安装。 口径：DN1580 产地：瑞士、制造材料和制造工艺技术优良 精度：0.1%液体 0.5%气体（国家计量院计量许可证认证精度） 流体温度最高可达+350 C 过程压力最高可达100 bar 质量流量测量可达2200 t/h 4、 测量吸收塔内的氧含量氧量一般为6左右，可氧化部分的亚硫酸钙，这种烟气自身含氧发生的氧化称为自然氧化。唐湖电厂的氧量达到9%以上。要防止石灰石石灰湿法脱硫系统石膏垢淀形成，就要充分和连续地限制整个脱硫系统流通回路脱硫介质中硫酸钙(CaSO4)的饱和度不超过石膏结垢的临界饱和度。氧化比例小于共沉淀临界值和大于强制氧化临界值时，能使石膏维持一定的饱和度而不致结硬垢。相应地为使系统不结垢，有两种方法：一种是抑制氧化，使系统的氧化率小于共沉淀临界值；另一种是强制氧化使系统氧化率大于强制氧化临界值。不管采用那种方式，测量吸收塔内的氧含量就显得什么必要了。4.1、 氧量分析仪 仪表智能化：仪表显示采用液晶（LCD），适用温度范围宽、抗干扰能力强 测量范围：可在0100%O2Vol范围内设定，用户无特定要求，厂家设定为020.60%O2Vol。 输出信号：可在024mA范围内设定，用户无特定要求，厂家设定为420mA，负载电阻500，隔离。 检测器标准长度（mm）：180、400、600、800、1000、1200。如选配防尘管、导流管等，采样插入长度有(mm)：250、500、700、900、1100、1300。用户有特殊要求可商议。 重复性：小于满量程的0.5。 准确度：小于满量程的1。 稳定性：小于满量程的1（24小时）。 响应时间：从通标准气起，5秒内达到氧量90的响应。 继电器触点：0.5A/125VAC; 0.2A/ 110VDC; 1.OA/ 24VDC. 电源电压：22010VAC。 功耗：小于150W。 环境温度：检测器-1080；转换器-545。 5、 冲洗管压力表的配置除雾器采用4层冲洗管冲洗，从在除雾器冲管上的第1层至第3层管道上各配置1块代表性压力表（带信号远传的压力表），用以了解每层冲洗水的压力，在主管道上配置流量仪表。现阶段只在冲洗泵出口配置了压力表和主管道上配置了流量仪表，从冲洗泵到除雾器冲洗管出口，将近30多米的扬层高度，压力损失是存在。合理调节冲洗管内冲洗水的压力和流量是对除雾器清洗的一个必须的过程，能否冲洗到位的关键指标。5.1 智能数显示压力表特点： 微功耗、准确度高、高清晰度五位数字液晶显示； 体积小、操作简单、便于现场校验压力仪表以及精密压力测量时使用 智能校准、线性修复、两秒钟磁笔感应调零 具有上下限报警检测、压力实时监测显示即时压力波形 液晶显示具有动态压力值显示功能，直观显示压力百分比 压力单位: mmH2O、 mmHg 、psi 、kPa、 MPa、 Pa 、mbar、bar多达十种压力单位(可选) 可显示在线压力测量动态变化曲线，峰值记录功能等； 4-20mA输出5.2 技术指标： 使用环境温 度：（-2050）（保证准确度的工作温度范围）相对湿度：95%气 压：（86106）kPa 供电电源：内置一节五号锂电池 技术参数压力范围：-100kPa2kPa260MPa（可根据用户需要订制其它压力量程）准确度（精度）：0.4%F.S；0.25%F.S；0.16%F.S； 0.1%F.S；0.05%F.S；0.025%F.S； 传压介质 -100kPa2kPa250kPa范围内，传压介质只能为无腐蚀性的气体。 0.4MPa260MPa范围内，传压介质为与316L不锈钢相兼容的液（气）体。 接口：M20X1.56、 仪表配置清单脱硫吸收塔PH、密度计、石灰石浆液密度计及除雾器冲洗水管压力测量、氧量表序号名称尺寸和规格单位数量生产厂家备注1PH测量选用中文显示，配置原装进口电极套1根管1套，标准配置2吸收塔密度计采用E+H密度计套2标准配置3智能压力表就地显示及远传信号压力表，压力表前配置阀门套3每层道上配置一个4石灰石浆液密度计采用E+H密度计套1浆液箱5氧含量表测吸收塔氧含量套1吸收塔7、 密度计安装方式与结构在石灰石/石膏湿法脱硫系统中，吸收塔浆液密度是比较重要的数据，它直接影响到系统的脱硫效率、脱硫剂的消耗、副产物的品质乃至脱硫系统的稳定运行。吸收塔内浆液的浓度一般控制在12-18%之间，密度数值一般控制在900-1150kg/m3之间。浆液箱主管及吸收塔上的密度计失效多年，主要因素如下：浆液箱主管测量浆液密度，原采用差压测量密度，在流动管路上不适合采用此中方式，流量的波动及浆液箱震动，使得测量值偏差太大，测量值不稳定，现对此处的密度测量方式进行改造。吸收塔采用静压式压差方法进行测量吸收塔的密度，该方式结构简单、安装方便，主要问题点在于浆液搅拌泵在对浆液进行搅拌过程中，造成互压及震动，对静压方式测量密度造成测量误差大，为了真实了解吸收塔内浆液，对此处的密度进行流路及测量方式的改变。7.1. 浆液箱输出主管道密度测量与控制工程在主管道设置旁路管道，在采用科式力质量流量计（密度计）测量浆液密度，在保证主管道流速的情况下，又尽量提高密度计的使用寿命，控制旁路管道在测量时保证浆液流速控制在1.0-2m/s之间。1) 流路设计通过调节主管道上的调节阀，实现对旁路管道浆液流速控制，正常运行时，旁路管道浆液经过密度计后回流至主管道。调试时，旁路管道浆液经过密度计后回流至浆液箱。主管道调节流量阀失效时，旁路管道浆液经过密度计后回流至浆液箱。在旁路上设有冲洗管道，冲洗水经过旁路管道浆液经过密度计后回流至浆液箱。篮色部份为流路造部份2) 工程内容 更换现有差压式间接方式测量密度，采用H科式密度计，对冲洗管路进改造。 从主管道上引出旁路（支路）管道，在旁路（支路）管道上加装密度计。 在主管路中增加调节阀，保证旁路流量。 测量设备增加冲洗系统，对密度计进行冲洗。 借用现有的冲洗管路，在管路上增加冲洗阀和手动关断隔离阀。 在从主管道到旁路管道上安装关断隔离阀及调节阀。 系统所设计到的管路及阀门规格要求，见设备供货清单。 密度计选取选用质量流量计，单直管同直径。 流路设计有自动冲洗动能，定时对流路进行冲洗。 设置有就地控制电气箱。 设计有就地手动启动电动阀门 测量数值传至DCS系统。7.2. 吸收塔内浆液密度测量与控制工程在塔体旁设置旁路管道，在采用科式力质量流量计（密度计）测量浆液密度，流路中浆液垂直向下运动，通过自由流路进行密度测量。1) 流路设计2) 工程内容 更换现有罗斯蒙特密度计。 把现在石灰水关断蝶阀改成不锈钢关断阀。 在冲冼水管上增加手动关断阀及电动阀。 系统所设计到的管路及阀门规格要求，见设备供货清单。 密度计选取选用质量流量计，单直管同直径。 流路设计有自动冲洗动能，定时对流路进行冲洗。 设置有就地控制电气箱。 设计有就地手动启动电动阀门。 采用定时测量，定时控制冲洗。 测量数值传至DCS系统。 系统设置就地控制柜，对现场设备进行实际操作。 分析测量密度值通过电流方式输出至DCS系统。 主机控制系统采用西门子PLC为单元，增加软件控制系统。 电动阀门供电380VAC，在电气柜内进行集中管理。 电气柜对每台电动阀门设置专门的启停开关。7.3. 设备清单1、浆液箱主管道密度测量与控制工程序号名称规格及要求单位数量生产厂家1浆液密度测量科式质量，单直管同直径套12分析变送器显示及电流输出套13自动流量调节阀流量调节，防腐型套