气喷旋冲湿式烟气脱硫吸收塔液位精确测定的专有技术难点.doc

1、 技术秘密名称气喷旋冲湿式烟气脱硫吸收塔液位精确测定的专有技术2、 股份公司原有技术及存在的问题 气喷旋冲湿式石灰石-石膏法烧结烟气脱硫工艺中，较高的脱硫效率是此工艺的一个显著特点，而吸收塔液位是影响脱硫效率的一个关键因素。若液位过低，则气喷管插入浆液深度不够，使得反应发生不充分，脱硫效率将大大降低，同时也影响副产物石膏的成色；而液位过高时，虽然保证了高脱硫率，但增加了增压风机的电耗，违背了国家节能减排的精神，同时较高的背压也极易引起风机的喘振，影响到设备的安全运行。1DL烟气脱硫系统吸收塔的液位确定是采用压力测量法，即在吸收塔体底部安装压力变送器P1（如图1所示），根据公式直接算出，但此处的浆液密度是根据以往塔内情况给定的一个固定预测值，而吸收塔内的浆液浓度随着反应进行的程度以及工艺控制（脱石膏）的变化而变化，这就造成浆液密度也在不停地变化着，所以PLC所显示的液位值只是一个参考值，并不能真实地反映出塔内的实际液位情况。图1 现状描述为验证这种测量方法与实际液位的差值，通过人工测量的方法进行比对，具体数据如下：次数项目12345人工测量值5.455.465.495.465.48PLC显示值5.325.355.455.455.55上述测量过程中1、2为刚开机时，此时浆液浓度较低，密度也较低，实测值与显示值差异较大；3、4为正常生产期间，实测值与显示值差异不大，说明此时浆液密度的预测值与实际密度较为接近；5为准备脱石膏前所测得，此时塔内浆液浓度较高，塔内浆液实际密度高于预测值的密度，故测出的液位比PLC上显示的液位要低。可见采用上述测量方法的最大误差率可达2.44。3、 国内外解决同类问题的技术方案目前国内外最常用的液位测量手段有超声波液位计、雷达液位计以及压力液位计。1) 超声波液位计的工作原理。超声波液位计是一种非接触式液位测量仪，其探头安装在受测液体的上方，探头受电激励后，通过空气向其下的液体发射超声波，超声波被液体反射，回波被探头接收和测量，并被转换为电信号。超声波在发射和接收之间的距离H1由声波速度和传输时间t决定，如公式所示：H 1= Ct / 2，通常情况下声波在空气中的传播速度为340m/ s(即C = 340m/ s) ，因超声波传感器距离渠底的高度H为定值，故可计算出物位高度：H 2= H - H 1，详见附图2。图2 超声波液位计工作原理2) 雷达液位计的工作原理。雷达液位计采用高频振荡器作为微波发生器，发生器产生的微波用波导管将它引到辐射天线，并向下射出。当微波遇到障碍物，例如液体液面时，部分被吸收，部分被反射回来。通过发射波与液位反射波之间某种参数关系来实现液位测量。目前有两大类雷达液位计，一类是发射频率固定不变，通过测量发射波和反射波的运行时间，并经过智能化信号处理器，测出被测液位的高度。这类雷达液位计的运行时间与液位距离的关系为：t =2d/c；式中：c（电磁波传播速度） = 300000 km/s；d 被测介质液位和探头之间的距离，m;t 探头从发射电磁波至接受到反射电磁波的时间，s。另一类是天线发射的微波是频率被线性调制的连续波，当回波被天线接收到时，天线发射频率已经改变。根据回波与发射波的频率差可以计算出物料面的距离。发射频率随时间线性增加，增益为s，当发射出去的连续波遇到液面反射时，反射回来的信号频率比发射信号滞后了t。由于回波信号频率的滞后，使得反射信号频率与发射信号频率之间的差频为f = st，从而可以得到：H = cf / 2s，显然H 与f 是成正比的，反射液面离雷达液位计的距离越远，f 越大。但是，超声波液位计以及雷达液位计对于气喷旋冲湿式石灰石-石膏法脱硫工艺是不适合的，主要原因如下：a) 在液位上方有下隔板和上隔板的阻挡，且四周都布满了气喷管，从安装位置以及信号反射条件来看都行不通；b) 在硫化风机的作用下，吸收塔内浆液表面会形成一个鼓泡区域，这样测量出来的液位是鼓泡高度与实际液位之和，大于浆液的实际液位，且鼓泡厚度也是在不停变化的，故无法采用上述测量手段；c) 接触式雷达液位计虽然不存上述原因，但是对其使用环境有着严格的要求：探头不能处于涡流中或化学反应的液体中，而本脱硫系统的吸收塔内既有搅拌过程又存在化学反应，这样会形成虚假反射，导致信号不准确最终对塔内液位产生错误判断，所以在现有条件下接触式雷达液位计同样也不适用于该脱硫系统。国内采用气喷旋冲湿式石灰石-石膏法脱硫工艺均采用与我们相同的测量方法，也都存在液位测量精度不高的问题。4、 技术秘密具体内容或解决问题的技术方案经过系统分析之后，我们在吸收塔上新增一个压力变送器（其标高低于浆液液位，保证此压力传感器一直处于浆液中），通过压差进行计算转化，从而得到准确的液位。1、根据吸收塔中的两个压力变送器测得的两个压力值可以计算出塔内浆液的即时密度（如图3）。式中：P1原有的塔底压力变送器测得的压力； P2新增的塔中压力变送器测得的压力； h 两个压力变送器的高差。2、根据准确的浆液即时密度和P2、P3（鼓泡区）的压力变送器测得的压力值计算出液位值。式中：P1原有的塔底压力变送器测得的压力； P3原有的鼓泡区压力变送器测得的压力； 1中得到的浆液即时密度。图3 压力变送器示意图需要说明的是，公式中的P1是三个压力变送器所测压力的平均值。另外，为防止波动的浆液对压力传感器的影响，可在传感器外增加一个套管（长度大于传感器长度），套管内的浆液形成一个较为稳定的环境，保证传感器的测量数据的准确，此种改善措施的优点：1) 投资较少，重新采购压力传感器以及安装的施工费用不到5000元；2) 施工便捷，在做好准备工作的前提下，吸收塔塔壁上开孔、焊接套管、重新衬胶以及接线等施工可在一个工作日之内完成；3) 可对其他相关设备运行状态进行监测，计算液位值的过程中，得到一个塔内浆液的即时密度，这对浆液浓度计的显示值是一个有力的参考，避免了浓度计故障输出错误数据而导致错误控制的可能。5、 使用后的实际效果为证实此种改进措施的效果，我们通过人工测量的方式进行数据对比，数据如下：次数分类 12345人工测量值5.335.365.455.495.56压差测量值5.325.355.455.485.55从以上的数据中可以看出，通过压差计算转化的液位值更接近塔内的真实液位，误差率仅为0.18，大大低于以前2.44的误差率，测量精度提高了13倍以上。可见通过压差计算转化的方式求算吸收塔内液位值是可行的，并且能够如实地反映塔内液位的真实高度，