摘要：本文針對(duì)脫硫系統(tǒng)常用密度計(jì)的類型，進(jìn)行原理分析和對(duì)比，提出密度計(jì)選型建議。并針對(duì)目前脫硫系統(tǒng)常見(jiàn)密度計(jì)在使用中 暴露出的問(wèn)題。根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，提供相關(guān)解決辦法。

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的嚴(yán)格要求，國(guó)內(nèi)火電廠均配套安裝脫 硫裝置，特別是近幾年大量脫硫設(shè)施投入運(yùn)行后，在實(shí)際運(yùn) 行過(guò)程中，暴露出很多問(wèn)題。本文專門針對(duì)脫硫系統(tǒng)中的密 度計(jì)存在問(wèn)題，從設(shè)備選型到實(shí)際應(yīng)用，分別進(jìn)行分析，并提 出相關(guān)運(yùn)行建議。

石灰石，石膏濕法脫硫系統(tǒng)中，各種漿液濃度的測(cè)量和 控制是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)對(duì)漿液密度的 測(cè)量.來(lái)反映實(shí)際漿液的濃度，從而達(dá)到控制的目的。通常濕 法脫硫系統(tǒng)中，通常需要測(cè)量?jī)煞N漿液密度：

在濕式球磨機(jī)制漿系統(tǒng)中，通常設(shè)置兩個(gè)密度計(jì)，一個(gè) 設(shè)置在磨機(jī)漿液循環(huán)泵出口管道上，用于測(cè)量中間石灰石漿 液密度，運(yùn)行人員通過(guò)控制漿液密度(1380—1400kg/m，)，來(lái) 保證進(jìn)入石灰石旋流站的濃度(大約45--48wt%)，并最終得 到合格的石灰石漿液(20-30wt%)。

另外一個(gè)密度計(jì)設(shè)置在石灰石漿液泵的出口管道上，用 于測(cè)量加入吸收塔的石灰石漿液密度，準(zhǔn)確計(jì)算加入吸收塔 內(nèi)的石灰石量，確保吸收塔pH值的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

而在干式球磨機(jī)制漿系統(tǒng)中，研磨好的石灰石粉與工藝 水進(jìn)行配比，攪拌混合成石灰石漿液，故僅設(shè)置石灰石漿液 泵出口密度計(jì)，來(lái)監(jiān)測(cè)石灰石漿液密度，參與pH值自動(dòng)調(diào)

在石灰石/石膏濕法脫硫系統(tǒng)中，加入吸收塔內(nèi)的石灰 石，與煙氣中的二氧化硫進(jìn)行反應(yīng)，并經(jīng)過(guò)強(qiáng)制氧化工藝后， 最終在吸收塔內(nèi)形成CaS04，逐步結(jié)晶析出，變?yōu)镃aSO. 2H20石膏晶體。通過(guò)對(duì)吸收塔底部石膏漿液密度的測(cè)量，來(lái) 監(jiān)視運(yùn)行中吸收塔石膏漿液的濃度，控制石膏漿液的飽和度。

另外，由于吸收塔漿池完全封閉的局限性，吸收塔液位測(cè)量都采用壓力變送器，直接測(cè)量液位靜壓來(lái)反映吸收塔液 位。密度不同，則吸收塔液位就不同。吸收塔液位必須進(jìn)行石 膏漿液密度修正后，才能正確反映吸收塔液位。

通常吸收塔石膏漿液密度計(jì)設(shè)置在石膏排出泵的出口 管道上，不同脫硫公司對(duì)石膏漿液濃度要求不同，一般要求 控制在20.-25wt%內(nèi)，對(duì)應(yīng)密度范圍為1 125一l 150kg/m3。

石灰石漿液濃度一般控制在25wt%，對(duì)應(yīng)密度 11801qg/m，。如果石灰石漿液濃度過(guò)低，會(huì)造成單位時(shí)間內(nèi)，加 入吸收塔內(nèi)有效石灰石量少，必須通過(guò)加大供漿量來(lái)滿足系 統(tǒng)要求，這樣必然造成加入吸收塔內(nèi)的水量過(guò)大，干擾吸收 塔液位控制，特別是在低負(fù)荷時(shí)，對(duì)吸收塔液位影響更為明 顯。反之，如果石灰石漿液濃度過(guò)大，會(huì)加劇石灰石漿液泵和 管道的磨損，縮短設(shè)備使用壽命。

運(yùn)行中均通過(guò)測(cè)量吸收塔密度，來(lái)監(jiān)視吸收塔內(nèi)石膏漿 2008年全國(guó)電力行業(yè)脫硫脫硝技術(shù)協(xié)作網(wǎng)年會(huì)暨技術(shù)研討會(huì)論文集 液濃度。當(dāng)吸收塔密度為1150kg/m3時(shí)，對(duì)應(yīng)漿液濃度為 25wt%。一旦吸收塔石膏漿液濃度過(guò)大，長(zhǎng)期運(yùn)行超過(guò) 25wt%，會(huì)造成嚴(yán)重的后果。

吸收塔漿液濃度按照設(shè)計(jì)要求，一般控制在20-25wt% 之間。當(dāng)吸收塔石膏濃度大于25wt%，則吸收塔內(nèi)的CaSO。 2H20過(guò)飽和度大于1，石膏開(kāi)始沉淀，當(dāng)過(guò)飽和度大于等于 1.4時(shí)，漿液中的CaSO會(huì)在吸收塔塔內(nèi)各部件上，特別是循 環(huán)泵濾網(wǎng)、氧化風(fēng)支管以及吸收塔塔壁上結(jié)晶后大量析出， 逐步形成石膏垢，嚴(yán)重堵塞循環(huán)泵濾網(wǎng)、氧化風(fēng)支管等，嚴(yán)重 影響循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行。很多投運(yùn)項(xiàng)目上，都出現(xiàn)循環(huán)泵濾網(wǎng)堵塞，直接導(dǎo)致循 環(huán)泵吸入量不足，并最終導(dǎo)致循環(huán)泵機(jī)封損害。部分項(xiàng)目上， 還曾出現(xiàn)過(guò)由于濾網(wǎng)堵塞，循環(huán)泵吸入力過(guò)大，使濾網(wǎng)破碎， 破碎后的濾網(wǎng)經(jīng)過(guò)循環(huán)泵，堵塞吸收塔噴嘴，一方面造成脫 硫效率下降，另外更造成吸收塔內(nèi)除霧器溫度高變形坍塌。

當(dāng)漿液濃度高時(shí)，會(huì)嚴(yán)重加劇循環(huán)泵葉輪、攪拌器葉片、 石膏排出泵葉輪以及管道的磨蝕。造成設(shè)備壽命縮短。 從目前已投運(yùn)眾多項(xiàng)目上看，漿液泵葉輪很多在半年多 時(shí)間內(nèi)，出現(xiàn)葉輪嚴(yán)重磨蝕，這其中漿液濃度高是主要原因。

煙氣經(jīng)過(guò)噴淋后，攜帶大量石膏漿液進(jìn)入除霧器和 GGH。當(dāng)漿液濃度高時(shí)，會(huì)造成飽和煙氣中石膏濃度大，經(jīng)過(guò) 除霧器和GGH時(shí)，大量石膏漿液從煙氣中分離，沉淀在除霧 器和GGH表面，很容易造成除霧器和GGH堵塞。造成系統(tǒng) 差壓增大，脫硫電耗提高，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成脫硫系統(tǒng)停運(yùn)， 無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行。雖然目前GGH堵塞是個(gè)難題，徹底解決堵塞還沒(méi)有很 好的辦法，但適當(dāng)降低吸收塔漿液濃度，卻有助于降低GGH 堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。

由于石膏漿液濃度超標(biāo)，直接導(dǎo)致石膏旋流器偏離設(shè)計(jì) 工況運(yùn)行，一方面石膏品質(zhì)下降，另一方面會(huì)造成廢水中石 膏濃度超標(biāo)。廢水中的石膏經(jīng)過(guò)絮凝沉淀，淤積在廢水處理 系統(tǒng)中，直接造成廢水排放濃度超標(biāo)，嚴(yán)重情況可造成廢水 處理系統(tǒng)的癱瘓。

綜合以上情況可以看出，脫硫系統(tǒng)的漿液濃度控制是一 個(gè)非常關(guān)鍵的運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)行中對(duì)于密度計(jì)要求有：安全 穩(wěn)定;精度高;便于維護(hù);易更換。

核子密度計(jì)利用能量衰減法對(duì)密度進(jìn)行測(cè)量。核子密度 計(jì)放射源通常為同位素銫(Csl37)或鈷(C060)，把放射源 置入一個(gè)鉛罐內(nèi)，安裝在被測(cè)管道的一側(cè)，核子密度計(jì)的探 測(cè)器安裝在被測(cè)管道的對(duì)稱另一側(cè)。由放射源產(chǎn)生的伽瑪射 線穿過(guò)管道中的被測(cè)介質(zhì)，其中一部分射線被介質(zhì)散射和吸 收，剩余部分射線被安裝在管道另一邊的探測(cè)器所接收，介 質(zhì)吸收了多少射線，與被測(cè)介質(zhì)的密度星指數(shù)吸收規(guī)律，通 過(guò)檢測(cè)射線能量的變化的強(qiáng)弱，便可得出介質(zhì)的密度。實(shí)際 應(yīng)用中，核子密度計(jì)將檢測(cè)到的射線能量變化電量轉(zhuǎn)化為 4-20mA電流信號(hào)，輸出到計(jì)算機(jī)，作為密度顯示。 核子密度計(jì)能夠提供高精度的密度測(cè)量，并能快速反應(yīng) 被測(cè)密度的變化。實(shí)際測(cè)量精度可達(dá)到0.1kg/m，。 國(guó)內(nèi)大部分核子密度計(jì)用于濕式球磨機(jī)制漿系統(tǒng).測(cè)量 磨機(jī)循環(huán)泵中間漿液密度。如河北國(guó)華定州電廠即采用美國(guó) Thermo/A司3680核子密度計(jì).測(cè)量磨機(jī)漿液密度。

優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度高，響應(yīng)速度快，非接觸式測(cè)量;非常適 用于工礦企業(yè)在線介質(zhì)密度測(cè)量要求，尤其是當(dāng)被測(cè)物粗糙 堅(jiān)硬。有腐蝕性、磨蝕性或高溫、高壓的惡劣條件。由于是非 接觸測(cè)量，故使用壽命長(zhǎng)。

缺點(diǎn)：由于核子密度計(jì)采用同位素放射源，使用單位需 要得到政府主管部門的使用許可。辦理《輻射安全許可證》， 同時(shí)對(duì)維護(hù)人員要求非常高，必須經(jīng)過(guò)相關(guān)培訓(xùn)和考試;另 外當(dāng)管道出現(xiàn)結(jié)構(gòu)和堵塞，將會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)。 目前，鑒于核子密度計(jì)的后期維護(hù)手續(xù)非常麻煩，部分 電廠已考慮拆除核子密度計(jì)，改為其他密度計(jì)進(jìn)行測(cè)量。

科氏力質(zhì)量流量計(jì)是運(yùn)用流體質(zhì)量流量對(duì)振動(dòng)管振蕩 的調(diào)制作用即科里奧利力現(xiàn)象為原理，以質(zhì)量流量測(cè)量為目 的的質(zhì)量流量計(jì)。具體原理如下：

2008年全國(guó)電力行業(yè)脫硫脫硝技術(shù)協(xié)作網(wǎng)年會(huì)暨技術(shù)研討會(huì)論文集 如圖1所示，當(dāng)質(zhì)量為6m的流體質(zhì)點(diǎn)，以速度v沿管道AB運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，管道AB又以A點(diǎn)為圓心以角速度Q轉(zhuǎn) 動(dòng)，當(dāng)該質(zhì)點(diǎn)做上述復(fù)合運(yùn)動(dòng)時(shí)，在任意一點(diǎn)M處。質(zhì)點(diǎn)具有 兩個(gè)加速度分量：向心加速度ar，方向指向A點(diǎn);科氏加速度aI【，方向向上，量值為21”IV。為使流體質(zhì)點(diǎn)具有科氏加速度， 需要在al【方向施加一個(gè)大小等于2flY8m的力，這個(gè)力來(lái) 自管道，而流體質(zhì)點(diǎn)反作用于管道上的力就是科氏力，方向 如圖1所示。

Fc=2lnIV8m

若流體密度為P，以速度V沿管道AB流動(dòng)，設(shè)管道橫截面積為s，則任一段長(zhǎng)度為AX管道上的科氏力AFe為：

Fc=一mak 由于上述管道中的流體，其Q與V的夾角為90”，質(zhì)量流量qm=PSV，有： tim=Fd21”lAX 從

式(4)中可以看出，直接或間接測(cè)量在旋轉(zhuǎn)管中流動(dòng)流體的科里奧利力就可以測(cè)得質(zhì)量流量。 實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生科氏力是不切合實(shí) 際的，因而均采用使測(cè)量管振動(dòng)的方式替代旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以此同樣實(shí)現(xiàn)科氏力對(duì)測(cè)量管的作用，并使得測(cè)量管在科氏力的 作用下產(chǎn)生位移。由于測(cè)量管的兩端是固定的，而作用在測(cè) 量管上各點(diǎn)的力是不同的，所引起的位移也各不相同，因此 在測(cè)量管上形成一個(gè)附加的扭曲。測(cè)量這個(gè)扭曲的過(guò)程在不 同點(diǎn)上的相位差，就可得到流過(guò)測(cè)量管的流體的質(zhì)量流量。 國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的有E+H公司的erotnssfl 80/83M。 當(dāng)測(cè)得流體的質(zhì)量流量后，在流體速度一定的情況下， 即體積流量已知的情況下，即可得到流體的密度。

優(yōu)點(diǎn)有：科氏力質(zhì)量流量計(jì)安裝和維護(hù)非常方便;測(cè)量 精度較高，可達(dá)到-’r 3kg/m3;可測(cè)量流量，也可測(cè)量密度，適應(yīng) 性較強(qiáng)。

缺點(diǎn)有：由于直接與測(cè)量漿液接觸，流量計(jì)易磨損、易腐 蝕，實(shí)際應(yīng)用中必須采用合金材料，價(jià)格相對(duì)較貴，特別是管 道El徑越大，價(jià)格更昂貴;長(zhǎng)期運(yùn)行后測(cè)量會(huì)有偏差，需定期 校準(zhǔn);另外由于流量計(jì)內(nèi)部有振動(dòng)管，使用中易堵塞。

差壓式密度計(jì)為間接測(cè)量密度，實(shí)際就是差壓變送器。 在罐體底部位置附近，選擇上下兩處固定高度，分別開(kāi)孔，然 后上下分別安裝雙法蘭隔膜式壓力變送器(變送器也可用來(lái) 測(cè)量液位)，通過(guò)計(jì)算固定高度液柱靜壓，利用公式： AP=P gh，在高度已知情況下，計(jì)算得出密度。實(shí)際工程中也 可安裝獨(dú)立的差壓變送器，單獨(dú)用來(lái)測(cè)量密度。

優(yōu)點(diǎn)有：價(jià)格便宜;耐磨耐腐蝕;儀表安裝維護(hù)非常方便

(1)測(cè)量精度不高，偏差較大。吸收塔內(nèi)漿液循環(huán)泵和 吸收塔攪拌器的運(yùn)行，肯定會(huì)對(duì)吸收塔液位產(chǎn)生波動(dòng)，對(duì)液 位測(cè)量準(zhǔn)確有一定的影響;另外氧化風(fēng)強(qiáng)制鼓入吸收塔。也 會(huì)對(duì)吸收塔液位造成一定的波動(dòng)。要達(dá)到較高的測(cè)量精度， 需要盡可能提高差壓高度，同時(shí)差壓必須保持穩(wěn)定，而在脫 硫系統(tǒng)中很難做到。

(2)易堵塞。由于在吸收塔塔壁上開(kāi)孔，長(zhǎng)期運(yùn)行，取樣 孔很容易結(jié)垢，造成測(cè)量偏大。所以壓力變送器上必須加裝 沖洗水，并定期進(jìn)行沖洗。

(3)二次誤差問(wèn)題。由于是間接測(cè)量密度，即根據(jù)差壓 計(jì)算密度，易造成二次誤差問(wèn)題。

對(duì)比以上的不同類型密度計(jì)，并結(jié)合脫硫系統(tǒng)的實(shí)際情 況，脫硫密度計(jì)采用科氏力質(zhì)量流量計(jì)較為可行。一方面精度能夠完全滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，另外日常維護(hù)非常方便，更換也 非常方便。針對(duì)質(zhì)量流量計(jì)實(shí)際使用中出現(xiàn)了～些問(wèn)題，特2008年全國(guó)電力行業(yè)脫硫脫硝技術(shù)協(xié)作網(wǎng)年會(huì)暨技術(shù)研討會(huì)論文集 別是磨損問(wèn)題，應(yīng)用中通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制流速，提高管 道材質(zhì)，可以大大延長(zhǎng)質(zhì)量流量計(jì)的使用壽命，更好的滿足 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行。

(1)密度計(jì)顯示最小值 當(dāng)密度計(jì)內(nèi)部振動(dòng)管磨損，會(huì)導(dǎo)致密度計(jì)無(wú)顯示或顯示 最小值。密度計(jì)磨損的主要原因是由于漿液流速超標(biāo)，因?yàn)?nbsp;速度對(duì)管道磨損的影響程度最大，磨損量與速度的3次方成 正比，當(dāng)管道內(nèi)為漿液時(shí)，磨損量更為嚴(yán)重。另外，如果漿液 濃度過(guò)高，也會(huì)加劇內(nèi)部管的磨損。 如果密度計(jì)安裝在泵出口主管道上，肯定會(huì)造成流速太 大。管道內(nèi)漿液流量超標(biāo)，很短時(shí)間就會(huì)造成流量計(jì)內(nèi)部的振動(dòng)頻率管嚴(yán)重磨損，即使管道采用鈦合金材質(zhì)也一樣。

(2)密度計(jì)顯示最大值不變 當(dāng)密度計(jì)顯示最大值不變時(shí)，大部分情況下是密度計(jì)堵 塞。如果密度計(jì)口徑過(guò)小，會(huì)造成密度計(jì)經(jīng)常堵塞。特別是磨 機(jī)漿液循環(huán)泵出口管道，石灰石漿液濃度達(dá)到45wt%，加上 漿液顆粒較大，如果流量計(jì)口徑過(guò)小，很容易造成密度計(jì)堵 塞。使密度計(jì)失效。 很多項(xiàng)目上，石灰石密度計(jì)安裝在旁路管上，由于旁路 管和主管的口徑偏差過(guò)大，漿液首先大部分通過(guò)主管流通。 少量通過(guò)旁路管流過(guò)密度計(jì)，主管路上的漿液流經(jīng)旁路管出 口時(shí)，對(duì)旁路管上的漿液產(chǎn)生阻礙作用，造成旁路管上漿液 流速下降，很短時(shí)間就會(huì)造成旁路管堵塞。

(3)密度計(jì)測(cè)量偏差過(guò)大。 長(zhǎng)期運(yùn)行后，部分石膏、石灰石會(huì)粘附在測(cè)量管內(nèi)，造成 局部結(jié)垢現(xiàn)象，肯定會(huì)造成測(cè)量偏差過(guò)大。

針對(duì)以上常見(jiàn)的密度計(jì)問(wèn)題，根據(jù)實(shí)際工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)， 提出以下解決措施。 (1)嚴(yán)格控制漿液流速，通?？剖狭|(zhì)量流量計(jì)規(guī)定流 速范圍為l一1.5rds，過(guò)高則很容易磨損測(cè)量管，過(guò)低則容易 引起結(jié)垢、堵塞，影響測(cè)量。(例如：對(duì)于DN50管道。密度計(jì) 通過(guò)流量應(yīng)控制在7—10m3/h)

(2)密度計(jì)應(yīng)盡可能安裝在支管上或漿液回流管路上， 同時(shí)嚴(yán)格控制支管的流量。另外密度計(jì)必須前后分別安裝閥 門，并設(shè)計(jì)密度計(jì)沖洗水回路。正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)前后閥門來(lái) 控制通過(guò)流量。如石膏漿液密度計(jì)可安裝在石膏排出泵去 PH計(jì)的支管上;磨機(jī)漿液密度計(jì)可安裝在泵的回流管路上。

(3)運(yùn)行過(guò)程中，密度計(jì)應(yīng)通過(guò)工藝水進(jìn)行定期沖洗。 一般要求3天沖洗一次密度計(jì)。 (4)密度計(jì)口徑大小，其價(jià)格差異較大，設(shè)計(jì)時(shí)必須合 理選擇密度計(jì)口徑大小以及材質(zhì)。針對(duì)磨機(jī)漿液泵出口密度計(jì)?？趶浇ㄗh為DN80為好，減小密度計(jì)堵塞可能。對(duì)于石灰 石漿液密度和石膏漿液密度計(jì)，建議口徑為DNS0以上，通過(guò) 支管上閥門控制流速。

(5)密度計(jì)最好垂直安裝，使流體從下向上流動(dòng)，也可 水平安裝。正常運(yùn)行期間，應(yīng)定期進(jìn)行手工取樣分析漿液，并 與在線密度計(jì)進(jìn)行比對(duì)。根據(jù)比對(duì)結(jié)果，當(dāng)偏差過(guò)大( 20kg/m3)，應(yīng)及時(shí)對(duì)密度計(jì)進(jìn)行沖洗與標(biāo)定。