發(fā)布時(shí)間:2019-12-23 發(fā)布作者:
〔摘 要〕 從某發(fā)電廠玻璃管液位計(jì)投入運(yùn)行的實(shí)際情況,針對(duì)熱工測(cè)量經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析和探討,并提出了地坑液位計(jì)改進(jìn)、密度計(jì)更換、CEMS 探頭改造及反吹系統(tǒng)改造,改造效果良好,解決了電廠的實(shí)際問(wèn)題,具有一定的參考價(jià)值。
引言
目前,我國(guó)很多城市空氣污染嚴(yán)重,特別是SO2 污染。以煤炭為主的能源消耗結(jié)構(gòu)是引起我國(guó) SO2 污染的較重要原因,這決定了我國(guó)空氣污染控制的重點(diǎn)是控制燃煤排放的 SO2,即控制火電廠 SO2 排放量。國(guó)電雙遼發(fā)電有限公司玻璃管液位計(jì)自 2011 年投運(yùn)以來(lái),熱工測(cè)量方面出現(xiàn)安裝問(wèn)題、設(shè)計(jì)問(wèn)題、設(shè)備問(wèn)題等問(wèn)題,影響到了液位、密度及煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) (continuous emissionmonitoring system,CEMS ) 等參數(shù)的測(cè)量,影響自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常工作。
1 地坑液位計(jì)改造
1.1 地坑液位計(jì)工作流程
該公司采用石灰石濕法煙氣脫硫,在吸收塔內(nèi)完成主要化學(xué)反應(yīng),吸收塔地坑收集各類(lèi)沖洗設(shè)備的沖洗水及漿液,避免漿液的浪費(fèi),節(jié)約成本。如果地坑液位監(jiān)視不到位,就有可能發(fā)生地坑溢流,影響環(huán)境且造成石灰石漿液浪費(fèi)。因此,地坑液位的正確監(jiān)視就顯得尤為重要。
針對(duì)地坑液位頻繁故障的缺陷,班組集中組織骨干實(shí)地檢查,排除了環(huán)境振動(dòng)大及超聲波液位計(jì)質(zhì)量的原因,較終確認(rèn)為環(huán)境濕度大和測(cè)量孔徑過(guò)小是故障原因,較終采取了升高液位計(jì)并擴(kuò)孔的改造方式。
1.2 原地抗液位變送器安裝方式
如圖 1 所示,原地抗液位變送器蓋板是密封的,上面焊接柱狀筒,通過(guò)法蘭與超聲波液位計(jì)連接。由于蓋板封閉,地坑里的熱水會(huì)在探頭上形成水汽;孔徑過(guò)小,小于聲波檢測(cè)的要求角度,從而造成測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確,影響泵坑液位自動(dòng)調(diào)節(jié),無(wú)法正常投入。
1.3 改造措施
如圖 2 所示,拆除柱狀筒并在蓋板上擴(kuò)孔,在蓋板上安裝固定支架,將法蘭嵌入支架內(nèi),支架不封閉采取開(kāi)放式,探頭距離蓋板上的孔洞留有30 cm 的距離,保證水汽能夠及時(shí)溢出,避免在探頭上積聚,從而保證了液位測(cè)量的準(zhǔn)確性。
2 密度計(jì)更換
2.1 改造原因
該公司玻璃管液位計(jì)采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝,經(jīng)過(guò)近 2 年的運(yùn)行觀察分析,吸收塔 pH 計(jì)和密度計(jì)均安裝在工藝樓的 3 樓,要想 pH 計(jì)和密度計(jì)能夠正常工作,石膏排出泵、旋流站、濾液地坑泵、溢流箱、溢流泵等設(shè)備都要連續(xù)運(yùn)行,在吸收塔不需要排石膏的時(shí)候,這些設(shè)備也無(wú)法停下來(lái),造成廠用電的大量浪費(fèi)和設(shè)備磨損。
原密度計(jì)采用振動(dòng)式音叉密度計(jì),振動(dòng)元件類(lèi)似于兩齒的音叉,叉體因位于齒根的一個(gè)壓電晶體而產(chǎn)生振動(dòng),振動(dòng)的頻率通過(guò)另一個(gè)壓電晶體檢測(cè)出來(lái),通過(guò)移相和放大電路,叉體被穩(wěn)定在自然諧振頻率上。當(dāng)液體流經(jīng)叉體時(shí),振動(dòng)發(fā)生改變,引起諧振頻率變化,從而通過(guò)電子處理單元計(jì)算出密度值。
該款密度計(jì)用于測(cè)量易結(jié)垢介質(zhì)時(shí),由于沒(méi)有在線清洗功能,時(shí)間久了,介質(zhì)附在音叉上造成測(cè)量不準(zhǔn)確。該公司采用原密度計(jì),其實(shí)際使用效果不好,測(cè)量偏差較大,無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量出漿液密度,給運(yùn)行調(diào)整帶來(lái)了困難。
2.2 改造方案
2.2.1 設(shè)備移位
將工藝樓 3 樓的 pH 計(jì)和密度計(jì)的位置移到石膏排出泵間。把吸收塔的漿液直接引入測(cè)量平臺(tái),利用吸收塔的靜壓漿液自流進(jìn)行測(cè)量,缺點(diǎn)是測(cè)量平臺(tái)出口容易結(jié)垢,影響測(cè)量效果。為了減少結(jié)垢堵塞,在測(cè)量平臺(tái)前加裝 1 臺(tái)小型漿液泵,進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)。
2.2.2 密度計(jì)的選擇
常用的密度計(jì)有核子密度計(jì)、差壓式密度計(jì)和科氏力質(zhì)量流量計(jì)。
2.2.2.1 核子密度計(jì)
核子密度計(jì)內(nèi)設(shè)有放射性同位素輻射源,其放射性輻射 (例如 γ 射線 ) 在透過(guò)被測(cè)樣品 (一定厚度 ) 后,被射線檢測(cè)器所接收,樣品對(duì)射線的吸收量與該樣品的密度有關(guān),而射線檢測(cè)器的信號(hào)則與該吸收量有關(guān),可反映出樣品的密度。
該產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快、非接觸式測(cè)量、使用壽命長(zhǎng)。該產(chǎn)品缺點(diǎn)是由于采用同位素放射源,要有放射性物質(zhì)使用證,使用受限制;對(duì)周?chē)h(huán)境造成放射性污染,對(duì)人員造成放射性輻射傷害;設(shè)備及人員必須滿足衛(wèi)生局放射源使用監(jiān)管要求;取樣管內(nèi)壁結(jié)垢影響測(cè)量精度。鑒于核子密度計(jì)的后期維護(hù)手續(xù)非常麻煩,本次改造不采用此種密度計(jì)。
2.2.2.2 差壓式密度計(jì)
差壓式密度計(jì)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。通過(guò)計(jì)算固定高度液柱靜壓,利用公式:ΔP=ρgh,即可計(jì)算出密度。
該密度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜、耐磨耐腐蝕、安裝維護(hù)方便;缺點(diǎn)是測(cè)量精度不高、偏差較大。吸收塔漿液循環(huán)泵和吸收塔攪拌器的運(yùn)行,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;氧化風(fēng)強(qiáng)制鼓入吸收塔,也會(huì)對(duì)液位造成影響。
要達(dá)到較高的測(cè)量精度,需要盡可能的提高差壓高度,同時(shí)差壓必須保持穩(wěn)定,在玻璃管液位計(jì)中很難做到。由于在吸收塔壁上開(kāi)孔,長(zhǎng)期運(yùn)行,取樣孔容易結(jié)垢,影響測(cè)量。
2.2.2.3 科氏力質(zhì)量流量計(jì)
科氏力質(zhì)量流量計(jì)是一種利用液體在振動(dòng)管中流動(dòng)而產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的原理來(lái)直接測(cè)量質(zhì)量流量的儀表。
科氏力質(zhì)量流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是安裝和維護(hù)非常方便、測(cè)量精度高;缺點(diǎn)是由于直接與測(cè)量漿液接觸,流量計(jì)易磨損、易腐蝕,需要采用合金材料,價(jià)格相對(duì)較貴,長(zhǎng)期運(yùn)行后測(cè)量結(jié)果會(huì)有偏差,需定期校準(zhǔn)。
由于流量計(jì)內(nèi)部有振動(dòng)管,使用要求通過(guò)流量計(jì)的流量在規(guī)定的范圍內(nèi),流量過(guò)小,會(huì)引起管路堵塞,測(cè)量終止;流量過(guò)大,會(huì)加快流量計(jì)磨損,引起測(cè)量管機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,流量計(jì)很快損壞,壽命很短。
對(duì)以上密度計(jì)的分析對(duì)比,并借鑒其他電廠的經(jīng)驗(yàn),將振動(dòng)式音叉密度計(jì)改為質(zhì)量流量計(jì)。改造完成后,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行觀察,發(fā)現(xiàn)實(shí)際效果良好。
3 CEMS 探頭改造
3.1 CEMS 探頭安裝位置問(wèn)題
該公司玻璃管液位計(jì)采用濕法脫硫,是后續(xù)的改造工程。由于空間限制,脫硫塔至煙囪的距離非常短,造成煙氣取樣段濕度較大。煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用抽取法,原 CEMS 采樣探頭水平安裝,由于煙道濕度較大,采樣探頭一直工作濕度較大的煙氣環(huán)境下,其濾芯經(jīng)常處于水飽和狀態(tài),導(dǎo)致氣體分析儀測(cè)量二氧化硫濃度出現(xiàn)誤差,逐漸變小甚至衰減為零。
3.2 改造后的探頭位置
改造后,將原采樣探頭的采樣點(diǎn)上移,移動(dòng)到煙道的頂部。將原來(lái)從煙道側(cè)面插入煙道的探頭,改為從煙道頂部自上而下插入。這樣既能保證探頭的穩(wěn)固性,又能保證取樣管路的積水能夠及時(shí)排出,減少煙道中水分的干擾,能有效保證煙氣中污染物測(cè)量的準(zhǔn)確性。
4 反吹系統(tǒng)改造
4.1 反吹風(fēng)機(jī)故障原因分析
濕法脫硫工藝中,由于煙氣流經(jīng)原煙道、吸收塔、凈煙道、擋板門(mén)等阻力設(shè)備,需要增壓風(fēng)機(jī)來(lái)克服整個(gè)玻璃管液位計(jì)設(shè)備的阻力。該公司進(jìn)行脫硫改造時(shí),系統(tǒng)未安裝煙氣換熱器,也未增加增壓風(fēng)機(jī)。CEMS 的顆粒物監(jiān)測(cè)探頭直接深入煙道內(nèi)部,測(cè)量筒內(nèi)部元件依靠反吹空氣的吹掃來(lái)維持正常運(yùn)行。玻璃管液位計(jì)投入后,原凈煙氣壓力大于反吹空氣壓力,進(jìn)入測(cè)量管路,致使測(cè)量管路腐蝕嚴(yán)重,3,4 號(hào)塔的 2 臺(tái)反吹風(fēng)機(jī)全部損壞。
4.2 分析儀故障原因分析
該公司的煙氣分析儀來(lái)自西克麥哈克 ( 北京 )儀器有限公司 SMC-S710,采樣煙氣需經(jīng)過(guò)加熱、過(guò)濾、冷凝后進(jìn)入分析儀,玻璃管液位計(jì)投入運(yùn)行半年后發(fā)現(xiàn)分析儀污染,檢查發(fā)現(xiàn)采樣管路積油、積液,經(jīng)過(guò)檢查分析,得出以下結(jié)論:
(1) 由于壓縮空氣含油,系統(tǒng)反吹時(shí)油氣進(jìn)入取樣管路;
(2) 煙氣中水汽過(guò)大,超過(guò)濾芯承載能力。
4.3 采取措施
(1) 反吹風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓約為 16 kPa。經(jīng)過(guò)測(cè)量,系統(tǒng)正壓時(shí)能達(dá)到 25 kPa,且上下波動(dòng)。經(jīng)過(guò)技術(shù)研究確定,敷設(shè)壓縮空氣管路,壓縮空氣減壓后進(jìn)入取樣探頭吹掃,取得了良好效果。
(2) 鍋爐分場(chǎng)在空壓機(jī)出口加裝空氣過(guò)濾干燥器進(jìn)行 1 級(jí)過(guò)濾,熱工人員在取樣管路串聯(lián) 1 套過(guò)濾裝置用來(lái)精過(guò)濾。反吹系統(tǒng)改造完成后,采樣煙氣合格,系統(tǒng)未發(fā)生腐蝕、污染事件。
總之,玻璃管液位計(jì)由于測(cè)量對(duì)象的特殊,許多常規(guī)的測(cè)量方法不能夠正常使用,需要采用新的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量技術(shù),以滿足玻璃管液位計(jì)測(cè)量的實(shí)際需求。
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