氨法脫硫工藝中的儀表設備選型

摘要：隨著生產節能減排政策的深入實施，冶金企業對煙氣脫硫工藝的投入和建設在逐年增加。氨法脫硫工藝因其脫硫效率高、適應性強、副產品易回收利用等優點被廣泛應用。脫硫系統中的測量儀表對于監控整個工藝過程至關重要，文章以山東某燒結煙氣氨法脫硫工程為研究對象，探討在氨法煙氣脫硫工藝中的主要參數測量儀表的選型和應用。

關鍵詞：氨法脫硫；儀表設備選型 ；硫氨酸；PH計；差壓式密度計；雷達液位計

中圖分類號：TQ05 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）21-0070-03

1 氨法脫硫工藝介紹

氨法脫硫是采用一定濃度的氨水作為吸收劑，在吸收塔內與燒結煙氣接觸混合后，煙氣中的SO2 與氨水反應生成了亞硫酸銨，亞硫酸銨漿液與空氣進行氧化反應，生成硫酸銨溶液，經結晶、脫水、壓濾后制得化學肥料硫酸銨。氨法脫硫工藝包括氨水制備系統、煙氣脫硫系統、硫銨制備系統，其中煙氣脫硫系統的吸收塔本體、吸收塔漿池、漿液循環泵等，是整個脫硫工藝的核心設備。

2 儀表設備選型和應用

脫硫系統中來自燒結工藝的原煙氣成分復雜，與氨水反映后，形成的含硫酸銨和亞硫酸銨循環漿液呈弱酸性。煙氣中帶來的氯離子、氟離子會加速漿液對金屬、玻璃等材質的腐蝕速度。通常工藝設備選用腐蝕速度在0.1mm/a以下的材料作為耐腐蝕材料，對于儀表測量元件來說，即使這樣的腐蝕速度也會產生一系列不可逆的影響，如儀表的測量精度、穩定性、測量范圍、使用壽命等。所以脫硫儀表選型中要充分考慮到工藝環境的特殊性，對重要參數儀表設備的選型和應用需認真、謹慎

考量。

2.1 供氨泵入口氨水PH值測量

供氨泵入口氨水PH測量值用來反映氨水制備系統送吸收塔吸收劑的酸堿度，參與濃氨水供給流量的閉環控制。如果顯示值偏低，會導致實際參加中和反應的氨水量偏大，不但造成原料浪費，更重要的是加快了后續生產設備的腐蝕速度，縮短設備使用壽命，增加了脫硫系統運行成本。如果PH值顯示偏高，實際參加脫硫反應的氨水量少，使得亞硫酸銨循環漿液總流量增加，循環泵的工作時間延長，降低了整個工藝的脫硫效率。

PH計的安裝位置設在供氨泵入口管道上，此處的氨水隨著供氨泵的工作，流動性很好，測量的PH值最具有代表性，能充分反映吸收劑當前的堿度值。PH計安裝方式采用管道直接插入式，供氨泵入口管道氨水的靜壓力低、流速慢，能夠相對減少對PH電極的沖刷和磨損，延長其使用壽命。氨水制備系統分別在供氨泵入口和濃氨水混合器入口設置了PH計，兩套PH計互為備用。當稀氨水（供氨泵入口）PH計測量不準確時，在已知稀釋軟水流量的前提下，通過濃氨水PH值與流量值，可計算出稀氨水的PH值。反之，已知稀氨水PH值，可以推算出濃氨水的PH值。設備選型時，考慮到兩臺儀表測量介質、工況條件相同，測量范圍相近，選用了同一類型的PH測量電極，這樣既方便了現場長期維護和校驗人員的工作，對企業在采購損耗性電極等備用儀表時，相對節省了費用。

2.2 循環泵出口漿液密度測量

循環泵將脫硫漿液泵入吸收塔內往復循環地進行復雜的脫硫反應，當脫硫漿液密度（亞硫酸銨含量）增加到一定值，切換工作液池，同時將漿液送入下游工藝——硫銨制備系統。循環泵出口漿液密度值控制著循環液的排放和整個脫硫工藝的進度，是重要測量參數，檢測儀表必須長期在線，要求工作穩定，測量準確，方便操作和維護。

目前，國內脫硫系統漿液密度測量主要有科氏力質量流量法、γ射線測量法、差壓法等。科氏力質量流量計可測量介質的質量流量、密度和溫度，因其測量精度高、設計先進、性能優異，是目前應用較廣的密度測量儀表。其測量原理是：介質流經測量振動管產生科里奧利效應（即科氏力），使測量管產生交替扭曲，扭曲變形的角度與流經測量管的瞬時質量流量成正比，測量管振動的頻率與流體密度成線性關系。質量流量計測量管中設置了溫度傳感器，用于補償溫度變化而引起的測量管本身振動周期的變化。質量流量計的接液部件為全金屬結構，無法增加內襯，經腐蝕性漿液沖刷，管壁變薄，重量變輕，降低了測量精度，使顯示值偏低。在實際使用中，質量流量計的雙測量管不可能對稱腐蝕，這必然導致兩根測量管重量不同，影響雙管測量的振動平衡，儀表顯示產生零漂。質量流量計的安裝條件要求高，運行維護工作量大：旁通管上垂直安裝，流速不能太大，以防止沖刷測量管；管徑要求大于DN40，流速不能過低，需要定期在線反沖洗，以防止漿液阻塞。γ射線密度計測量原理是：當γ射線源、被測漿液種類、漿液輸送管一定時，穿過被測漿液的γ射線強度隨漿液濃度的增加而按指數規律減弱。故可以根據穿過漿液的γ射線強度測得漿液濃度。γ射線密度計曾被廣泛應用到鋼鐵冶金企業，但隨著檢測技術的發展和安全環保意識的增加，除在工況等條件無法替代時使用，一般設計已較少選用射線型密度計。

鑒于上述情況，本工程采用差壓式密度計來測量循環泵出口漿液密度。差壓式密度計的測量原理是：利用漿液在不同高度時（Δh）產生的差壓（Δp）與漿液密度（ρ）成正比的關系（ρ=Δp/Δh），測得密度。本工程選用的是進口一體式差壓密度計，主要由一個電容式差壓變送器以及通過毛細管與其相連的一對壓力中繼器組成。兩個壓力中繼器之間有一個溫度傳感器，用于補償過程液體的溫度變化對測量值帶來的影響。整套測量儀表精度可達 ±0.1%，高于其他形式密度計的精度。儀表采用兩線制輸出，滿足HART通訊協議，可與現場其他壓力變送器共同使用手持終端進行參數設定。儀表的接液部分材質選用316L，并噴涂環氧樹脂烤漆，起到防腐和耐磨的作用。

差壓式密度計通過浮筒與測量管道連接，安裝方式有兩種：其一，浮筒作為循環主管路的一部分，直接與管道相連。此種安裝方式的優點是：測量值實時地反映了循環液的密度；缺點是：出現故障時不能在線維護。其二，浮筒安裝在漿液主管道的旁通管路中，漿液在主管道和旁通管中同時流通。此種安裝方式的優點是：切斷旁通管路進出口閥門，可以對密度計進行在線維護；缺點是：旁通管內漿液流速緩慢，固體易沉積，堵塞旁通管，測量值顯示滯后于實際循環漿液密度值。本工程采用了第一種安裝方式，但平行于密度計增設了一條與主管道同口徑的旁通管，當需要在線維護密度計時，關閉主管道，打開旁通管，保證循環漿液繼續流通。經工程驗證，運行情況良好。

2.3 液位測量

氨法脫硫工藝中經常需要測量液位，常用的測量方式有：差壓式液位計、超聲波液位計、雷達液位計。其中差壓式液位計是通過測量液體在不同深度時的靜壓力差計算出液位值。適用于測量密度變化不大的液體介質，因直接與被測液體接觸，易被腐蝕、結垢。超聲波式液位計測量原理：探頭向液體表面發射超聲波脈沖，經液面發射后被接收，聲波信號的運行時間與探頭到被測液面的實際距離成正比。因傳感器不接觸測量液體，適合用于具有腐蝕性液體場合的液位測量，但不適宜安裝在封閉式容器內，受灰塵、蒸汽、泡沫等影響大的工況下。雷達液位計與超聲波液位計測量原理類似，只是天線發射和接收的是微波脈沖。測量原理決定了雷達液位計的測量距離遠、精度高、響應快、適用性強。應用在測量介質存在結垢或掛料嚴重的場所時，雷達液位計的發射天線應采取特殊防護措施。

3 結語

綜上所述，氨法煙氣脫硫工藝中設備眾多、環境復雜，儀表設備的正確選型和應用，直接影響著整個系統運行的穩定性和經濟效益。儀表專業技術人員應充分考慮檢測對象和環境等因素，借鑒以往類似工程的設計經驗，合理配置和使用脫硫儀表，以期更好地服務于我國蓬勃發展的煙氣脫硫工藝。

參考文獻

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北京：化學工業出版社，2005．

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