金東紙業氨法脫硫工程中液氨流量計的選型設計

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摘要：本文著重闡述了金東紙業氨法脫硫工程中液氨流量計的選型設計及實際應用，對于電力、化工鍋爐煙氣脫硫項目中的液氨流量的準確計量、控制脫硫效率、節約脫硫運行成本等具有重要的指導意義。

關鍵詞：脫硫；氣液兩相；楔形流量計

1.概述

金東紙業（江蘇）股份有限公司位于江蘇省鎮江市大港鎮，一期工程已1999年建成3臺（1*250T/H+2*400T/H）CFB燃煤發電機組，三期工程安裝1臺400T/H CFB，于2005年建成投產。

為適應新的大氣排放環保要求，增加鍋爐煙氣脫硫工程，采用氨法脫硫工藝，設四個吸收塔，按四爐四塔配置，處理1×250+3×400t/h鍋爐的全部煙氣，凈化后煙氣不經加熱直接通過脫硫塔頂直排，脫硫效率≥ 98 %。

近幾年來，氨法脫硫技術以其精簡的流程、建設投資少、運行成本低等方面的優勢，得到越來越多用戶的青睞。在此種背景下，如何準確測量液氨（脫硫劑）的流量，顯得尤為重要，本文就金東紙業氨法脫硫工程中的液氨流量計的選型設計進行分析。

2.金東紙業氨法脫硫工程特點

（1）本項目采用一爐一塔脫硫方案，4臺脫硫塔同時運行。

（2）液氨儲罐距離脫硫塔區距離長，至最近的4#脫硫塔距離約400米，至最遠的1#脫硫塔距離約460米。

（3）液氨供應采用母管制，4臺脫硫塔共用同一根自液氨罐區至脫硫塔區的液氨母管。

（4）脫硫劑采用液氨，顧名思義，是液化的氨氣，它是一種無色液體，極易氣化，有強烈刺激性氣味，密度為0.617g/㎝3，沸點為-33.5℃，低于-77.7℃可變成具有臭味的無色晶體，自燃點為651.11℃；國標編號為 23003；CAS號為 7664-41-7；分子式為 NH3；分子量為 17.03；是一種無色有刺激性惡臭的氣體；蒸汽壓 506.62kPa（4.7℃）；熔點 -77.7℃；沸點-33.5℃；溶解性：易溶于水；危險標記 6（有毒氣體）；液氨的電導率為1.3x10-7 S/cm。

（5）由于液氨是消耗品，關系到整個脫硫裝置的運行成本，所以要求必須準確測量，并達到液氨計量的要求。

3.液氨流量計選擇分析

流量測量方法和儀表的種類繁多，但是適合液氨流量測量的不多，歸納如下：

（1）液氨的電導率為1.3x10-7 S/cm，也就是0.13 us/cm，幾乎不導電低，電磁流量計無法測量。

（2）液氨受壓力、溫度影響比較大，易氣化，并且氣化吸收大量的熱，常規差壓式孔板流量計無法準確測量。

（3）液氨長距離管道輸送，管道內存在氣-液兩相流體，且有氣泡存在，液氨密度不穩定，常規的超聲波流量計、容積式流量計、渦街流量計都無法準確測量。

（4）科氏質量流量計：科氏質量流量計是一款價格十分昂貴號稱能夠適用于任何流體、任何量程、任何流動狀態以及任何使用條件的流量計，從原理上可以測量液氨流量，但由于本項目液氨管道內存在氣-液兩相流體，也存在測量效果不理想的風險。

（5）一體化智能型楔形流量計：流量傳感器的檢測件是一種楔形孔板，由于它是一塊V形節流件，雖然原理和孔板一樣簡單，精度也沒有科氏質量流量計高，但是如果把V形節流件水平方向安裝，可以避免由管道內少量氣相氨引起的干擾。

（6）分析比較及選定儀表

經過以上分析，首先排除了理論上都無法正常使用的電磁流量計、標準流量孔板、超聲波流量計、容積式流量計、渦街流量計，只剩下質量流量計和一體化智能型楔形流量計待選，但是在這兩款一表中無論選擇哪款儀表，仍然都存在不確定因素，都不是非常理想的選擇。

最后，經過從儀表性能方面、流體特性方面、安裝條件方面、環境條件方面和經濟因素方面綜合考慮，選擇了在4個脫硫塔的液氨支管上分別裝一臺ABB品牌科氏質量流量計的方案進行實施。

4.本工程科氏質量流量計的實際使用效果

在水聯動實驗階段，科氏質量流量計表現的十分優秀，測量精度高，性能十分穩定。但是到了液氨投用以后不久，質量流量計就出現了測量不穩定，讀數忽大忽小的情況，基本無法正常使用。

5.原因分析

經過在實際調試過程中對各影響因素的分析，最后確定是因為液氨管道內存在氣-液兩相流體，造成科氏質量流量計的測量管中含有大量氣泡，致使流量計無法正常使用。

6.改進措施及結果

經過認真分析總結了在4個脫硫塔的液氨支管上分別裝一臺科氏質量流量計無法正常使用的經驗教訓以后，對方案進行了調整，改進方案如下：

在液氨儲罐出口液氨母管上設置一臺科氏質量流量計用于液氨的計量，由于液氨罐出口液氨壓力、溫度比較穩定，無氣化現象，科氏質量流量計能夠很好地發揮自身精度高的優勢，使測量效果達到計量的要求。在每臺脫硫塔的液氨支管上分別設置一臺無錫蘇博儀表有限公司生產的一體化楔形流量計，把V形節流件水平方向安裝，避免了氣相氨的干擾，穩定的測量支管內的液氨流量，同時為了減小由于氣相氨引起的楔形流量計的測量值與支管內總氨量的偏差，在脫硫分散控制系統（DCS）上把加氨后脫硫漿液的PH值作為楔形流量計的修正參數，很好地保證了液氨加入量的準確、穩定。

液氨母管設置科氏質量流量計加液氨支管設置一體化楔形流量計的方案很好地解決了本脫硫項目中的液氨計量和控制加氨量的問題，而且在很大程度上節省了儀表購置費用。

7、結束語

從實現氨法煙氣脫硫更高穩定性、高可靠性、低投資成本、低運行成本等目標出發，努力學習新知識，總結實際運行經驗，合理選擇高精度、高可靠性、高性價比的儀表設備對我國今后的脫硫環保項目中的儀表選型設計具有重要的指導意義。

參考文獻：

[1]《封閉管道中導電液體流量的測量 電磁流量計的使用方法》（GB/T 18660—2002）；

[2]《封閉管道中氣體流量的測量 渦輪流量計》（GB/T 18940—2003）；

[3]《封閉管道中流體流量的測量 科里奧利流量計的選型、安裝和使用指南》（GB/T 20728—2006）；

[4]《江蘇新世紀江南環保股份有限公司設計手冊 》 江蘇新世紀江南環保股份有限公司