〔摘 要〕 从某发电厂脱硫系统投入运行的实际情况，针对热工测量经常出现的问题进行了分析和探讨，并提出了地坑液位计改进、密度计更换、CEMS 探头改造及反吹系统改造，改造效果良好，解决了电厂的实际问题，具有一定的参考价值。

    引言
    目前，我国很多城市空气污染严重，特别是SO2 污染。以煤炭为主的能源消耗结构是引起我国 SO2 污染的最重要原因，这决定了我国空气污染控制的重点是控制燃煤排放的 SO2，即控制火电厂 SO2 排放量。国电双辽发电有限公司脱硫系统自 2011 年投运以来，热工测量方面出现安装问题、设计问题、设备问题等问题，影响到了液位、密度及烟气排放连续监测系统 (continuous emissionmonitoring system，CEMS ) 等参数的测量，影响自动调节系统的正常工作。

    1 地坑液位计改造
    1.1 地坑液位计工作流程
    该公司采用石灰石湿法烟气脱硫，在吸收塔内完成主要化学反应，吸收塔地坑收集各类冲洗设备的冲洗水及浆液，避免浆液的浪费，节约成本。如果地坑液位监视不到位，就有可能发生地坑溢流，影响环境且造成石灰石浆液浪费。因此，地坑液位的正确监视就显得尤为重要。

    针对地坑液位频繁故障的缺陷，班组集中组织骨干实地检查，排除了环境振动大及超声波液位计质量的原因，最终确认为环境湿度大和测量孔径过小是故障原因，最终采取了升高液位计并扩孔的改造方式。

    1.2 原地抗液位变送器安装方式
    如图 1 所示，原地抗液位变送器盖板是密封的，上面焊接柱状筒，通过法兰与超声波液位计连接。由于盖板封闭，地坑里的热水会在探头上形成水汽；孔径过小，小于声波检测的要求角度，从而造成测量结果不准确，影响泵坑液位自动调节，无法正常投入。
      1.3 改造措施
    如图 2 所示，拆除柱状筒并在盖板上扩孔，在盖板上安装固定支架，将法兰嵌入支架内，支架不封闭采取开放式，探头距离盖板上的孔洞留有30 cm 的距离，保证水汽能够及时溢出，避免在探头上积聚，从而保证了液位测量的准确性。
      2 密度计更换
    2.1 改造原因
    该公司脱硫系统采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺，经过近 2 年的运行观察分析，吸收塔 pH 计和密度计均安装在工艺楼的 3 楼，要想 pH 计和密度计能够正常工作，石膏排出泵、旋流站、滤液地坑泵、溢流箱、溢流泵等设备都要连续运行，在吸收塔不需要排石膏的时候，这些设备也无法停下来，造成厂用电的大量浪费和设备磨损。

    原密度计采用振动式音叉密度计，振动元件类似于两齿的音叉，叉体因位于齿根的一个压电晶体而产生振动，振动的频率通过另一个压电晶体检测出来，通过移相和放大电路，叉体被稳定在自然谐振频率上。当液体流经叉体时，振动发生改变，引起谐振频率变化，从而通过电子处理单元计算出密度值。

    该款密度计用于测量易结垢介质时，由于没有在线清洗功能，时间久了，介质附在音叉上造成测量不准确。该公司采用原密度计，其实际使用效果不好，测量偏差较大，无法准确测量出浆液密度，给运行调整带来了困难。

    2.2 改造方案
    2.2.1  设备移位
    将工艺楼 3 楼的 pH 计和密度计的位置移到石膏排出泵间。把吸收塔的浆液直接引入测量平台，利用吸收塔的静压浆液自流进行测量，缺点是测量平台出口容易结垢，影响测量效果。为了减少结垢堵塞，在测量平台前加装 1 台小型浆液泵，进行强制循环。

    2.2.2  密度计的选择
    常用的密度计有核子密度计、差压式密度计和科氏力质量流量计。

    2.2.2.1  核子密度计
    核子密度计内设有放射性同位素辐射源，其放射性辐射 (例如 γ 射线 ) 在透过被测样品 (一定厚度 ) 后，被射线检测器所接收，样品对射线的吸收量与该样品的密度有关，而射线检测器的信号则与该吸收量有关，可反映出样品的密度。

    该产品优点是测量精度高、响应速度快、非接触式测量、使用寿命长。该产品缺点是由于采用同位素放射源，要有放射性物质使用证，使用受限制；对周围环境造成放射性污染，对人员造成放射性辐射伤害；设备及人员必须满足卫生局放射源使用监管要求；取样管内壁结垢影响测量精度。鉴于核子密度计的后期维护手续非常麻烦，本次改造不采用此种密度计。

    2.2.2.2  差压式密度计
    差压式密度计在罐体底部位置附近，选择上下两处固定高度，分别开孔，然后上下分别安装双法兰隔膜式压力变送器。通过计算固定高度液柱静压，利用公式：ΔP=ρgh，即可计算出密度。

    该密度计的优点是价格便宜、耐磨耐腐蚀、安装维护方便；缺点是测量精度不高、偏差较大。吸收塔浆液循环泵和吸收塔搅拌器的运行，对吸收塔液位产生波动，对液位测量准确有一定的影响；氧化风强制鼓入吸收塔，也会对液位造成影响。

    要达到较高的测量精度，需要尽可能的提高差压高度，同时差压必须保持稳定，在脱硫系统中很难做到。由于在吸收塔壁上开孔，长期运行，取样孔容易结垢，影响测量。

    2.2.2.3 科氏力质量流量计
    科氏力质量流量计是一种利用液体在振动管中流动而产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理来直接测量质量流量的仪表。

    科氏力质量流量计的优点是安装和维护非常方便、测量精度高；缺点是由于直接与测量浆液接触，流量计易磨损、易腐蚀，需要采用合金材料，价格相对较贵，长期运行后测量结果会有偏差，需定期校准。

    由于流量计内部有振动管，使用要求通过流量计的流量在规定的范围内，流量过小，会引起管路堵塞，测量终止；流量过大，会加快流量计磨损，引起测量管机械结构发生改变，流量计很快损坏，寿命很短。

    对以上密度计的分析对比，并借鉴其他电厂的经验，将振动式音叉密度计改为质量流量计。改造完成后，经过一段时间的运行观察，发现实际效果良好。

    3 CEMS 探头改造
    3.1 CEMS 探头安装位置问题
    该公司脱硫系统采用湿法脱硫，是后续的改造工程。由于空间限制，脱硫塔至烟囱的距离非常短，造成烟气取样段湿度较大。烟气排放连续监测系统采用抽取法，原 CEMS 采样探头水平安装，由于烟道湿度较大，采样探头一直工作湿度较大的烟气环境下，其滤芯经常处于水饱和状态，导致气体分析仪测量二氧化硫浓度出现误差，逐渐变小甚至衰减为零。

    3.2 改造后的探头位置
    改造后，将原采样探头的采样点上移，移动到烟道的顶部。将原来从烟道侧面插入烟道的探头，改为从烟道顶部自上而下插入。这样既能保证探头的稳固性，又能保证取样管路的积水能够及时排出，减少烟道中水分的干扰，能有效保证烟气中污染物测量的准确性。

    4 反吹系统改造
    4.1 反吹风机故障原因分析
    湿法脱硫工艺中，由于烟气流经原烟道、吸收塔、净烟道、挡板门等阻力设备，需要增压风机来克服整个脱硫系统设备的阻力。该公司进行脱硫改造时，系统未安装烟气换热器，也未增加增压风机。CEMS 的颗粒物监测探头直接深入烟道内部，测量筒内部元件依靠反吹空气的吹扫来维持正常运行。脱硫系统投入后，原净烟气压力大于反吹空气压力，进入测量管路，致使测量管路腐蚀严重，3，4 号塔的 2 台反吹风机全部损坏。

    4.2 分析仪故障原因分析
    该公司的烟气分析仪来自西克麦哈克 ( 北京 )仪器有限公司 SMC-S710，采样烟气需经过加热、过滤、冷凝后进入分析仪，脱硫系统投入运行半年后发现分析仪污染，检查发现采样管路积油、积液，经过检查分析，得出以下结论：

    (1) 由于压缩空气含油，系统反吹时油气进入取样管路；
    (2) 烟气中水汽过大，超过滤芯承载能力。

    4.3 采取措施
    (1) 反吹风机出口风压约为 16 kPa。经过测量，系统正压时能达到 25 kPa，且上下波动。经过技术研究确定，敷设压缩空气管路，压缩空气减压后进入取样探头吹扫，取得了良好效果。
    (2) 锅炉分场在空压机出口加装空气过滤干燥器进行 1 级过滤，热工人员在取样管路串联 1 套过滤装置用来精过滤。反吹系统改造完成后，采样烟气合格，系统未发生腐蚀、污染事件。

    总之，脱硫系统由于测量对象的特殊，许多常规的测量方法不能够正常使用，需要采用新的测量设备和测量技术，以满足脱硫系统热工测量的实际需求。