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石膏法脱硫装置中压力变送器的选型方案及安装调试经验

作时间:2019-03-19  来源:  编辑:
   

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摘要: 对于石膏法脱硫装置,压力变送器选型的合理性直接影响装置整体运行的稳定性。该文以 2 个燃煤热电厂尾气超净排放改造项目为实例,先容石膏法脱硫装置中压力变送器的选型方案,总结安装和调试中的经验。
 
关键词: 石膏法脱硫; 压力变送器; 选型; 安装; 调试
 
中图分类号: X703 文献标识码: B 文章编号: 1000 - 0682( 2019) 01 - 0109 - 02
Application of pressure transmitter in gypsum desulphurization deviceXU Pan
( China Kunlun Contracting & Engineering Corp. ,Beijing 100037,China)
 
Abstract: For gypsum desulfurization device,the rationality of pressure transmitter selection directly affects the stability of the overall operation of the device. This paper introduces the selection scheme of pressure transmitter in gypsum desulphurization device,and summarizes the experience in installation and debugging by taking two projects of the transformation of supernet exhaust emission of coal - fired thermal power plant as examples.
 
Keywords: gypsum desulfurization; pressure transmitter; selection; installation; debugging
 
引言
随着现代工业的迅猛发展,工业尾气脱硫排放已经成为环境保护非常重要的课题之一,石膏法脱硫是目前非常可靠、有效的处理办法之一。笔者于 2017年负责中石油辽阳石化分企业热电厂和抚顺石化分企业热电厂超净排放改造工程总承包项目自控设计工作,并于 2018 年先后完成了 2 个项目共 9 套脱硫装置的现场调试。该文结合以上 2 个项目,针对压力变送器在石膏法脱硫装置中选型、安装、调试以及问题处理等设计经验进行总结。
 
1 普通压力变送器
脱硫塔入口之前烟道干烟气压力测量选用普通压力变送器即可,但需在一次阀前增加粉尘防堵取样器,扩大局部取压管管径并与烟道保持一定的安装夹角,防堵取样器应配置压缩空气进行定期吹扫,安装方式如图 1 所示。部分项目脱硫装置选择法兰隔膜密封压力变送器测量干烟气压力,该选型方式不仅设备成本较高,且加装一次阀后容易造成烟灰堵塞; 如果不加装一次阀运行投产后不便于拆卸检修,因此不推荐使用。
防堵取样器安装方式
2 单法兰隔膜密封压力变送器
脱硫塔内湿烟气压力、石灰石和石膏浆液管道压力的测量,应选用单法兰式隔膜密封压力变送器进行测量,膜片接口法兰以 DN50 为宜。考虑到介质的腐蚀性、磨蚀性,膜片材质推荐选择哈氏合金。
单法兰式隔膜密封压力变送器
2. 1 湿烟气压力测量
测量脱硫塔内的湿烟气压力,主要是测量各层除雾器之间的气相压力,并通过在 DCS 中计算全部除雾器进出的总差压和各层除雾器之前的差压,以判断各层除雾器的灰堵情况,控制各层除雾器冲洗水阀的顺序。
 
需要特别注意的问题:
1) 脱硫塔内气相压力多为微正压,选用的微压变送器法兰膜片极薄,微小外力形变都会影响变送器的测量,因此应当在关闭一次阀并卸下法兰膜片后,将法兰膜片继续垂直于吸取塔壁进行变送器零点和量程迁移操作,以避免膜片自身重力形变影响迁移准确性。
 
2) 理想工况下,除雾器层间压力测量值应为逐级递减。以屋脊式除雾器为例,两级除雾器间差压应在 200 Pa 左右,但在装置运行中发现部分除雾器层间压力测量值数据未呈逐级递减规律,分析后确认造成该现象的原因为塔内烟气流场分布不均匀,取压点开孔位置不具备代表性所致,在取压口处塔内增加取压延长探管或调整塔内导流板布置,即可解决。
 
2. 2 石灰石和石膏浆液压力测量
脱硫装置石灰石和石膏浆液多为间歇供料,极易挂壁堵管,应尽量缩短安装法兰短节长度。又因为浆液中的较大未溶硬质颗粒极易损伤膜片,需要不定期拆卸法兰膜片检修,为方便检修应在法兰膜片前加装陶瓷球芯一次阀。结合项目投资情况,可适当省略石灰石浆液供料泵、石膏排出泵等互有备台的间断工作物料泵出口处一次阀,待供料间歇期或备台泵投用时,对变送器进行检修。在节省陶瓷球阀设备费用的同时,缩短了安装盲区,减小了堵管几率。
 
3 双法兰隔膜密封压力变送器
3. 1 脱硫吸取塔液位测量
根据脱硫吸取塔塔内结构、搅拌器布置、介质工况,经济性、可靠性和维护量等具体情况,塔釜石灰石、石膏浆液的液位测量应优先选用双法兰液位变送器
 
需要特别注意的问题:
1) 变送器应三重冗余设置,并在 DCS 系统中对信号进行三取二处理。
 
根据 HJ /T 179—2005《火电厂烟气脱硫工程技术规范 石灰石/石灰 - 石膏法》第 6. 2. 3. 3 条规定,重要热工测量项目仪表应双重或三重冗余设置。在石膏法脱硫装置的自动控制中,脱硫吸取塔液位低报是吸取塔搅拌器、浆液循环泵、石膏排出泵等联锁跳车的重要触发条件,直接关系到装置的脱硫效率、副产品质量、设备寿命和生产安全。吸取塔搅拌器的误跳会导致塔中浆液搅拌不均匀,不仅增加了浆液中悬浊物沉积,还影响了氧化风机鼓入浆液中的空气与浆液的融合效果,降低亚硫酸钙向硫酸钙氧化反应效率,影响石膏产物形成。同时还间接增加了吸取塔出口烟气中的氧含量,导致 NOx、SO2的氧含量折算数据超标,形成上传环保参数的虚假超标;浆液循环泵的误跳会导致塔中浆液循环喷淋量下降,不仅降低了塔内喷淋浆液对上升烟气中 SO2的捕捉,而且有可能导致高温烟气的热交换效率严重下降,加速塔顶除雾器层玻璃鳞片防腐层的老化,甚至导致除雾器温度过高而引起火灾。
 
2) 变送器法兰膜片处应设置冲洗环。
由于变送器法兰膜片安装于塔釜侧壁上,为便于检修需在法兰膜片前加装一次球阀,致使法兰膜片处于浆液流通盲端,石灰石和石膏浆液极易囤积在膜片周围并固化,影响变送器的测量。因此应在变送器法兰膜片与一次球阀之间加装冲洗环,冲洗水切向膜片定期冲洗,同时保证冲洗环 SS316 以上材质并有足够厚度,使其能承受一定周期的腐蚀和冲洗水混合浆液的冲刷。根据项目经验,用于浆液压力测量的法兰压力变送器经常存在零点漂移的问题,已设置冲洗环的法兰压力变送器,非常正确便捷的调零方法是首先关闭一次球阀,其次打开冲洗环下端的丝堵或排污阀,打开冲洗水阀清理膜片排净浆液后关闭冲洗水阀,然后对变送器进行零点迁移,非常后关闭冲洗环、排污阀或回装丝堵,重新打开一次球阀,检查测量准确性。
法兰隔膜压力变送器
3) 利用液位变送器监视吸取塔是否起泡。
脱硫吸取塔运行过程中由于受工艺水品质、石灰石品质、烟气成分等多重因素影响,往往会有起泡现象。浆液泡沫过多并高于入口烟道下沿后,会严重腐蚀入口烟道未做玻璃鳞片防腐的部分( 一般入口烟道防腐层只刷 3 m 左右) 。由于双法兰液位变送器的上法兰取压管口标高必须低于浆液循环管道的下沿,因此可以保证变送器的高、低压侧取压口一定是保持在实际液面以下。在核对 3 台变送器读数一致性后,如果变送器显示塔釜液位未到吸取塔溢流口标高,但巡检人员发现吸取塔溢流口有少量浆液溢出,则可以判断此时塔内液面上已堆积大量浆液泡沫,应组织运行人员及时向塔中加注消泡剂。
 
3. 2 石灰石浆液调配罐、石膏浆液缓冲罐密度测量
针对需要静态计量浆液密度的设备,选用双法兰差压变送器,利用阿基米德原理,即 ρ = ΔP/gΔH,其中双法兰取压口间距 ΔH 为定值,根据变送器测量变量 ΔP 反算浆液密度 ρ。脱硫吸取塔塔釜浆液液位测量,需在法兰膜片处加装膜片冲洗环,定期冲洗。
 
4 结语
通过辽化热电厂和抚顺热电厂 2 个项目压力变送器的调试和维护工作,切实认识到了石膏法脱硫装置的压力变送器自控设计中,在保证设备量程合理、精确度达标的前提下,在设计选型中非常需要考虑的是变送器的防堵、防磨和后期维护便利性,从生产运营实际工况出发,确保设备测量准确性,延长使用寿命,尽可能减少操作人员维护工作量,提高装置的自动化程度和运行稳定性。
 
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