测量脱硫吸收塔浆液密度的方法

摘要

本发明涉及一种测量脱硫吸收塔浆液密度的方法，首先沿吸收塔塔身在垂直方向上选取低压侧压力取样点和高压侧压力取样点，然后从高压侧压力取样点和低压侧压力取样点分别引出取样管段，接着将双法兰隔膜差压变送器的高压侧毛细管和低压侧毛细管分别接到一个取样管段上，最后由双法兰隔膜差压变送器的测量值ΔP，根据公式ρ1＝(ΔP+ρ2gh)/(gh)计算出密度值，式中ρ1为吸收塔浆液密度，ρ2为毛细管填充液密度，g为重力加速度，h为高压侧压力取样点与低压侧压力取样点之间的高度差。通过本发明，能更加方便和精确地进行测量的方法，其无需复杂的操作和措施，即能简单并能成本低廉地维护相应使用的测量设备和装置，保证其稳定和可靠运行。

权利要求

1.一种测量脱硫吸收塔浆液密度的方法，其包括下述步骤：

a)沿吸收塔(5)的塔身在垂直方向上选取低压侧压力取样点(A)和高压侧压力取样点(B)；

b)从高压侧压力取样点(B)和低压侧压力取样点(A)分别引出取样管段，两个压力取样管段的倾斜角度(α)一致；

c)选取双法兰隔膜差压变送器(9)的高压侧毛细管(8b)和低压侧毛细管(8a)为相同长度；

d)将双法兰隔膜差压变送器(9)的高压侧毛细管(8b)和低压侧毛细管(8a)分别接到从高压侧压力取样点(B)引出的取样管段上和从低压侧压力取样点(A)引出的取样管段上，并且所述高压侧毛细管(8b)和低压侧毛细管(8a)的测压口位置相同；

e)借助双法兰隔膜差压变送器(9)的测量值ΔP，根据密度计算公式ρ1＝(ΔP+ρ2gh)/(gh)计算出吸收塔浆液密度，上述密度计算公式中ρ1为吸收塔浆液密度，ρ2为双法兰隔膜差压变送器的毛细管填充液密度，g为重力加速度，h为高压侧压力取样点(B)与低压侧压力取样点(A)之间的高度差；

f)对双法兰隔膜差压变送器(9)的零点进行修正，以消除毛细管充满液自重引起的偏差ρ2gh，并取ρ2gh＝0代入上述密度计算公式。

2.如权利要求1所述的测量脱硫吸收塔浆液密度的方法，其特征在于，所述从高压侧压力取样点(B)和低压侧压力取样点(A)分别引出的取样管段均设置成向上倾斜。

3.如权利要求1所述的测量脱硫吸收塔浆液密度的方法，其特征在于，所述从高压侧压力取样点(B)和低压侧压力取样点(A)分别引出的取样管段还设有工艺冲洗水引入管(7)。

4.如权利要求3所述的测量脱硫吸收塔浆液密度的方法，其特征在于，在所述从高压侧压力取样点(B)引出的取样管段中连接有三通法兰(2)，其三个接口分别连接引出管(11)、双法兰隔膜差压变送器(9)的高压侧毛细管(8a，8b)以及工艺冲洗水的法兰接管(4)；在所述从低压侧压力取样点(A)引出的 取样管段中连接有三通法兰(2)，其三个接口分别连接引出管(11)、双法兰隔膜差压变送器(9)的低压侧毛细管(8a，8b)以及工艺冲洗水的法兰接管(4)。

5.如权利要求3所述的测量脱硫吸收塔浆液密度的方法，其特征在于，在引入工艺冲洗水冲洗取样管段时，将投运的双法兰隔膜差压变送器(9)解列。

6.如权利要求1至5中任一项所述的测量脱硫吸收塔浆液密度的方法，其特征在于，吸收塔入口烟道超温进行事故冲洗时，将投运的双法兰隔膜差压变送器(9)解列。

7.如权利要求1至5中任一项所述的测量脱硫吸收塔浆液密度的方法，其特征在于，所述高压侧压力取样点(B)和低压侧压力取样点(A)应避开氧化空气喷枪出口以及避开吸收塔底部浆液密度偏高的区域。

8.如权利要求1所述的测量脱硫吸收塔浆液密度的方法，其特征在于，所述高压侧压力取样点(B)选择在排出泵口所处的高度以上。

说明书

测量脱硫吸收塔浆液密度的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于在湿法烟气脱硫系统中测量脱硫吸收塔浆液密度的方法。

背景技术

[0002] 目前国内在电厂湿法脱硫项目上，对于吸收塔石膏浆液密度的测量基本上采用在石膏浆液排出管道上进行在线测量方案，测量设备采用科氏力密度计，其工作原理为：采用使测量管振动的方式实现科氏力对测量管的作用，并使得测量管在科氏力的作用下产生位移。由于测量管的两端是固定的，而作用在测量管上各点的力是不同的，所引起的位移也各不相同，因此在测量管上形成一个附加的扭曲。测量这个扭曲的过程在不同点上的相位差，就可得到流过测量管的流体的质量流量。但由于受到脱硫浆液特性的制约，这种密度测量方案对于安装、调试、运行均有较高要求。在安装上要求保证密度计上游至少应有5倍工艺管道直径的直管段，下游至少应有2倍工艺管道直径的直管段；在调试及运行方面由于密度计对流经测量管的浆液有流速的限制(一般流速限制要求是1-2m/s)，必须调节旁路阀或限流孔板进行限制流速，当阀门开度变小后，由于流过的为浓度较高(25％左右)的石膏或石灰浆液，容易引起旁路调节阀或密度计测量管的堵塞，旁路调节阀堵塞时，流经密度计的流速加大，会造成密度计的磨损，密度计结垢堵塞时，必须进行冲洗，因此运行维护人员既要经常去观察该测量值的变化，又要频繁的进行冲洗，以至密度测量无法达到连续和稳定。从近年来该密度测量方案在大部分电厂脱硫系统中的运行情况看，测量不稳定、磨损较快、运行维护繁琐等问题不断出现。而吸收塔石膏浆液密度的测量对于判断石膏晶体生成、增长以及吸收塔结垢预防有着很大的作用，同时也直接影响着石膏真空皮带脱水机的运行方式以及石膏的品质和脱水效果的好坏。

[0003] 此外在CN 1963449A中公开了一种通过压差测量脱硫吸收塔浆液密度的方法，其中使用单个的压力变送器来测量吸收塔上不同测量点处的压力，然后通过使压力变送器的压力值相减获得压差，进而计算出密度值。在这种方法中，计算密度值至少需要两个压力变送器的测量值，这就会使两个差压变送器的测量误差相叠加，造成计算出的密度值精度不够。另外，在该文献中也完全没有提及取样及压力测量装置的具体实施结构，也没有考虑如何通过合适的计算策略避免测量系统本身误差来提高密度精度，以及如何消除浆液结晶和结垢对取样及压力测量装置的影响。

[0004] 同样，在《华电技术》2008年第3期的文章“湿法烟气脱硫控制系统的优化设计及应用”也提到了一种通过压差计算出脱硫吸收塔浆液密度的方法，而与上述文献CN1963449A一样，其计算方法中叠加了两个压力变送器的测量误差，也同样完全没有提及取样及压力测量装置的具体实施结构，也没有考虑如何通过合适的计算策略避免测量系统本身误差来提高密度精度，以及如何消除浆液结晶和结垢对取样及压力测量装置的影响。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于改进现有技术中使用的测量脱硫吸收塔浆液密度的方法，在克服现有技术中存在的上述缺点的同时，提供一种能够更加方便和精确地进行测量的方法，其无需复杂的操作和措施，即能简单并成本低廉地维护相应使用的取样及压力测量装置，保证其持续稳定和可靠地运行，同时通过测量系统的适当布置以及计算策略来有效避免测量系统本身的误差对测量结果以及最终密度值的影响。

[0006] 根据本发明，上述任务通过下面的方案来实现，其包括下述方法步骤：首先，沿吸收塔的塔身在垂直方向上选取至少一个低压侧压力取样点和至少一个高压侧压力取样点，然后分别从高压侧压力取样点和低压侧压力取样点引出取样管段，接着将双法兰隔膜差压变送器的高压侧毛细管和低压侧毛细管分别接到高压侧压力取样点和低压侧压力取样点的取样管段上，最后由双法兰隔膜差压变送器的测量值ΔP，根据公式ρ1＝(ΔP+ρ2gh)/(gh)计算出密度值。上述密度计算公式中，ρ1为吸收塔浆液密度，ρ2为双法兰隔膜差压变送器的毛细管填充液密度，g为重力加速度，h为高压侧压力取样点与低压侧压力取样点之间的高度差。

[0007] 在本发明中采用双法兰隔膜差压变送器来测量两个压力取样点的压差，由此系统误差主要存在于一个双法兰隔膜差压变送器，并不存在误差叠加的问题，从而降低了测量系统本身的固有误差，此外结合相应的结构措施，使用双法兰隔膜差压变送器使得测量操作更加简便，且对取样管段的清洁维护更加方便可靠。

[0008] 根据本发明的优选方案，对双法兰隔膜差压变送器的零点进行修正，以消除毛细管充满液自重引起的偏差ρ2gh，并取ρ2gh＝0代入上述密度计算公式，由此得到简化的但同时仍然保持精确度的密度计算公式ρ1＝ΔP1/(gh)，其中ΔP1表示对双法兰隔膜差压变送器的零点修正从而消除毛细管充满液自重引起的偏差ρ2gh后差压变送器的测量值。

[0009] 另外根据本发明的优选方案，选取双法兰隔膜差压变送器的高压侧毛细管和低压侧毛细管为相同长度，这样当吸收塔浆液液位波动造成压力变化时，保证高压侧与低压侧的压力传导时间基本相当，避免因为毛细管填充液压力传导时差引起测量误差。从而也减小了测量系统本身的固有误差，能够更简单准确地计算出密度值。

[0010] 此外，为获得更加准确的压力测量值以及密度计算值，优选使高低压侧压力取样点应该依据以下原则进行选择，即应避开吸收塔中浆液密度偏高的底部区域以及避开浆液流动不稳定的区域，而选择浆液流动稳定、密度均匀的区域。例如优选高压侧压力取样点到吸收塔底部的距离大于等于0.3m，最优选取为0.5m，以避开排出泵口。同样出于获得更加准确值的目的，也可以选择设置多个压力取样点以及多个双法兰隔膜压力变送器，根据上述方案计算出多个密度值，取其平均值作为最终浆液密度值。当然，也可以在设置多个取样管段的情况下，有针对性地选择其中两个取样管段连接一个双法兰隔膜压力变送器进行测量，实现在不同工况下针对特定吸收塔区域计算密度的目的。而对于多个压力取样点，除了使其在吸收塔垂直方向上相距外，也可以使其在圆周方向上错开。

[0011] 根据本发明的优选方案，在取样管段中可以使用三通法兰，这样一方面有利于在需要时更加方便快捷地解列测量系统，另一方面可以通过三通法兰的一个开口引入工艺冲洗水，从而结合将取样管段向上倾斜地设置的措施，通过定期以冲洗水进行冲刷，能够有效避免取样管段由于浆液结垢等原因造成的堵塞影响测量结果。

附图说明

[0012] 以下根据优选的实施例，结合附图对本发明进行说明。附图所示为：

[0013] 图1：本发明提出的测量脱硫吸收塔浆液密度的系统图；

具体实施方式

[0014] 图1示出了实施本发明所述方法的一个实施例。在图1中，吸收塔5只是以线条示意地绘出了底部和侧壁，通常这种吸收塔5是圆柱状竖立的。由图1可以看到，沿着塔身在高度方向上在吸收塔5上选取了两个压力取样点，即位于上面的低压侧压力取样点A和位于下面的高压侧压力取样点B。每个压力取样点A或B分别通过一个取样管段引出，在此实施例中，上述取样管段由引出管11、阀门1以及三通法兰2构成。在此，引出管11通过阀门1与三通法兰2的一个接口相连，三通法兰12另一个接口通过法兰接管4与冲洗水阀3相连，而三通法兰12的第三个接口则用于连接双法兰隔膜差压变送器9的毛细管8a或
8b(在图1中以虚线示出)。在图1中，双法兰隔膜差压变送器9可以通过安装支架10连接到附近平台。

[0015] 在示出的实施例中，将吸收塔最低液位6到吸收塔底的高度距离标记为H，并将上面的低压侧压力取样点A和下面的高压侧压力取样点B之间的高度差标记为h。在实施本发明的方法时，为确保最终计算的密度值的准确性，对压力取样点A和B的位置进行了限定，即要尽量避开设在吸收塔5中的氧化空气喷枪的出口位置和排出泵口位置。其中，高压侧压力取样点B到吸收塔底的距离为L，L的数值优选这样进行选择，即其能够一方面确保高压侧压力取样点B到吸收塔底部浆液密度偏高的区域保持足够的距离，另一方面确保高压侧压力取样点B处在排出泵口(在附图中未示出)之上。为此例如L可以选取为0.5m。

[0016] 在图1中清楚地示出，压力取样点A和B分别是高度差h的两个端点。其中，分别从压力取样点A和B各引出一个引出管11，这两个引出管11分别通过相应的阀门1接入各自对应的三通法兰2，进而通过与三通法兰12的一个接口连接的毛细管8a或8b将压力传导到双法兰隔膜差压变送器9。在此，双法兰隔膜差压变送器9的型式对于本领域的技术人员而言是公知的，因此不再赘述。双法兰隔膜差压变送器9的测量值即是低压侧压力取样点A和高压侧压力取样点B之间的压差ΔP。下面依据P＝ρgh的基础公式，给出本发明所述方案的计算公式(吸收塔密度计算公式)的推导过程：

[0017] 首先假定该差压变送器9安装在两个取样点之间，已知条件包括：

[0018] 对于塔内浆液：P1-P2＝ρ1gh；

[0019] ΔP为差压变送器的测量值；

[0020] ht＝h1+h2；

[0021] 由于两个压力取样管段的倾斜角度α一致，且膜片测压口位置相同，所以ht＝h；于是[0022] ΔP＝(P1-ρ2gh1)-(P2+ρ2gh2)

[0023] ＝(P1-P2)-ρ2g(h1+h2)

[0024] ＝ρ1gh-ρ2ght

[0025] ＝ρ1gh-ρ2gh

[0026] 即ρ1＝(ΔP+ρ2gh)/(gh)

[0027] 从上式看：因为毛细管填充液的密度ρ2是与差压变送器本身相关的常数，h在选定压力取样点的情况下也是常数，因此ρ2gh为常数且远远小于ΔP，所以(ΔP+ρ2gh)可以考虑利用差压变送器的零点进行修正，以消除毛细管充满液自重引起的偏差ρ2gh，从而使双法兰隔膜差压变送器9的读数即为上式中的(ΔP+ρ2gh)。

[0028] 即ρ1＝ΔP1/gh

[0029] 上述公式中：

[0030] P1： 差压变送器的高压侧压力；

[0031] P2： 差压变送器的低压侧压力；

[0032] ΔP： 零点修正前差压变送器的测量值；

[0033] ΔP1：零点修正后差压变送器的测量值；

[0034] ρ1： 吸收塔浆液密度；

[0035] ρ2： 毛细管填充液密度；

[0036] g： 重力常数9.807m/s2；

[0037] h： 高压侧压力取样位置与低压侧压力取样位置的高度差；

[0038] h1： 双法兰隔膜差压变送器9的低压侧膜片压力取样点与变送器低压侧接口的高度差；

[0039] h2： 双法兰隔膜差压变送器9的高压侧膜片压力取样点与变送器高压侧接口的高度差；

[0040] ht： 双法兰隔膜差压变送器9的低压侧膜片压力取样点与高压侧膜片压力取样点的高度差；

[0041] 在本发明的方案中，为获得更准确的测量值并简化计算，将双法兰隔膜差压变送器9的高压侧毛细管8b和低压侧毛细管8a取成相同的长度。使双法兰隔膜差压变送器9使用的高低压侧两根毛细管长度应相等，目的是当吸收塔浆液液位波动造成压力变化时，保证高压侧与低压侧的压力传导时间基本相当，避免因为毛细管填充液压力传导时差引起测量误差。

[0042] 上述示例假定差压变送器9安装在两个取样点之间，但如果差压变送器9安装在高压侧取样点下方或低压侧取样点上方，也可以得出同样的结果，但考虑到不同长度毛细管压力传导时间的微小差异会对差压测量的准确度造成影响，因此优选测量时将差压变送器9设在两个取样点之间，以方便将高低压侧的毛细管取相同的长度。

[0043] 由于双法兰隔膜差压变送器9本身的测量误差会对密度的计算值造成偏差，因此在考虑了差压变送器的测量精度±0.1％后，还优选尽量缩小双法兰隔膜差压变送器9的量程，以保证虽然测量值存在一定偏差但是偏差值在可接受范围内。另外，不推荐将计算出的密度值带入吸收塔液位计算公式进行计算液位，以免造成差压变送器解列冲洗时，液位虚假波动导致湿法烟气脱硫系统紧急停运。

[0044] 此外，吸收塔内的浆液可能在一段时间运行后在取样管段内晶体或者结垢，这会影响压力测量结果的准确性，为避免上述情况，并使整套测量系统能够可靠运行并方便维护，本发明采取这样的措施，即将工艺冲洗水引入管7通至冲洗水阀3，优选定期进行开启冲洗水阀3，以通过法兰接管4和三通法兰12引入工艺冲洗水，冲刷可能存在的结垢，另外使取样管段布置成向上倾斜角度α，不但有利于避免在取样管段中发生沉积，提高测量系统的持续可靠运行时间，同时也更有利于通过冲洗疏通可能发生的堵塞。在对双法兰隔膜差压变送器9进行冲洗时，优选先将投运的双法兰隔膜差压变送器9解列。同样，在吸收塔入口烟道超温进行事故冲洗时，考虑到对密度的影响，也可先行将投运的双法兰隔膜差压变送器9解列。

[0045] 本发明中提出的技术特征可以单个地使用，也可以结合具体应用组合使用，这都在本发明的构思范围内。此外，尽管本发明以湿法烟气脱硫系统中测量脱硫吸收塔浆液密度为示例，但是同样可以应用于其他领域，以测量容器内的流体，例如液体或者气体的密度。