Несколько методов измерения уровня жидкости в абсорбционной башне сероочистки

Thread Content

автор: Цинь Цзюньфэн (Гуанчжоуский филиал Шанхайского института проектирования и исследований аэропортов гражданской авиации «Новая эра», Гуанчжоу, Гуандун) При перепечатке статьи указывайте авторские права. краткое содержание: Уровень жидкости в абсорбционной башне является очень важным параметром в системе сероочистки. С этим напрямую связаны условия защиты цепи ключевого оборудования, такого как циркуляционные насосы, вентиляторы окисления и смесители в системе. Таким образом, точность и стабильность данных измерения уровня жидкости в абсорбционной башне определяют стабильную работу системы десульфурации, а также влияют на безопасную работу других технологических систем, связанных с системой десульфурации. Введение В настоящее время в большинстве систем десульфурации дымовых газов используется технология мокрой десульфурации известняк-гипс. Абсорбционная башня является основным оборудованием для сероочистки дымовых газов. Уровень жидкости в абсорбционной башне играет чрезвычайно важную роль в безопасной и надежной работе системы сероочистки. Однако из-за особенностей конструкции корпуса абсорбционной башни его невозможно измерить напрямую с помощью текущего уровнемера основной жидкости. В этой статье представлены несколько методов, используемых в настоящее время для измерения уровня жидкости в абсорбционных башнях, а также анализируются преимущества и недостатки различных методов измерения. Основным оборудованием известняково-гипсовой системы десульфурации является абсорбционная колонна, как показано на рисунке 1. Абсорбционная колонна в основном состоит из зоны окисления суспензии, зоны абсорбции, слоя распыления, слоя удаления тумана, впускного дымохода и выпускного газохода. Уровень жидкости в обычных контейнерах можно измерить, установив ультразвуковой уровнемер, радарный уровнемер или поплавковый уровнемер на верхнюю часть контейнера или установив магнитный уровнемер с клапаном на боковой стенке. Для жидкостей, плотность которых не сильно зависит от температуры, если это открытый контейнер, на дне контейнера можно установить датчик давления. Рассчитывается по формуле H=(P/ρg)+h ； Если это закрытый контейнер, необходимо установить датчик перепада давления, который рассчитывается по формуле H = (ΔP/ρg) + h. В формуле H — уровень жидкости, P — давление, ΔP — перепад давления, ρ — плотность жидкости, а h — высота установки датчика давления или датчика перепада давления. http://www.tx7878.cn/d/file/jingyan/2019-05-30/18909498cf80c999f1c7fc11aa6ce47c.jpg 1 Проблема возникает. Среда в абсорбционной башне десульфурации является относительно сложной. Зона окисления суспензии состоит в основном из суспензии сульфата кальция, суспензии сульфита кальция и окислительного воздуха. Зона абсорбции представляет собой смесь дымовых газов и шлама с положительным давлением. Поскольку над шламонакопителем абсорбционной башни находится большое количество распыляемой суспензии и смеси дымовых газов, невозможно установить сверху ультразвуковой или радарный уровнемер для измерения. Известняково-гипсовый раствор имеет три основные характеристики. (1) Чтобы обеспечить эффективность десульфурации, содержание твердых веществ в суспензии достигает 20%. Даже если суспензии позволяют течь непрерывно под действием мешалки, плотность верхнего и нижнего слоев шламового резервуара неравномерна. (2) Сульфит кальция в суспензии имеет высокую вязкость. Если в него вставить зонд прибора, сульфит кальция будет медленно прилипать к поверхности зонда, тем самым нарушая нормальную работу прибора и искажая данные измерений. (3) Пульпа содержит большое количество окисленного воздуха. Сеть труб окисленного воздуха обычно устанавливается на высоте около 3 м от низа башни. По мере того, как пузырьки поднимаются, они постепенно расширяются по мере снижения давления суспензии, что еще больше вызывает разрыв плотности между верхним и нижним слоями суспензии в абсорбционной колонне. Из-за вышеуказанных характеристик суспензии невозможно измерить более точные данные об уровне жидкости, если датчик давления установлен только на боковой стенке абсорбционной башни. Кроме того, поплавковые указатели уровня и магнитные уровнемеры еще более неспособны адаптироваться к столь суровым условиям работы. 2 Решение Чтобы более точно измерить уровень жидкости в абсорбционной башне, в настоящее время в бытовых системах десульфурации обычно используется датчик давления для измерения давления в нижней части абсорбционной башни и устанавливается устройство измерения плотности суспензии для удаленной передачи данных в систему управления DCS (распределенная система управления, распределенная система управления) или ПЛК (программируемый логический контроллер, программируемый логический контроллер), а затем рассчитывается уровень жидкости в абсорбционной башне по формуле H = (П/ρг) + ч. Поскольку существуют различные методы измерения плотности, каждый из них имеет свои особенности и большие различия, что напрямую влияет на стоимость проекта, стабильную работу измерительного прибора и объем работ по техническому обслуживанию в процессе эксплуатации системы. Поскольку уровень жидкости в абсорбционной башне является очень важным параметром в системе сероочистки, количество приборов резервируется в соответствии с технологическими требованиями. Следующие методы измерения не будут описываться снова. (1) Устройство 1 — массовый расходомер + измерительный контур датчика давления. В этом методе сначала используется массовый расходомер для измерения плотности суспензии в реальном времени, а затем рассчитывается уровень жидкости в абсорбционной башне по значению давления, измеренному датчиком давления. Контур измерения плотности в основном состоит из насоса для экстракции гипсового раствора (один для использования и один для резерва), клапанов (впускной клапан экстракционного насоса, выпускной клапан, промывочный клапан, выпускной клапан), массового расходомера, манометра и трубопроводной арматуры. Контур измерения давления в основном состоит из датчика давления, клапанов и промывочных трубопроводов (рис. 2). При запуске контура измерения плотности необходимо сначала закрыть промывочный клапан, выпускной клапан и выпускной клапан, а затем открыть впускной клапан. После заполнения насоса суспензией запустите насос. После успешного запуска насоса откройте выпускной клапан и отрегулируйте выпускной клапан на соответствующее давление в соответствии с инструкциями манометра на выходе насоса, чтобы гарантировать, что скорость потока в измерительной трубке соответствует потребностям измерения, но не приводит к слишком высокой скорости потока, что приводит к серьезному износу массового расходомера и сокращению срока службы прибора. Когда система сероочистки вышла из строя или массовый расходомер нуждается в обслуживании и ремонте, сначала следует остановить насос для экстракции шлама, затем закрыть впускной клапан и открыть выпускной клапан. После того как суспензия в измерительном трубопроводе будет исчерпана, промывочный клапан следует открыть. После промывки трубопровода технической водой промывочный клапан, выпускной клапан и выпускной клапан можно закрыть. http://www.tx7878.cn/d/file/jingyan/2019-05-30/767e4fb83a7cfb398e32f378064d2e2a.jpg В приборе для измерения давления используется встроенный мембранный датчик давления. Клапан первичного обслуживания должен располагаться как можно ближе к боковой стенке абсорбционной башни. Труба для отбора проб должна сохранять угол около 60° с боковой стенкой, что может уменьшить осаждение шлама в измерительной трубе и предотвратить засорение трубы для отбора проб. Кроме того, рядом с диафрагмой датчика давления должен быть установлен промывочный трубопровод, а диафрагму, пробоотборную трубку и сервисный клапан датчика давления следует регулярно промывать, чтобы обеспечить плавный поток измерительного трубопровода. Уровень жидкости в абсорбционной башне, измеренный этим методом, следует рассчитывать по формуле H=(P/ρg)+h. В формуле H — расчетное значение уровня жидкости, P — давление, ρ — плотность суспензии, измеренная массовым расходомером, g — ускорение свободного падения, h — высота установки датчика давления. Массовый расходомер в этом методе имеет высокую точность, с погрешностью до 0,2%, что полностью соответствует требованиям эксплуатации системы сероочистки. ； Не требуется прямой участок трубы, простота установки ； Высокая надежность и низкие затраты на техническое обслуживание. Насос для извлечения шлама используется для непрерывного извлечения шлама в абсорбционной башне для измерения, обеспечивая получение данных измерений в режиме реального времени. (2) Устройство 2 — камертоновый плотномер + измерительная схема датчика давления. В этом методе камертонный плотномер и датчик давления устанавливаются соответственно на нижней боковой стенке абсорбционной башни. Камертоновый плотномер используется для измерения плотности суспензии, а датчик давления используется для измерения давления на дне резервуара для суспензии, как показано на рисунке 3. Чтобы обеспечить надежность и стабильность измерений прибора, угол между прибором и боковой стенкой абсорбционной башни во время установки должен поддерживаться примерно 60°. При этом должны быть установлены промывочные трубопроводы для регулярной промывки пробоотборной трубки и датчика камертонного плотномера. Уровень жидкости рассчитывается по формуле H=(P/ρg)+h. В формуле H — расчетное значение уровня жидкости, P — давление, ρ — плотность суспензии, g — ускорение свободного падения, h — высота установки датчика давления. http://www.tx7878.cn/d/file/jingyan/2019-05-30/26b559944d7e6b45183acebb97958de7.jpg При измерении этим методом структура проста, что снижает интенсивность отказов оборудования и соответственно снижает объем работ по техническому обслуживанию. Однако, поскольку зонд камертонного плотномера вставлен в абсорбционную башню, установить обслуживающий клапан невозможно. Если камертонный плотномер нуждается в обслуживании и ремонте, он должен дождаться остановки системы сероочистки и слива суспензии из абсорбционной колонны, прежде чем его можно будет разобрать и отправить на проверку. Поэтому рекомендуется настроить камертонный плотномер с резервированием для повышения надежности этого устройства. Компоненты вставных шаровых кранов онлайн также можно настроить так, чтобы полностью исключить влияние на работу технологической системы во время обслуживания прибора. http://www.tx7878.cn/d/file/jingyan/2019-05-30/0ca55a177cda412c93989779c65dce29.jpg (3) Третье устройство — датчик перепада давления + контур измерения датчика давления. Это устройство использует датчик перепада давления для измерения плотности суспензии, использует датчик давления для измерения давления на дне резервуара для шлама, а затем косвенно рассчитывает уровень жидкости в абсорбционной башне по формуле, как показано на рисунке 4. Датчик перепада давления имеет разделенную конструкцию мембранного типа. Две выносные передающие диафрагмы устанавливаются в соответствующих местах на боковых стенах абсорбционной башни (перепад высот обычно составляет от 3 до 5 м). Диафрагмы соединены с корпусом преобразователя через капиллярные трубки. При нормальной работе системы сероочистки плотность суспензии поддерживается на уровне около 1120 кг/м3. Таким образом, когда среда шламового резервуара абсорбционной башни меняется с технической воды на обычную известняково-гипсовую суспензию, показания датчика перепада давления возрастают с 29,4 кПа до 32,9 кПа (перепад высот диафрагмы рассчитан на 3 м). Диапазон изменения очень мал, около 3,5 кПа. Если диапазон прибора составляет 50 кПа, диапазон изменения составляет только 7% диапазона прибора, поэтому следует выбрать высокоточный датчик микродифференциального давления. Метод расчета плотности: Рассчитывают ρ=ΔP/(gΔH). В формуле ρ — расчетное значение плотности суспензии, ΔP — перепад давления, g — ускорение свободного падения, а ΔH — разница высот между двумя диафрагмами датчика перепада давления. Метод расчета уровня жидкости: Рассчитывается H=(P/ρg)+h. В формуле H – расчетное значение уровня жидкости, P – давление, ρ – расчетное значение плотности суспензии в формуле расчета плотности, g – ускорение свободного падения, h – высота установки датчика давления. Когда это устройство используется для измерения уровня жидкости в резервуаре для шлама, его конструкция проста, технологии датчиков перепада давления и датчиков давления также очень зрелы и надежны, а стоимость низкая. Для регулярной промывки диафрагмы прибора и трубопровода отбора проб необходимо установить только промывочные трубопроводы, поэтому объем работ по техническому обслуживанию относительно невелик. 3 Сравнение измерительных устройств Вышеуказанные три набора устройств являются широко используемыми устройствами измерения уровня жидкости абсорбционной колонны в современных системах сероочистки, и каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. (1) Массовый расходомер, используемый в устройстве 1, имеет высокую точность, хорошую стабильность и хорошую повторяемость данных. Таким образом, значение плотности измеряемой суспензии является очень надежным, что повышает общую точность всего устройства измерения уровня жидкости. Он широко использовался, когда в стране впервые была внедрена технология десульфурации. Однако само устройство имеет сложную конструкцию и использует специальные измерительные трубопроводы, насосы и большое количество клапанов, что увеличивает вероятность неисправности устройства и объем работ по техническому обслуживанию. * * Увеличивать. (2) Устройство 2 внесло некоторые усовершенствования по сравнению с устройством 1, в основном устранив специальный трубопровод для измерения плотности и установив прибор для измерения плотности непосредственно на боковой стене абсорбционной башни. Для измерения плотности используется высокоточный камертон-денситометр. * * Измерительное устройство упрощено. Недостаток заключается в том, что в настоящее время существует мало производителей камертонных плотномеров, подходящих для условий десульфурации, а цена относительно высока. ； Кроме того, не существует соответствующего онлайн-клапана технического обслуживания, и существует риск того, что технологическую систему придется остановить во время проверки прибора. (3) В третьем устройстве вместо дорогостоящего массового расходомера и камертонного плотномера используется недорогой датчик перепада давления. Благодаря разумному выбору и проектированию установки также можно удовлетворить требования к измерению плотности суспензии, что делает его применимым в некоторых устройствах десульфурации. Более того, поскольку плотность суспензии в абсорбционной башне фактически меняется с изменением уровня жидкости и распределением окисленного воздуха, измерение плотности на определенной фиксированной высоте абсорбционной башни не может достоверно отражать плотность всего шламового бассейна. Две диафрагмы датчика перепада давления расположены далеко друг от друга, поэтому расчетное значение плотности представляет собой среднее значение в пределах диапазона высот, что теоретически ближе к истинному значению плотности в шламовом резервуаре. Недостаток этого устройства также заключается в монтажном положении двух диафрагм преобразователя перепада давления. Когда уровень жидкости находится ниже диафрагмы на стороне высокого давления, датчик перепада давления отображает ноль, поэтому расчетное значение плотности ρ и расчетное значение уровня жидкости H равны нулю, что не может отражать истинное положение уровня жидкости. ； Когда уровень жидкости находится между диафрагмами на стороне высокого и низкого давления, расчетное значение плотности ρ будет постепенно увеличиваться по мере повышения уровня жидкости, но все это будет меньше, чем фактическое значение плотности суспензии, поэтому расчетное значение уровня жидкости H не имеет эталонного значения. Только когда уровень жидкости поднимается выше диафрагмы стороны низкого давления, результаты расчета данного устройства считаются нормальными. Поскольку перепад высот между двумя диафрагмами составляет около 3 м, а диафрагма стороны высокого давления находится на расстоянии около 1 м от низа башни, слепая зона измерения этого устройства составляет около 4 м. Рекомендуется при прохождении уровня жидкости в слепой зоне проводить соответствующую обработку данных в системе управления РСУ или ПЛК, чтобы расчетные данные были максимально приближены к реальной ситуации, а также увеличить количество ручных проверок для компенсации недостатков системы контроля. Уровень жидкости системы сероочистки при нормальной работе составляет около 10 м, поэтому данное устройство по-прежнему пригодно для условий работы системы сероочистки. 4 Заключение Таким образом, каждое устройство десульфурации должно выбирать подходящее устройство измерения уровня жидкости абсорбционной башни после всестороннего сравнения на основе своих собственных различных условий, таких как технический уровень оператора, требования к интенсивности работы оператора и влияние отключения системы десульфурации на другие технологические системы, чтобы достичь безопасных, стабильных, экономичных и практических результатов.