摘要:針對火電廠濕法煙氣脫硫系統中傳統pH計及密度計的探頭結垢磨損及測量管路堵塞頻繁，導致pH和密度的測量出現偏差甚至數據失真這一問題，結合山西大土河焦化有限責任公司熱電一分廠3×75t/h循環流化床鍋爐煙氣脫硫工程實例，著重介紹了改進型pH計的有效防堵塞安裝方法及隔膜壓力變送器代替傳統密度計的設計原理及應用情況，為今后工程實踐提供參考。

目前，火電廠濕法煙氣脫硫系統較為常用的pH計和密度計多為探頭管道式安裝結構，由于石膏漿液含有氯離子，粘度大，對pH電極和密度計探頭的沖刷、磨損較為嚴重，且極易結垢引起管路堵塞，導致漿液pH值和密度測量存在線性失真現象，造成脫硫系統不能正常運行。pH計和密度計作為脫硫系統中的“兩個眼睛”，在運行中擔負著至關重要作用。因此，在傳統pH計和密度計的使用方法上，對其安裝方式進行改進，以期實現穩定測量，并能延長探頭的使用壽命已成為研究的熱點.

本文結合山西省大土河焦化有限責任公司熱電一分廠3×75t/h循環流化床鍋爐煙氣脫硫工程實例，著重介紹了pH計的有效防堵塞安裝方法及隔膜壓力變送器取代傳統密度計的設計原理及應用情況，為今后工程實踐提供參考。

1.工程概況及工藝流程
山西省大土河焦化有限責任公司下屬熱電一分廠3×75t/h循環流化床鍋爐煙氣脫硫工程工程采用石灰石石膏濕法脫硫工藝一爐一塔處理煙氣3量為3×110000m/h，吸收塔內采用氧化噴槍噴出的空氣對漿液進行就地強制氧化進而形成石膏晶體，3套系統共用1套石灰制漿系統和1套石膏脫水系統，工藝流程如圖1所示。

石灰在漿液池中制成密度1050～1100kg/m的漿液，將配置好的漿液送入石灰供漿箱待用，石灰漿液密度的檢測采用便攜式密度計進行人工取樣現場測量。脫硫塔規格為Φ3．9m×28m，系統正常運行時，塔內液位控制在6m左右，漿液的pH值控制在5．8～6．5之間，當漿液密度1200～1300kg/m時，啟動石膏漿液排出泵以及后續的脫水系統進行石膏脫水，塔內的漿液酸堿度采用安裝在塔體上面的pH計進行在線監測，密度采用隔膜壓力變送器進行間接在線監測，監測數據經處理后進入DCS系統并顯示在操作畫面上。

2脫硫系統pH計
2．1傳統pH計
目前火電廠濕法脫硫系統中使用的pH計大多數為探頭直讀式類型，其安裝方式多為管道式安裝，安裝部位多在脫硫塔塔體上、漿液循環泵管路上以及石膏排出泵管路上三種主要形式。常見的安裝在脫硫塔塔體上的pH計，其安裝結構為圖2(a)所示。打開與脫硫塔連接的閥門，pH計即可投入使用;關閉此閥門，打開沖洗水閥門即可實現在線沖洗，同時可根據閥門開度調節液體流量，操作方便。但使用過程中，當閥門開度過小時，探頭、管道內壁尤其是彎管處極易出現結垢、堵塞現象;當閥門開度過大時，一方面造成塔內漿液流失過多，影響塔內液位，進而可能引起脫硫效率下降、漿液溫度升高等一系列問題;另一方面由于漿液含固量較高，加之流速較快，探頭長期受到沖刷，極易出現磨蝕現象，嚴重影響了使用壽命。

安裝在循環泵或石膏排出泵管路上的pH計，較好的解決了探頭結垢和管路易堵塞的問題，但在使用過程中，由于泵運行時管道內漿液壓力較大，探頭長期受到高濃度漿液的高速沖刷，磨損較快。

2．2改進型pH計
針對傳統pH計使用過程中易堵塞易磨損的弊病，設計了1套改進型pH計，其安裝結構如圖2(b)所示。在脫硫塔的外部安裝了一個罐體，該罐體為上部圓柱體下部錐體式結構，打開與脫硫塔連接的閥門，含固量較高的漿液從罐體底部進入，漿液在罐體內上升的過程中，絕大部分大顆粒的固體能沉積在罐體下部的錐斗中，含固量較低的漿液到達罐體頂部時，與安裝在罐頂的探頭接觸進而測得漿液的pH值，隨后漿液通過溢流的方式進入地溝。改進型pH計運行時，短時間內一般不需要對探頭進行沖洗，但當脫硫系統運行不正常時，如漿液結晶不好、漿液中固體物粘性較大、難于沉淀，進而造成pH計探頭結垢堵塞的情況下，可將罐體排空并進行沖洗，水量由沖洗管路閥門進行調控。在沖洗管的上方，pH計探頭的正下方安裝了一個螺旋形噴嘴，可對探頭進行全面清洗，沖洗后的廢水落入罐體內，同時對罐體也起到一定的沖洗作用。

改進型pH計的安裝結構，使脫硫塔內含固量較高的漿液通過截面積較小的管路送到截面積較大的罐體下部，大大降低了液體的流速，在罐體內漿液中的大部分固體被分離后與pH計探頭接觸，一方面有效地解決了高流速液體對探頭的沖刷磨損;另一方面可防止高含固量的漿液在探頭上結垢。脫硫系統運行過程中，脫硫塔內漿液pH之所以能夠維持在5．8～6．5這樣一個弱酸性的環境

3脫硫系統密度計
3．1傳統密度計
目前，脫硫系統中脫硫塔內漿液的密度在線測量常用的有核輻射密度計、科氏力密度計和管道差壓密度計等幾種形式。核輻射密度計測量原理是利用通過不同密度漿液對放射劑量衰減不同，檢測穿過漿液后的放射劑量，換算成漿液密度。其缺點是:對周圍環境造成放射性污染，對人員造成放射性輻射傷害，取樣管內壁結垢影響測量精度，存在線性失真等。科氏力密度計測量原理是通過漿液密度影響流量計共振頻率，將振動參數的變化進行檢測，計算漿液密度。其缺點是:管路易堵塞，流量計壽命短。管道差壓密度計測量原理是通過測量兩個不同液面的的壓力，計算漿液密度。其缺點是:差壓取樣管路容易堵塞，經常引起測量終止。

3.2隔膜壓力變送器在線監測漿液密度及液位
針對常用密度計的種種缺陷，本工程設計出一套隔膜壓力變送器對脫硫塔內的漿液密度及液位進行在線監測。在脫硫塔內落差為h的兩個液面的隔膜壓力變送器，其作用是分別檢測兩個液面的壓力降。P1、P2分別為上、下液面的壓力，H為脫硫塔內漿液高度，L為下液面距塔底的距離，h為上下液面高差。

隔膜壓力變送器代替傳統的密度計，有效地解決了科氏力密度計和管道差壓密度計使用過程中堵塞和磨損的問題。該設計在本工程為期兩個月的系統調試過程中，多次與塔內漿液現場取樣稱重法測出的密度值進行對比，誤差范圍僅為±20kg/m。由于是直接測量吸收塔內攪拌器、漿液循環泵、氧化風機運行狀態下的漿液密度，此時塔內懸浮漿液有可能會對測量產生擾動現象，導致測量數據偏差較大，因此，隔膜壓力變送器*好安裝在攪拌器的上方，且留有一定的間距，并與攪拌器在垂直方向上錯開，以便減少干擾。

4結語
(1)改進型pH計在系統檢修或停運時，需將罐體內漿液排空，并對探頭和罐體進行沖洗，防止與脫硫塔連接的管路結垢堵塞和測量偏差較大。
(2)隔膜壓力變送器兼具監測脫硫塔內漿液密度和液位的雙重功能，且維護工作量小，更符合工程實際應用的需求。
（3）隔膜壓差變送器測量密度時，可能是流體流態的變化對隔膜壓力變送器的測量產生了干擾，當啟動石灰供漿泵或石膏排出泵時出現短時間數據失真現象，但停止供漿泵和排出泵時密度數據很快恢復正常，不會影響脫硫系統的正常運行。若想避免此現象的發生，在脫硫塔內部壓力測量取樣口安裝阻流板即可解除干擾。
(4)改進型pH計的安裝結構和隔膜壓差變送器測量漿液密度有效彌補了傳統pH計和密度計使用過程中的缺陷，并在脫硫工程實際使用過程中取得較好的效果，具有一定的推廣應用價值。