〔摘 要〕 從某發電廠玻璃管液位計投入運行的實際情況，針對熱工測量經常出現的問題進行了分析和探討，并提出了地坑液位計改進、密度計更換、CEMS 探頭改造及反吹系統改造，改造效果良好，解決了電廠的實際問題，具有一定的參考價值。

    引言
    目前，我國很多城市空氣污染嚴重，特別是SO2 污染。以煤炭為主的能源消耗結構是引起我國 SO2 污染的較重要原因，這決定了我國空氣污染控制的重點是控制燃煤排放的 SO2，即控制火電廠 SO2 排放量。國電雙遼發電有限公司玻璃管液位計自 2011 年投運以來，熱工測量方面出現安裝問題、設計問題、設備問題等問題，影響到了液位、密度及煙氣排放連續監測系統 (continuous emissionmonitoring system，CEMS ) 等參數的測量，影響自動調節系統的正常工作。

    1 地坑液位計改造
    1.1 地坑液位計工作流程
    該公司采用石灰石濕法煙氣脫硫，在吸收塔內完成主要化學反應，吸收塔地坑收集各類沖洗設備的沖洗水及漿液，避免漿液的浪費，節約成本。如果地坑液位監視不到位，就有可能發生地坑溢流，影響環境且造成石灰石漿液浪費。因此，地坑液位的正確監視就顯得尤為重要。

    針對地坑液位頻繁故障的缺陷，班組集中組織骨干實地檢查，排除了環境振動大及超聲波液位計質量的原因，較終確認為環境濕度大和測量孔徑過小是故障原因，較終采取了升高液位計并擴孔的改造方式。

    1.2 原地抗液位變送器安裝方式
    如圖 1 所示，原地抗液位變送器蓋板是密封的，上面焊接柱狀筒，通過法蘭與超聲波液位計連接。由于蓋板封閉，地坑里的熱水會在探頭上形成水汽；孔徑過小，小于聲波檢測的要求角度，從而造成測量結果不準確，影響泵坑液位自動調節，無法正常投入。

    1.3 改造措施
    如圖 2 所示，拆除柱狀筒并在蓋板上擴孔，在蓋板上安裝固定支架，將法蘭嵌入支架內，支架不封閉采取開放式，探頭距離蓋板上的孔洞留有30 cm 的距離，保證水汽能夠及時溢出，避免在探頭上積聚，從而保證了液位測量的準確性。

    2 密度計更換
    2.1 改造原因
    該公司玻璃管液位計采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，經過近 2 年的運行觀察分析，吸收塔 pH 計和密度計均安裝在工藝樓的 3 樓，要想 pH 計和密度計能夠正常工作，石膏排出泵、旋流站、濾液地坑泵、溢流箱、溢流泵等設備都要連續運行，在吸收塔不需要排石膏的時候，這些設備也無法停下來，造成廠用電的大量浪費和設備磨損。

原密度計采用振動式音叉密度計，振動元件類似于兩齒的音叉，叉體因位于齒根的一個壓電晶體而產生振動，振動的頻率通過另一個壓電晶體檢測出來，通過移相和放大電路，叉體被穩定在自然諧振頻率上。當液體流經叉體時，振動發生改變，引起諧振頻率變化，從而通過電子處理單元計算出密度值。

    該款密度計用于測量易結垢介質時，由于沒有在線清洗功能，時間久了，介質附在音叉上造成測量不準確。該公司采用原密度計，其實際使用效果不好，測量偏差較大，無法準確測量出漿液密度，給運行調整帶來了困難。

    2.2 改造方案
    2.2.1  設備移位
    將工藝樓 3 樓的 pH 計和密度計的位置移到石膏排出泵間。把吸收塔的漿液直接引入測量平臺，利用吸收塔的靜壓漿液自流進行測量，缺點是測量平臺出口容易結垢，影響測量效果。為了減少結垢堵塞，在測量平臺前加裝 1 臺小型漿液泵，進行強制循環。

    2.2.2  密度計的選擇
    常用的密度計有核子密度計、差壓式密度計和科氏力質量流量計。

    2.2.2.1  核子密度計
    核子密度計內設有放射性同位素輻射源，其放射性輻射 (例如 γ 射線 ) 在透過被測樣品 (一定厚度 ) 后，被射線檢測器所接收，樣品對射線的吸收量與該樣品的密度有關，而射線檢測器的信號則與該吸收量有關，可反映出樣品的密度。

    該產品優點是測量精度高、響應速度快、非接觸式測量、使用壽命長。該產品缺點是由于采用同位素放射源，要有放射性物質使用證，使用受限制；對周圍環境造成放射性污染，對人員造成放射性輻射傷害；設備及人員必須滿足衛生局放射源使用監管要求；取樣管內壁結垢影響測量精度。鑒于核子密度計的后期維護手續非常麻煩，本次改造不采用此種密度計。

    2.2.2.2  差壓式密度計
    差壓式密度計在罐體底部位置附近，選擇上下兩處固定高度，分別開孔，然后上下分別安裝雙法蘭隔膜式壓力變送器。通過計算固定高度液柱靜壓，利用公式：ΔP=ρgh，即可計算出密度。

    該密度計的優點是價格便宜、耐磨耐腐蝕、安裝維護方便；缺點是測量精度不高、偏差較大。吸收塔漿液循環泵和吸收塔攪拌器的運行，對吸收塔液位產生波動，對液位測量準確有一定的影響；氧化風強制鼓入吸收塔，也會對液位造成影響。

    要達到較高的測量精度，需要盡可能的提高差壓高度，同時差壓必須保持穩定，在玻璃管液位計中很難做到。由于在吸收塔壁上開孔，長期運行，取樣孔容易結垢，影響測量。

    2.2.2.3 科氏力質量流量計
    科氏力質量流量計是一種利用液體在振動管中流動而產生與質量流量成正比的科里奧利力的原理來直接測量質量流量的儀表。

    科氏力質量流量計的優點是安裝和維護非常方便、測量精度高；缺點是由于直接與測量漿液接觸，流量計易磨損、易腐蝕，需要采用合金材料，價格相對較貴，長期運行后測量結果會有偏差，需定期校準。

    由于流量計內部有振動管，使用要求通過流量計的流量在規定的范圍內，流量過小，會引起管路堵塞，測量終止；流量過大，會加快流量計磨損，引起測量管機械結構發生改變，流量計很快損壞，壽命很短。

    對以上密度計的分析對比，并借鑒其他電廠的經驗，將振動式音叉密度計改為質量流量計。改造完成后，經過一段時間的運行觀察，發現實際效果良好。

    3 CEMS 探頭改造
    3.1 CEMS 探頭安裝位置問題
    該公司玻璃管液位計采用濕法脫硫，是后續的改造工程。由于空間限制，脫硫塔至煙囪的距離非常短，造成煙氣取樣段濕度較大。煙氣排放連續監測系統采用抽取法，原 CEMS 采樣探頭水平安裝，由于煙道濕度較大，采樣探頭一直工作濕度較大的煙氣環境下，其濾芯經常處于水飽和狀態，導致氣體分析儀測量二氧化硫濃度出現誤差，逐漸變小甚至衰減為零。

    3.2 改造后的探頭位置
    改造后，將原采樣探頭的采樣點上移，移動到煙道的頂部。將原來從煙道側面插入煙道的探頭，改為從煙道頂部自上而下插入。這樣既能保證探頭的穩固性，又能保證取樣管路的積水能夠及時排出，減少煙道中水分的干擾，能有效保證煙氣中污染物測量的準確性。

    4 反吹系統改造
    4.1 反吹風機故障原因分析
    濕法脫硫工藝中，由于煙氣流經原煙道、吸收塔、凈煙道、擋板門等阻力設備，需要增壓風機來克服整個玻璃管液位計設備的阻力。該公司進行脫硫改造時，系統未安裝煙氣換熱器，也未增加增壓風機。CEMS 的顆粒物監測探頭直接深入煙道內部，測量筒內部元件依靠反吹空氣的吹掃來維持正常運行。玻璃管液位計投入后，原凈煙氣壓力大于反吹空氣壓力，進入測量管路，致使測量管路腐蝕嚴重，3，4 號塔的 2 臺反吹風機全部損壞。

    4.2 分析儀故障原因分析
    該公司的煙氣分析儀來自西克麥哈克 ( 北京 )儀器有限公司 SMC-S710，采樣煙氣需經過加熱、過濾、冷凝后進入分析儀，玻璃管液位計投入運行半年后發現分析儀污染，檢查發現采樣管路積油、積液，經過檢查分析，得出以下結論：

    (1) 由于壓縮空氣含油，系統反吹時油氣進入取樣管路；
    (2) 煙氣中水汽過大，超過濾芯承載能力。

    4.3 采取措施
    (1) 反吹風機出口風壓約為 16 kPa。經過測量，系統正壓時能達到 25 kPa，且上下波動。經過技術研究確定，敷設壓縮空氣管路，壓縮空氣減壓后進入取樣探頭吹掃，取得了良好效果。

    (2) 鍋爐分場在空壓機出口加裝空氣過濾干燥器進行 1 級過濾，熱工人員在取樣管路串聯 1 套過濾裝置用來精過濾。反吹系統改造完成后，采樣煙氣合格，系統未發生腐蝕、污染事件。

    總之，玻璃管液位計由于測量對象的特殊，許多常規的測量方法不能夠正常使用，需要采用新的測量設備和測量技術，以滿足玻璃管液位計測量的實際需求。