一种脱硫浆液液位准确计算及防止浆液溢流的方法与流程

本发明涉及一种烟气湿法脱硫浆液的液位控制技术领域，具体涉及在脱硫运行异常导致脱硫塔内浆液起泡、液位失真，显示液位为“虚假液位”造成溢流时，提供脱硫浆液液位准确计算及防止浆液溢流的方法。

背景技术：

燃煤烟气中含大量的二氧化硫，目前，烟气脱硫工艺中，普遍采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，该技术效率高、成本低、运行稳定。

烟气脱硫过程中，脱硫塔内浆液氧化、扰动、石灰溶解等形成气泡逐步在上层、表面聚集，气泡表面张力小，容易破裂。异常情况下，浆液品质出现恶化，因水质、粉尘、油脂、惰性物质、金属元素等引起表面张力变化，气泡不易破裂，使得浆液中含有大量气泡，并在顶部富集，浆液密度发生变化。

常规情况下，如附图1所示，在脱硫塔下部设有测点一，用于测量该处的脱硫浆液差压P₁，通过测得测点一的差压P₁和浆液密度ρ，计算出脱硫塔内浆液的液位高度H_C，其中浆液密度ρ由位于脱硫塔下部的脱硫石膏排出口测得或为给定的1050～1120kg/m³之间固定值。当浆液出现起泡现象时，上层浆液密度变小，测点一的测量浆液密度和上层浆液密度出现偏差，计算得到的液位高度H_C小于实际液位，此时的显示液位为“虚假液位”，当实际液位达到溢流高度H₅时出现溢流。

在浆液起泡情况下，上述常规计算得到的浆液液位高度H_C与实际液位有很大偏差，实际液位大于运行指示液位，运行指示液位实际为“虚假液位”，运行监控液位显示正常时，实际浆液液位可能已达到溢流液位，发生严重浆液溢流现象；进一步加剧时，甚至出现浆液进入原烟道的情况，对增压风机造成严重损坏。因此，上述常规的计算浆液液位高度H_C的方法在浆液起泡的情况下不能有效判定浆液的真实液位，可能会造成严重后果。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种脱硫浆液液位准确计算及防止浆液溢流的方法。在脱硫塔的不同高度设置多个差压测点，根据测点处的浆液差压，计算出不同部位的浆液密度，判断浆液的起泡情况；然后，计算出顶部浆液密度，进而计算出脱硫塔内浆液的实际计算高度， 然后与脱硫塔溢流口的溢流高度进行连锁报警，以及时进行浆液处置，防止浆液溢流。

本发明方法的具体技术方案如下。

(1)设置差压测点

在脱硫塔上设置四个差压测点，从脱硫塔下部往上依次为测点一、测点二、测点三、测点四；测点四位于脱硫塔浆液设计液位以下，测点二位于测点一和测点四的中间位置，测点三位于测点二和测点四的中间位置；

h₁为测点一与脱硫塔底部的高度差；h₂为测点二与测点一的高度差；h₃为测点三与测点二的高度差；h₄为测点四与测点三的高度差。

(2)计算脱硫浆液上半部的密度ρ_2-4，判断浆液起泡情况

当脱硫塔内浆液低于测点四时，测点四差压值P₄近似为0，表明塔内浆液稳定，无需进行处置；

当脱硫塔内浆液超过测点四时，测点四的差压值为P₄，测点二的差压值为P₂；根据测点二和测点四的差压值和高度差，按照式(1)计算脱硫浆液上半部的密度ρ_2-4，其单位为kg/m³，

${\mathrm{\ρ}}_{2-4}=\frac{P_2-P_4}{g\×(h_3+h_4)}---\left(1\right);$

计算得到的脱硫浆液上半部的密度ρ_2-4，为测点二和测点四之间浆液的平均密度，对脱硫塔上部浆液的起泡情况进行判断；当850＜ρ_2-4≤1000时，形成泡沫，浆液起泡，应注意加强运行监视和运行调整；当ρ_2-4≤850时，浆液形成严重泡沫，应采取消泡措施或进行浆液排放、置换等处置。

(3)得到浆液的实际计算高度H

测点三的差压值为P₃，测点四的差压值为P₄；当脱硫塔内浆液低于测点四时，测点四差压值P₄近似为0，表明塔内浆液稳定，无需进行处置；当脱硫塔内浆液超过测点四时，根据测点三和测点四的差压值和高度差，按照式(2)计算测点三和测点四之间的浆液密度ρ_3-4，其单位为kg/m³，

${\mathrm{\ρ}}_{3-4}=\frac{P_3-P_4}{g\×h_4}---\left(2\right);$

在脱硫塔正常运行过程中，脱硫塔内浆液液位可能大于或小于正常液位，测点四距离设 计液位较小，测得的压强值较小；因而，以测点三为基准，按照式(3)计算测点三以上的浆液高度h_d，其单位为m，

$h_d=\frac{P_3}{{\mathrm{\ρ}}_{3-4}\×g}---\left(3\right);$

按照式(4)得到脱硫塔浆液的实际计算高度H，其单位为m，

H＝h₁+h₂+h₃+h_d (4)。

(4)将实际计算高度H作为运行监视液位高度，并和溢流高度h₅进行连锁报警，设定报警液位和紧急处理控制液位，防止浆液出现溢流。

优选的，在上述方法中，测点四位于脱硫塔浆液设计液位下0.5m～1m处。

当浆液正常时，H_C和H高度差不大于5％。浆液起泡时，按常规方法，以差压P₁和给定密度得出的液位高度H_C和本发明得出的实际计算高度H差别较大，以本发明方法计算得到的脱硫塔浆液的实际计算高度H，在脱硫异常运行，浆液起泡时，能够真实反映浆液高度。

附图说明

图1是本发明的脱硫塔的结构示意图。

1测点一；2测点二；3测点三；4测点四；5设计液位；6溢流口；7脱硫石膏排出口；h₁测点一与脱硫塔底部的高度差；h₂测点二与测点一的高度差；h₃测点三与测点二的高度差；h₄测点四与测点三的高度差；h₅溢流高度。

本发明积极的有益效果：本发明方法能够实时、准确地计算出脱硫塔内浆液的液位情况，能够准确判断塔内浆液的起泡情况，有效防止因液位计算误差而造成浆液溢流情况的发生，避免造成严重后果和损失。

常规方法是脱硫塔在塔下部(测点一)设置一个差压测点，根据测得差压值和浆液排出密度(或给定值)确定浆液高度，实际运行过程中，由于油污、燃煤、粉煤灰、重金属、络合物、废水排放等原因造成浆液品质恶化，发生浆液起泡现象，塔内浆液密度发生很大变化，此时，显示液位实际上是一种“虚假液位”，测点一所得出的液位高度远低于实际液位，溢流口出现大量溢浆现象，出现溢浆时，脱硫品质已严重恶化，脱硫效率下降、粉耗增加，浆液的大量溢流污染周围环境，甚至出现泡沫浆液倒灌到入口烟道，发生增压风机叶片折断事故，造成停运和重大经济损失。

本发明实时、准确计算浆液的实时密度和浆液高度，避免了常规设计的浆液起泡情况下的“虚假液位”，能及时预防、处置浆液起泡，避免发生意外，对脱硫装置的稳定、高效、可 靠运行起到重大作用，避免超标排放、事故发生，其对机组、脱硫装置的安全性、经济性有显著作用。将实际计算高度与溢流高度进行连锁报警，能够及时进行浆液处置，防止浆液溢流。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，某发电企业一台600MW机组，脱硫塔直径15m，塔高36m，设计液位9.5m，测点四位于设计液位下0.5m处，烟气进入吸收塔高度为10.7m(烟道下沿)，吸收塔溢流口溢流高度为11.6m(h₅＝11.6m)，测点一与脱硫塔底部的高度差为1.5m(h₁＝1.5m)，设计运行浆液密度为1050～1120kg/m³(实际对浆液液位高度按1080kg/m³计算)。脱硫系统运行中，浆液品质恶化，脱硫效率下降，浆液起泡时有发生。为解决设计不足、准确计算不同浆液品质下的液位，避免溢浆和事故发生，在脱硫塔不同高度设计安装了四个差压测点，即测点一(h₁＝1.5m)、测点二(h₂＝3.75m)、测点三(h₃＝1.875m)、测点四(h₄＝1.875m)。

刚加装测点后，运行过程中发生溢流时，测点一差压P₁为87959Pa，密度为1080kg/m³，常规计算溢流浆液液位高度H_C＝1.5+8.31＝9.81m，而从显示上看液位未达到溢流高度(h₅＝11.6m)。

按本发明加装测点后，四个测点的差压分别为P₁＝87847Pa、P₂＝51758Pa、P₃＝35636Pa、P₄＝21670Pa，计算得出ρ_1-2＝982kg/m³、ρ_2-3＝877kg/m³、ρ_2-4＝818kg/m³、ρ_3-4＝756kg/m³。以测点三的差压值P₃和密度ρ_3-4计算测点三以上液位高度h_d＝4.81m。

实际计算高度H＝h₁+h₂+h₃+h_d＝1.5+3.75+1.875+4.81＝11.94m，液位超过溢流高度(h₅＝11.6m)。

本次发生溢流时，计算浆液密度ρ_2-4＝818kg/m³，处于浆液严重起泡状态。实际计算液位高度H＝11.94m，常规方法计算高度H_C＝9.81m，液位差2.13m。此处H_C＝9.81m的显示液位实际是“虚假液位”，实际液位超过了溢流液位h₅＝11.6m，发生了浆液溢流，从本发明计算液位高度和溢流现象看，实际计算高度H真实反映了脱硫浆液液位。