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在濕脫硫脫硝工藝中為何多選用雙棒結(jié)構(gòu)振棒料位開關(guān)?

2019-03-19

  在探討“濕脫硫脫硝工藝中為何多選用雙棒結(jié)構(gòu)振棒料位開關(guān)”這個問題之前,先介紹一下濕法脫硫,其特點是脫硫系統(tǒng)位于煙道的末端、除塵器之后,脫硫過程的反應(yīng)溫度低于露點,所以脫硫后的煙氣需要再加熱才能排出。由于是氣液反應(yīng),其脫硫反應(yīng)速度快、效率高、脫硫添加劑利用率高,如用石灰做脫硫劑,當(dāng)Ca/S=1時,即可達(dá)到90%的脫硫率,適合大型燃煤電站的煙氣脫硫。但是,濕法煙氣脫硫存在廢水處理問題,初期投資大,運行費用也較高。
  一般來講,濕法脫硫大致可以分為拋棄法和石膏法兩種,具體介紹如下:
  1.拋棄法
  以石灰石或石灰的漿液作脫硫劑,在吸收塔內(nèi)對SO2煙氣噴淋洗滌,使煙氣中的SO2反應(yīng)生成CaSO3和CaSO4,這個反應(yīng)關(guān)鍵是Ca2+的形成。石灰石系統(tǒng)Ca2+的產(chǎn)生與H+的濃度和CaCO3的存在有關(guān),而在石灰系統(tǒng)中,Ca2+的生產(chǎn)與CaO的存在有關(guān)。石灰石系統(tǒng)的最佳操作PH值為5.8~6.2,而石灰系統(tǒng)的最佳PH值約為8(美國國家環(huán)保局)。
  石灰石/石灰拋棄法的主要裝置由脫硫劑的制備裝置、吸收塔和脫硫后廢棄物處理裝置組成。其關(guān)鍵性的設(shè)備是吸收塔。對于石灰石/石灰拋棄法,結(jié)垢與堵塞是最大問題,主要原因在于:溶液或漿液中的水分蒸發(fā)而使固體沉積:氫氧化鈣或碳酸鈣沉積或結(jié)晶析出;反應(yīng)產(chǎn)物亞硫酸鈣或硫酸鈣的結(jié)晶析出等,所以吸收洗滌塔應(yīng)具有持液量大、氣液間相對速度高、氣液接觸面大、內(nèi)部構(gòu)件少、阻力小等特點。洗滌塔主要有固定填充式、轉(zhuǎn)盤式、湍流塔、文丘里洗滌塔和道爾型洗滌塔等,它們各有優(yōu)缺點,脫硫效率高的往往操作的可靠性最差。脫硫后固體廢棄物的處理也是石灰石/石灰拋棄法的一個很大的問題,主要有回填法和不滲透地存儲法,都需要占用很大的土地面積。由于石灰石/石灰拋棄法的上述缺點,現(xiàn)已被石灰石/石膏法所取代。
  2.石膏法
  該技術(shù)與拋棄法的區(qū)別在于,向吸收塔的漿液中鼓入空氣,強(qiáng)制使CaSO3都氧化為CaSO4(石膏),脫硫的副產(chǎn)品為石膏。同時鼓入空氣產(chǎn)生了更為均勻的漿液,易于達(dá)到90%的脫硫率,并且易于控制結(jié)垢與堵塞。由于石灰石價格便宜,并易于運輸與保存,因而自80年代以來,石灰石已經(jīng)成為石膏法的主要脫硫劑。當(dāng)今國內(nèi)外選擇火電廠煙氣脫硫設(shè)備時,石灰石/石膏強(qiáng)制氧化系統(tǒng)成為優(yōu)先選擇的濕法煙氣脫硫工藝。
  石灰石/石膏法的主要優(yōu)點是:適用的煤種范圍廣、脫硫效率高(當(dāng)裝置Ca/S=1時,脫硫效率大于90%)、吸收劑利用率高(可達(dá)90%)、設(shè)備運轉(zhuǎn)率高(可達(dá)90%以上)、工作的可靠性高(目前最成熟的煙氣脫硫工藝)、脫硫劑—石灰石來源豐富且廉價。但是石灰石/石膏法的缺點也非常明顯,主要表現(xiàn)在:初期投資費用和運行費用高、占地面積大、系統(tǒng)管理操作復(fù)雜、磨損腐蝕現(xiàn)象較為嚴(yán)重、副產(chǎn)物—石膏很難處理(由于銷路問題只能堆放)、廢水較難處理。

在濕脫硫脫硝工藝中為何多選用雙棒結(jié)構(gòu)振棒料位開關(guān)

反應(yīng)過程示意圖

  從以上介紹的濕法脫硫工藝可以看出,脫硫脫硝過程中要大量使用石灰石。在殘渣料倉、消石灰料倉和灰?guī)靷}都要用到料位開關(guān),以保證殘渣的排出和原料石灰石的適量供應(yīng),確保脫硫脫硝的高效運轉(zhuǎn)。在早期,曾經(jīng)選用射頻導(dǎo)納料位開關(guān)測量這些料位,但其存在以下3個方面的缺點:
  1.由于射頻導(dǎo)納料位開關(guān)和介質(zhì)的介電常數(shù)具有很強(qiáng)的相關(guān)性,不同濕度的消石灰、殘渣和除塵灰,介電常數(shù)是變化的,導(dǎo)致射頻導(dǎo)納料位開關(guān)的測量準(zhǔn)確度很差。
  2.消石灰、CaSO3和CaSO4濕度大,黏性很大,會掛料到射頻導(dǎo)納探桿,導(dǎo)致誤報警。
  3.消石灰、CaSO3和CaSO4這些物質(zhì)密度較大,射頻導(dǎo)納料位開關(guān)的探桿細(xì)長,且中間有絕緣填充材質(zhì)(如PTFE管),容易導(dǎo)致這些測量物質(zhì)把射頻導(dǎo)納料位開關(guān)的探桿壓彎損壞。
  鑒于射頻導(dǎo)納料位開關(guān)在脫硫脫硝工藝料位測量中存在的問題,人們一直在尋找比較理想的料位測量儀表。現(xiàn)計為自動化技術(shù)有限公司研發(fā)生產(chǎn)的一款雙棒結(jié)構(gòu)的振棒料位開關(guān)(Tube-11振棒料位開關(guān))以其高可靠性和適用性,被廣泛應(yīng)用于這類料位的測量。雙棒振動棒料位開關(guān)的振動探頭采用獨特的內(nèi)外嵌套設(shè)置的雙管設(shè)計,通過內(nèi)外振動管的諧振頻率調(diào)節(jié)到完全一致,使得產(chǎn)品具有極高的檢測靈敏度和可靠性,最低測量密度可達(dá)0.02g/cm3。產(chǎn)品采用壓電器件實現(xiàn)振動的驅(qū)動與檢測,使內(nèi)外管在完全一致的諧振頻率下產(chǎn)生共鳴。當(dāng)振動棒與被測物料接觸時,接觸物料的外管諧振頻率發(fā)生變化,從而破壞內(nèi)外管的共鳴條件,使得振動探頭的振幅明顯減小,壓電檢測器件輸出信號幅度也隨之減小,信號變化由智能電路檢測分析并輸出一個開關(guān)信號。
  計為雙棒振棒料位開關(guān)的優(yōu)點是:
  1.耐高溫設(shè)計,過程溫度可達(dá)250℃,行業(yè)領(lǐng)先;
  2.豐富的自診斷功能,能準(zhǔn)確定位故障信息;
  3.精密調(diào)諧可有效防止掛料,避免誤報警,安裝簡單,無需校準(zhǔn);
  4.接觸測量物質(zhì)的部件均采用抗腐蝕性強(qiáng)的材料316L。
  雙棒振棒料位開關(guān)的上述優(yōu)點,使得其在濕脫硫脫硝工藝中具有明顯優(yōu)勢:
  1.雙棒式振棒料位開關(guān)被廣泛應(yīng)用于煤電廠半干法脫硫裝置反應(yīng)產(chǎn)物料倉(CaSO4、CaSO3混合物);雙管設(shè)計的振棒料位開關(guān),抗掛料冗余大,很好地解決了CaSO4、CaSO3混合物粘附的難題。
  2.CaSO4、CaSO3混合物濕度變化引起的介電常數(shù)不穩(wěn)定,導(dǎo)致射頻導(dǎo)納物位開關(guān)無法可靠應(yīng)用,而振動式物位開關(guān)的測量與介電常數(shù)無關(guān),能實現(xiàn)高可靠性測量。
  3.電廠煙氣脫硫裝置煙塵倉、再生塔中料倉,其中活性焦溫度高達(dá)180℃,由于雙棒振棒料位開關(guān)的工作溫度高達(dá)250℃,能夠很好地在該高溫場合以及電廠除塵電袋與輸灰系統(tǒng)的灰斗、倉泵中應(yīng)用。
  4.雙棒振棒料位開關(guān)的探頭長度僅150mm,使探頭受物料沖擊的面積顯著減少,大大降低了因物料沖擊造成的探頭損壞。
  正因為如此,在濕脫硫脫硝工藝中大多選用雙棒結(jié)構(gòu)振動棒料位開關(guān)。計為雙棒結(jié)構(gòu)Tube-11振棒料位開關(guān)在濕脫硫脫硝工藝中多年實際應(yīng)用中的良好表現(xiàn),受到用戶的廣泛好評。
  下表為Tube-11振棒料位開關(guān)的技術(shù)參數(shù),供用戶在選擇料位開關(guān)時參考:

Tube-11振棒料位開關(guān)的技術(shù)參數(shù)表

適用物料

介質(zhì)類型

顆粒或粉末固體物料①

介質(zhì)密度

大于0.02g/cm3

探頭參數(shù)

振動頻率

接近360HZ

探頭長度

125mm

探頭直徑

16mm

開關(guān)延遲

接觸物料

0.5S

沒有物料

1S

電源

繼電器輸出型

20~250VAC/20~72VDC

二線制型

10~36VDC

功率消耗

AC1-8VA/DC1.5W

信號輸出

繼電器

雙刀雙擲,5A/253VAC/24VDC

二線制

8mA/16mA,報警<2.3mA

工作環(huán)境

過程壓力

-1~16bar

過程溫度

常溫-50~150℃,高溫-50~250℃

環(huán)境溫度

-40~80℃

儲存和運輸溫度

-40~80℃

過壓保護(hù)

繼電器輸出型

類別III,級別I

二線制型

類別III,級別II

安全認(rèn)證

防護(hù)等級

IP66/IP67

防爆等級

隔爆:Ex d IIC T6 Gb, Ex tD A21 IP66 T80℃

本安:Ex ia IIC T6 Ga, Ex ia D20 T6

材質(zhì)

外殼

鋁合金、塑料

接地端子

316L

過程連接

316L

探頭

316L、318 S13

過程密封

克林格C-4400墊片

注:①顆粒大小最大20mm,此時要求介質(zhì)密度<0.05g/cm3。


(深圳計為自動化技術(shù)有限公司研發(fā)中心2019年3月19日發(fā)布)


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