淺析:煙氣在制酸工藝中吹氣式測液位的測試方式

   〔摘 要〕

介紹煙氣制酸工藝中吹氣式測液位的原理及調(diào)試方法，并簡要概括了該方法適用的工況及安裝過程的注意事項。

液位是工業(yè)自動化控制中重要的檢測及控制參數(shù)之一，為確保整個工藝生產(chǎn)的順利進行，對液位的測量必須做到準確可靠。

液位檢測的儀表有很多種， 包括直接式、 差壓式、浮力式、電氣式、超聲波式、雷達液位計以及放射性液位計等 [1]   。 生產(chǎn)過程中的介質(zhì)工況千變?nèi)f化，需要根據(jù)不同的情況選擇適合且經(jīng)濟的檢測方法。

在二氧化硫煙氣制酸工藝中， 首先要對高溫煙氣進行降溫及除塵處理， 通常做法是在噴淋塔內(nèi)用稀酸噴淋煙氣。 噴淋后產(chǎn)生的液體成分復(fù)雜且具有腐蝕性，   因此對于該工況下的液位測量需根據(jù)實際工況進行合理的儀表選型。

雷達和超聲波是基于時間行程原理的測量儀表：波經(jīng)被測對象表面反射后，再被天線接收，波從發(fā)射到接收的時間與到液面的距離成正比。   從檢測原理可以看出，波在行進過程中不能有異物，否則得到的是虛假液位。 而噴淋塔正常工作時頂部一直噴液，雷達和超聲波液位計在這種工況下無法正常工作。   為了避免噴淋的影響，可以在旁邊引旁通管，選用導(dǎo)波雷達進行測量。但這種方式也存在缺陷，長期使用會有泥附著在導(dǎo)波桿上，導(dǎo)致設(shè)備無法正常使用。

目前，大部分采用帶遠傳膜片的差壓變送器進行液位的測量，然而這種測量方式也有一定的局限性。由于遠程膜片需要與介質(zhì)直接接觸，對膜片材質(zhì)有一定的要求，此類工況下遠傳膜片的接液材質(zhì)常選用哈氏   C 合金或者鉭。 該方式安裝及調(diào)試簡單，但是成本較高。一些煙氣中還含有氟化氫，經(jīng)噴淋后會產(chǎn)生腐蝕性極強的氫氟酸，一般材質(zhì)均無法適用，此時對膜片材質(zhì)要求更加嚴格。   目前市面上大部分產(chǎn)品都不適用，能適用的產(chǎn)品價格極其昂貴且使用效果也不理想。

吹氣式法檢測液位不需要和介質(zhì)直接接觸，所有安裝材料及變送器可以選擇普通規(guī)格的材質(zhì)，常應(yīng)用于測量一些高粘度、強腐蝕、易凝固、易結(jié)晶介質(zhì)的液位。吹氣法除安裝調(diào)試相對復(fù)雜一些外，經(jīng)濟實惠，使用效果也穩(wěn)定可靠。

1 吹氣式液位檢測法的原理
吹氣式測液位屬于差壓法測液位的一種。 其基本原理如圖 1 所示。由圖 1 所示，吹氣式液位檢測法適用于有壓容器。   壓縮空氣（或者其它氣源，如氮氣）經(jīng)過濾、減壓后經(jīng)吹氣裝置中的針形閥節(jié)流，通過轉(zhuǎn)子流量計后經(jīng)三通進入差壓變送器和容器內(nèi)。   當容器中的液體和氣體吹通后（下部吹氣管的末端緩緩均勻地冒出氣泡），差壓變送器的壓力即為液體高度差產(chǎn)生的壓力，由公式 p=ρgh   即可算出液位。如測量常壓容器液位，則取消低壓側(cè)的測量管路，差壓變送器的低壓側(cè)直接連通大氣即可。

2 調(diào)試方法
按照圖 1 進行安裝。 在安裝差壓變送器之前，先通入壓縮空氣對整個管路進行吹掃， 將管道里的鐵屑及灰塵顆粒吹掃干凈。   防止有灰塵顆粒進入差壓變送器及浮子流量計造成設(shè)備損壞。

設(shè)備安裝完成后即可調(diào)試。 首先需要檢查測量管路的氣密性， 這是吹氣式液位檢測正常工作的前提。 整個調(diào)試過程如下：

首先，關(guān)閉一次閥 XV1 及 XV2 ，關(guān)閉三閥組的高低壓側(cè)閥以及平衡閥，   將調(diào)節(jié)流量大小的針型閥關(guān)閉。接著打開氣源截止閥，通過過濾減壓閥的旋鈕調(diào)整氣源進氣壓力。 進口壓力一般應(yīng)大于出口壓力2 倍以上 [2]   ，出口壓力應(yīng)根據(jù)液位進行計算。   隨后緩慢打開針型閥，在打開針型閥進氣的瞬間，浮子流量計將有讀數(shù)。如果管路沒有漏氣，則一段時間后，浮子流量計的讀數(shù)會變?yōu)榱悖藭r可以進行下一步驟。如果浮子流量計讀數(shù)無法回零，說明管路漏氣，此時可將事先準備好的肥皂水噴灑在測壓管路上檢查漏氣點。通常漏氣點在測量管路的連接處，尤其是卡套連接點。為使流量計回零的時間短，建議測量管路安裝時盡量短；同時采用焊接的連接方式，因為卡套式的連接方式容易出現(xiàn)漏氣的情況。

其次，在確定管路沒有漏氣后，檢查差壓變送器是否正常工作。打開三閥組的平衡閥及高低壓側(cè)閥，觀察差壓變送器的讀數(shù)是否能夠回零。   此時差壓變送器高低壓側(cè)壓力相等， 讀數(shù)回零說明差壓變送器正常工作；否則需檢查差壓變送器是否損壞。

非常后，調(diào)節(jié)吹掃空氣流量。關(guān)閉三閥組的平衡閥及高低壓閥，打開一次閥 XV1 及 XV2 。 通過針型閥調(diào)節(jié)流量，一般流量為 20~40 L /h   ，將流量調(diào)整在滿刻度的 80% 左右。觀察底部吹氣管路，當有緩慢氣泡產(chǎn)生時，打開三閥組的高低壓側(cè)閥。 此時，差壓變送器將有讀數(shù)，該讀數(shù)對應(yīng)液位值。   非常后，調(diào)整差壓變送器的量程范圍， 使得該差壓值范圍對應(yīng)的 4~20mA 信號與上位機的液位范圍一致。 至此，吹氣式液位計便能正常工作。

3 存在的問題及改進措施
1 ）液體底部吹氣管路出口由于淤泥的堆積時常會發(fā)生堵塞的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致設(shè)備失效。筆者的經(jīng)驗是：   在工程實施中通過在底部開一些小孔可以有效避免該情況發(fā)生。 此外，有文獻提到了在底部開“ V ”形口，   使得空氣出來時呈穩(wěn)定的小氣泡而不是容易引起測量誤差的斷續(xù)大氣泡，同時還可以降低懸浮顆粒等進入吹氣管底部附著在管內(nèi)壁的機會，從而減少吹氣管堵塞的次數(shù) [3]   。

2 ）由于整個測量管路正常工作時接觸的介質(zhì)都是壓縮空氣，所有的安裝材料采用及差壓變送器都不具備防腐能力，一旦腐蝕性的液體進入管路將損壞整套設(shè)備。   因此容器的上下兩側(cè)吹氣連接進口都應(yīng)設(shè)置在非常高液位以上，如圖 1 所示。這樣可以防止設(shè)備檢修或停運時液體倒灌進入測量管路。

3 ）在調(diào)試之前，一定先將管路吹掃干凈。浮子流量計的浮子與管壁間隔很小，且具有磁性，很容易吸附管道里的鐵屑從而卡在管壁上無法上下浮動。   如出現(xiàn)這種情況，可將流量計拆卸，用吸鐵石將浮子吸出后擦拭干凈放回即可。

4 ）測量有壓容器的液位，吹氣裝置必須設(shè)置兩套，不能共用。

4 結(jié)語
甘肅稀土 304 車間在稀土焙燒尾氣處理項目中采用了 2 套吹氣式液位檢測裝置，均是用于噴淋塔內(nèi)液位測量。   經(jīng)安裝調(diào)試后，設(shè)備運行穩(wěn)定，與現(xiàn)場磁翻板液位計測量結(jié)果對比相差很小，基本可以忽略。綜上所述，當工況中介質(zhì)成分復(fù)雜，具有強腐蝕性、粘稠、易結(jié)晶、易凝固，同時雷達或超聲波液位計無法適用的情況下，   建議選擇吹氣法測量液位。 但是，介質(zhì)密度隨工況變化、帶攪拌裝置的容器不適用該方法。在選擇測量方法的時候，應(yīng)根據(jù)實際工況選擇合適且經(jīng)濟的測量方法。