随着环保格要求提高，国内火电厂均配套安装脱硫装置，特别是近几年大量脱硫设施投入运行后，在实际运行过程中，暴露出很多问题。本文专门针对脱硫系统密度测量存在问题，从在线密度计选型到实际应用，分别进行分析，并提出相关运行建议。
1、湿法脱硫系统密度计监测要求
石灰石、石膏湿法脱硫系统中，各种浆液浓度的测量和控制是一个非常重要的环节。运行过程中通过对浆液密度的测量，来反映实际浆液的浓度，从而达到控制的目的。通常湿法脱硫系统中，通常需要测量两种浆液密度：
①石灰石浆液密度
在湿式球磨机制浆系统中，通常设置两个密度计，一个设置在磨机浆液循环泵出口管道上，用于测量中间石灰石浆液密度，运行人员通过控制浆液密度(1380-1400kg/m3)，来保证进入石灰石旋流站的浓度(大约45-48wt%)，并最终得到合格的石灰石浆液(20-30wt%)。
另外一个密度计设置在石灰石浆液泵的出口管道上，用于测量加入吸收塔的石灰石浆液密度，准确计算加入吸收塔内的石灰石量，确保吸收塔pH值的自动调节。
而在干式球磨机制浆系统中，研磨好的石灰石粉与工艺水进行配比，搅拌混合成石灰石浆液，故仅设置石灰石浆液泵出口密度计，来监测石灰石浆液密度，参与pH值自动调节。
②吸收塔石膏浆液密度
在石灰石/石膏湿法脱硫系统中，加入吸收塔内的石灰石，与烟气中的二氧化硫进行反应，并经过强制氧化工艺后， 最终在吸收塔内形成CaS04，逐步结晶析出，变为CaSO4.2H20石膏晶体。通过对吸收塔底部石膏浆液密度的测量，来监视运行中吸收塔石膏浆液的浓度，控制石膏浆液的饱和度。
另外，由于吸收塔浆池完全封闭的局限性，吸收塔液位测量都采用压力变送器，直接测量液位静压来反映吸收塔液位。密度不同，则吸收塔液位就不同。吸收塔液位必须进行石膏浆液密度修正后，才能正确反映吸收塔液位。
通常吸收塔石膏浆液密度计设置在石膏排出泵的出口管道上，不同脱硫公司对石膏浆液浓度要求不同，一般要求控制在20-25wt%内，对应密度范围为1125-l150kg/m3。
2、湿法脱硫系统密度控制的重要性
①石灰石浆液密度控制的重要性
石灰石浆液浓度一般控制在25wt%，对应密度1180kg/m3。如果石灰石浆液浓度过低，会造成单位时间内，加入吸收塔内有效石灰石量少，必须通过加大供浆量来满足系统要求，这样必然造成加入吸收塔内的水量过大，干扰吸收塔液位控制，特别是在低负荷时，对吸收塔液位影响更为明显。反之，如果石灰石浆液浓度过大，会加剧石灰石浆液泵和管道的磨损，缩短设备使用寿命。
②吸收塔石膏浆液密度控制的重要性
运行中均通过测量吸收塔密度，来监视吸收塔内石膏浆液浓度。当吸收塔密度为1150kg/m3时，对应浆液浓度为25wt%。一旦吸收塔石膏浆液浓度过大，长期运行超过25wt%，会造成严重的后果。
a、吸收塔浆液浓度高易造成吸收塔内结垢
吸收塔浆液浓度按照设计要求，一般控制在20-25wt%之间。当吸收塔石膏浓度大于25wt%，则吸收塔内的CaSO4.2H20过饱和度大于1，石膏开始沉淀，当过饱和度大于等于1.4时，浆液中的CaSO4会在吸收塔塔内各部件上，特别是循环泵滤网、氧化风支管以及吸收塔塔壁上结晶后大量析出，逐步形成石膏垢，严重堵塞循环泵滤网、氧化风支管等，严重影响循环泵、氧化风机的安全运行。很多投运项目上，都出现循环泵滤网堵塞，直接导致循环泵吸入量不足，并最终导致循环泵机封损害。部分项目上，还曾出现过由于滤网堵塞，循环泵吸入力过大，使滤网破碎，破碎后的滤网经过循环泵，堵塞吸收塔喷嘴，一方面造成脱硫效率下降，另外更造成吸收塔内除雾器温度高变形坍塌。
b、吸收塔浓度高，会造成设备磨损加剧
当浆液浓度高时，会严重加剧循环泵叶轮、搅拌器叶片、石膏排出泵叶轮以及管道的磨蚀。造成设备寿命缩短。从目前已投运众多项目上看，浆液泵叶轮很多在半年多时间内，出现叶轮严重磨蚀，这其中浆液浓度高是主要原因。
c、吸收塔浓度高，易造成除雾器、GGH堵塞
烟气经过喷淋后，携带大量石膏浆液进入除雾器和GGH。当浆液浓度高时，会造成饱和烟气中石膏浓度大，经过除雾器和GGH时，大量石膏浆液从烟气中分离，沉淀在除雾器和GGH表面，很容易造成除雾器和GGH堵塞。造成系统差压增大，脱硫电耗提高，情况严重时会造成脱硫系统停运，无法继续运行。虽然目前GGH堵塞是个难题，彻底解决堵塞还没有很好的办法，但适当降低吸收塔浆液浓度，却有助于降低GGH堵塞的风险。
d、吸收塔浓度高，会造成石膏系统异常
由于石膏浆液浓度超标，直接导致石膏旋流器偏离设计工况运行，一方面石膏品质下降，另一方面会造成废水中石膏浓度超标。废水中的石膏经过絮凝沉淀，淤积在废水处理系统中，直接造成废水排放浓度超标，严重情况可造成废水处理系统的瘫痪。
③脱硫密度计综合要求
综合以上情况可以看出，脱硫系统的浆液浓度控制是一个非常关键的运行参数，运行中对于密度计要求有：安全稳定；精度高；便于维护；易更换。
3、脱硫系统密度测量常用在线密度计分类
①核子密度计
a、核子密度计测量原理
核子密度计利用能量衰减法对密度进行测量。核子密度计放射源通常为同位素铯(Csl37)或钴(Co60)，把放射源置入一个铅罐内，安装在被测管道的一侧，核子密度计的探测器安装在被测管道的对称另一侧。由放射源产生的伽玛射线穿过管道中的被测介质，其中一部分射线被介质散射和吸收，剩余部分射线被安装在管道另一边的探测器所接收，介质吸收了多少射线，与被测介质的密度星指数吸收规律，通过检测射线能量的变化的强弱，便可得出介质的密度。实际应用中，核子密度计将检测到的射线能量变化电量转化为4-20mA电流信号，输出到仪表，作为密度显示。核子密度计能够提供高精度的密度测量，并能快速反应被测密度的变化。实际测量精度可达到0.1kg/m3。国内大部分核子密度计用于湿式球磨机制浆系统，测量磨机循环泵中间浆液密度。如河北国华定州电厂即采用美国Thermo公司3680核子密度计，测量磨机浆液密度。
b、核子密度计优缺点
优点：测量精度高，响应速度快，非接触式测量；非常适用于工矿企业在线介质密度测量要求，尤其是当被测物粗糙坚硬。有腐蚀性、磨蚀性或高温、高压的恶劣条件。由于是非接触测量，故使用寿命长。
缺点：由于核子密度计采用同位素放射源，使用单位需要得到政府主管部门的使用许可。办理《辐射安全许可证》，同时对维护人员要求非常高，必须经过相关培训和考试；另外当管道出现结构和堵塞，将会发出错误信号。目前，鉴于核子密度计的后期维护手续非常麻烦，部分电厂已考虑拆除核子密度计，改为其他密度计进行测量。
②科氏力质量流量计
a、工作原理
每一台科氏力质量流量计内都有一根或多根测量管，形成一个振动系统，人为产生振动。流体在测量管内流动时，流体惯性产生作用在测量管壁上的力。两个相位传感器检测测量管振动在时间和空间上的变化，即“相位差”。差值直接用作质量流量测量值。此外，基于测量管的振动频率还可以测得流体密度。测量管壁外的温度传感器可以测量测量管温度，用于温度补偿。测得的过程温度可以用作输出信号。国内常见的有E+H公司的Promass80/83M。
b、优缺点
优点有：
◆液体和气体的通用测量原理
◆多变量测量：同时测量质量流量、密度、温度和粘度
◆高测量精度：典型值为±0.1%FS；可选：±0.05%FS
◆测量原理完全不受流体物理属性和流场的影响
◆无前/后直管段长度要求科氏力质量流量计安装和维护非常方便；
缺点有：由于直接与测量浆液接触，流量计易磨损、易腐蚀，实际应用中必须采用合金材料，价格相对较贵，特别是管道口径越大，价格更昂贵；长期运行后测量会有偏差，需定期校准；另外由于流量计内部有振动管，使用中易堵塞。
③差压式密度计
a、在线密度计原理
差压式在线密度计为间接测量密度，实际就是差压变送器。在罐体底部位置附近，选择上下两处固定高度，分别开孔，然后上下分别安装双法兰隔膜式在线密度计，通过计算固定高度液柱静压，利用公式：△AP=ρ×g×h，在高度已知情况下，计算得出密度。
b、优缺点
优点有：价格便宜；耐磨耐腐蚀；仪表安装维护非常方便
缺点有：
◆测量精度不高，偏差较大。吸收塔内浆液循环泵和吸收塔搅拌器的运行，肯定会对吸收塔液位产生波动，对液位测量准确有一定的影响；另外氧化风强制鼓入吸收塔。也会对吸收塔液位造成一定的波动。要达到较高的测量精度，需要尽可能提高差压高度，同时差压必须保持稳定，而在脱硫系统中很难做到。
◆易堵塞。由于在吸收塔塔壁上开孔，长期运行，取样孔很容易结垢，造成测量偏大。所以压力变送器上必须加装冲洗水，并定期进行冲洗。
c、二次误差问题。由于是间接测量密度，即根据差压计算密度，易造成二次误差问题。
④综合评价
对比以上的不同类型密度计，并结合脱硫系统的实际情况，脱硫密度计采用科氏力质量流量计较为可行。一方面精度能够完全满足现场要求，另外日常维护非常方便，更换也非常方便。针对质量流量计实际使用中出现了一些问题，别是磨损问题，应用中通过优化设计，严格控制流速，提高管道材质，可以大大延长质量流量计的使用寿命，更好的满足现场运行。
4、脱硫系统在线密度计现场常见问题及对策
①常见问题
a、密度计显示最小值
当密度计内部振动管磨损，会导致密度计无显示或显示最小值。密度计磨损的主要原因是由于浆液流速超标，因为速度对管道磨损的影响程度最大，磨损量与速度的3次方成正比，当管道内为浆液时，磨损量更为严重。另外，如果浆液浓度过高，也会加剧内部管的磨损。如果密度计安装在泵出口主管道上，肯定会造成流速太大。管道内浆液流量超标，很短时间就会造成流量计内部的振动频率管严重磨损，即使管道采用钛合金材质也一样。
b、密度计显示最大值不变
当密度计显示最大值不变时，大部分情况下是密度计堵塞。如果密度计口径过小，会造成密度计经常堵塞。特别是磨机浆液循环泵出口管道，石灰石浆液浓度达到45wt%，加上浆液颗粒较大，如果流量计口径过小，很容易造成密度计堵塞。使密度计失效。很多项目上，石灰石密度计安装在旁路管上，由于旁路管和主管的口径偏差过大，浆液首先大部分通过主管流通。少量通过旁路管流过密度计，主管路上的浆液流经旁路管出口时，对旁路管上的浆液产生阻碍作用，造成旁路管上浆液流速下降，很短时间就会造成旁路管堵塞。
c、密度计测量偏差过大。长期运行后，部分石膏、石灰石会粘附在测量管内，造成局部结垢现象，肯定会造成测量偏差过大。
②脱硫系统在线密度计解决措施
针对以上常见的在线密度计问题，数显仪表根据实际工程应用经验，提出以下解决措施：
a、严格控制浆液流速，通常科氏力质量流量计规定流速范围为1-1.5m/s，过高则很容易磨损测量管，过低则容易引起结垢、堵塞，影响测量。(例如对于DN50管道，密度计通过流量应控制在7-10m3/h)
b、在线密度计应尽可能安装在支管上或浆液回流管路上，同时严格控制支管的流量。另外密度计必须前后分别安装阀门，并设计密度计冲洗水回路。正常运行时，通过前后阀门来控制通过流量。如石膏浆液密度计可安装在石膏排出泵去PH计的支管上；磨机浆液密度计可安装在泵的回流管路上。
c、运行过程中，密度计应通过工艺水进行定期冲洗。 一般要求3天冲洗一次在线密度计。
d、在线密度计口径大小，其价格差异较大，设计时必须合 理选择密度计口径大小以及材质。针对磨机浆液泵出口密度计。口径建议为DN80为好，减小在线密度计堵塞可能。对于石灰石浆液密度和石膏浆液密度计，建议口径为DN50以上，通过支管上阀门控制流速。
e、在线密度计最好垂直安装，使流体从下向上流动，也可水平安装。正常运行期间，应定期进行手工取样分析浆液，并与在线密度计进行比对。根据比对结果，当偏差过大(20kg/m3)，应及时对在线密度计进行冲洗与标定。
