淺析:煙氣在制酸工藝中吹氣式測(cè)液位的測(cè)試方式

   〔摘 要〕

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

液位是工業(yè)自動(dòng)化控制中重要的檢測(cè)及控制參數(shù)之一，為確保整個(gè)工藝生產(chǎn)的順利進(jìn)行，對(duì)液位的測(cè)量必須做到準(zhǔn)確可靠。

液位檢測(cè)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(dá)液位計(jì)以及放射性液位計(jì)等 [1]   。 生產(chǎn)過(guò)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(jì)的檢測(cè)方法。

在二氧化硫煙氣制酸工藝中， 首先要對(duì)高溫?zé)煔?/span>進(jìn)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(duì)于該工況下的液位測(cè)量需根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行合理的儀表選型。

雷達(dá)和超聲波是基于時(shí)間行程原理的測(cè)量?jī)x表：波經(jīng)被測(cè)對(duì)象表面反射后，再被天線接收，波從發(fā)射到接收的時(shí)間與到液面的距離成正比。   從檢測(cè)原理可以看出，波在行進(jìn)過(guò)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(shí)頂部一直噴液，雷達(dá)和超聲波液位計(jì)在這種工況下無(wú)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(dá)進(jìn)行測(cè)量。但這種方式也存在缺陷，長(zhǎng)期使用會(huì)有泥附著在導(dǎo)波桿上，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常使用。

目前，大部分采用帶遠(yuǎn)傳膜片的差壓變送器進(jìn)行液位的測(cè)量，然而這種測(cè)量方式也有一定的局限性。由于遠(yuǎn)程膜片需要與介質(zhì)直接接觸，對(duì)膜片材質(zhì)有一定的要求，此類工況下遠(yuǎn)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(jiǎn)單，但是成本較高。一些煙氣中還含有氟化氫，經(jīng)噴淋后會(huì)產(chǎn)生腐蝕性極強(qiáng)的氫氟酸，一般材質(zhì)均無(wú)法適用，此時(shí)對(duì)膜片材質(zhì)要求更加嚴(yán)格。   目前市面上大部分產(chǎn)品都不適用，能適用的產(chǎn)品價(jià)格極其昂貴且使用效果也不理想。

吹氣式法檢測(cè)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(cè)量一些高粘度、強(qiáng)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(duì)復(fù)雜一些外，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，使用效果也穩(wěn)定可靠。

1 吹氣式液位檢測(cè)法的原理
吹氣式測(cè)液位屬于差壓法測(cè)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(cè)法適用于有壓容器。   壓縮空氣（或者其它氣源，如氮?dú)猓┙?jīng)過(guò)濾、減壓后經(jīng)吹氣裝置中的針形閥節(jié)流，通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)后經(jīng)三通進(jìn)入差壓變送器和容器內(nèi)。   當(dāng)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(cè)量常壓容器液位，則取消低壓側(cè)的測(cè)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?qǐng)D 1 進(jìn)行安裝。 在安裝差壓變送器之前，先通入壓縮空氣對(duì)整個(gè)管路進(jìn)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(jìn)入差壓變送器及浮子流量計(jì)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(cè)量管路的氣密性， 這是吹氣式液位檢測(cè)正常工作的前提。 整個(gè)調(diào)試過(guò)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(kāi)氣源截止閥，通過(guò)過(guò)濾減壓閥的旋鈕調(diào)整氣源進(jìn)氣壓力。 進(jìn)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(jìn)行計(jì)算。   隨后緩慢打開(kāi)針型閥，在打開(kāi)針型閥進(jìn)氣的瞬間，浮子流量計(jì)將有讀數(shù)。如果管路沒(méi)有漏氣，則一段時(shí)間后，浮子流量計(jì)的讀數(shù)會(huì)變?yōu)榱悖藭r(shí)可以進(jìn)行下一步驟。如果浮子流量計(jì)讀數(shù)無(wú)法回零，說(shuō)明管路漏氣，此時(shí)可將事先準(zhǔn)備好的肥皂水噴灑在測(cè)壓管路上檢查漏氣點(diǎn)。通常漏氣點(diǎn)在測(cè)量管路的連接處，尤其是卡套連接點(diǎn)。為使流量計(jì)回零的時(shí)間短，建議測(cè)量管路安裝時(shí)盡量短；同時(shí)采用焊接的連接方式，因?yàn)榭ㄌ资降倪B接方式容易出現(xiàn)漏氣的情況。

其次，在確定管路沒(méi)有漏氣后，檢查差壓變送器是否正常工作。打開(kāi)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(shí)差壓變送器高低壓側(cè)壓力相等， 讀數(shù)回零說(shuō)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(kāi)一次閥 XV1 及 XV2 。 通過(guò)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(dāng)有緩慢氣泡產(chǎn)生時(shí)，打開(kāi)三閥組的高低壓側(cè)閥。 此時(shí)，差壓變送器將有讀數(shù)，該讀數(shù)對(duì)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(duì)應(yīng)的 4~20mA 信號(hào)與上位機(jī)的液位范圍一致。 至此，吹氣式液位計(jì)便能正常工作。

3 存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施
1 ）液體底部吹氣管路出口由于淤泥的堆積時(shí)常會(huì)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(yàn)是：   在工程實(shí)施中通過(guò)在底部開(kāi)一些小孔可以有效避免該情況發(fā)生。 此外，有文獻(xiàn)提到了在底部開(kāi)“ V ”形口，   使得空氣出來(lái)時(shí)呈穩(wěn)定的小氣泡而不是容易引起測(cè)量誤差的斷續(xù)大氣泡，同時(shí)還可以降低懸浮顆粒等進(jìn)入吹氣管底部附著在管內(nèi)壁的機(jī)會(huì)，從而減少吹氣管堵塞的次數(shù) [3]   。

2 ）由于整個(gè)測(cè)量管路正常工作時(shí)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(jìn)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(jìn)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(yùn)時(shí)液體倒灌進(jìn)入測(cè)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(jì)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(wú)法上下浮動(dòng)。   如出現(xiàn)這種情況，可將流量計(jì)拆卸，用吸鐵石將浮子吸出后擦拭干凈放回即可。

4 ）測(cè)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(yǔ)
甘肅稀土 304 車間在稀土焙燒尾氣處理項(xiàng)目中采用了 2 套吹氣式液位檢測(cè)裝置，均是用于噴淋塔內(nèi)液位測(cè)量。   經(jīng)安裝調(diào)試后，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，與現(xiàn)場(chǎng)磁翻板液位計(jì)測(cè)量結(jié)果對(duì)比相差很小，基本可以忽略。綜上所述，當(dāng)工況中介質(zhì)成分復(fù)雜，具有強(qiáng)腐蝕性、粘稠、易結(jié)晶、易凝固，同時(shí)雷達(dá)或超聲波液位計(jì)無(wú)法適用的情況下，   建議選擇吹氣法測(cè)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(cè)量方法的時(shí)候，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工況選擇合適且經(jīng)濟(jì)的測(cè)量方法。