金东纸业氨法脱硫工程中液氨流量计的选型设计

金东纸业氨法脱硫工程中液氨流量计的选型设计

陈成江

陈成江

江苏新世纪江南环保股份有限公司江苏南京211100

摘要：本文着重阐述了金东纸业氨法脱硫工程中液氨流量计的选型设计及实际应用，对于电力、化工锅炉烟气脱硫项目中的液氨流量的准确计量、控制脱硫效率、节约脱硫运行成本等具有重要的指导意义。

关键词：脱硫；气液两相；楔形流量计

1.概述

金东纸业（江苏）股份有限公司位于江苏省镇江市大港镇，一期工程已1999年建成3台（1*250T/H+2*400T/H）CFB燃煤发电机组，三期工程安装1台400T/HCFB，于2005年建成投产。

为适应新的大气排放环保要求，增加锅炉烟气脱硫工程，采用氨法脱硫工艺，设四个吸收塔，按四炉四塔配置，处理1×250+3×400t/h锅炉的全部烟气，净化后烟气不经加热直接通过脱硫塔顶直排，脱硫效率≥98％。

近几年来，氨法脱硫技术以其精简的流程、建设投资少、运行成本低等方面的优势，得到越来越多用户的青睐。在此种背景下，如何准确测量液氨（脱硫剂）的流量，显得尤为重要，本文就金东纸业氨法脱硫工程中的液氨流量计的选型设计进行分析。

2.金东纸业氨法脱硫工程特点

（1）本项目采用一炉一塔脱硫方案，4台脱硫塔同时运行。

（2）液氨储罐距离脱硫塔区距离长，至最近的4#脱硫塔距离约400米，至最远的1#脱硫塔距离约460米。

（3）液氨供应采用母管制，4台脱硫塔共用同一根自液氨罐区至脱硫塔区的液氨母管。

（4）脱硫剂采用液氨，顾名思义，是液化的氨气，它是一种无色液体，极易气化，有强烈刺激性气味，密度为0.617g/㎝3，沸点为－33.5℃，低于－77.7℃可变成具有臭味的无色晶体，自燃点为651.11℃；国标编号为23003；CAS号为7664-41-7；分子式为NH3；分子量为17.03；是一种无色有刺激性恶臭的气体；蒸汽压506.62kPa（4.7℃）；熔点-77.7℃；沸点-33.5℃；溶解性：易溶于水；危险标记6（有毒气体）；液氨的电导率为1.3x10-7S/cm。

（5）由于液氨是消耗品，关系到整个脱硫装置的运行成本，所以要求必须准确测量，并达到液氨计量的要求。

3.液氨流量计选择分析

流量测量方法和仪表的种类繁多，但是适合液氨流量测量的不多，归纳如下：

（1）液氨的电导率为1.3x10-7S/cm，也就是0.13us/cm，几乎不导电低，电磁流量计无法测量。

（2）液氨受压力、温度影响比较大，易气化，并且气化吸收大量的热，常规差压式孔板流量计无法准确测量。

（3）液氨长距离管道输送，管道内存在气-液两相流体，且有气泡存在，液氨密度不稳定，常规的超声波流量计、容积式流量计、涡街流量计都无法准确测量。

（4）科氏质量流量计：科氏质量流量计是一款价格十分昂贵号称能够适用于任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件的流量计，从原理上可以测量液氨流量，但由于本项目液氨管道内存在气-液两相流体，也存在测量效果不理想的风险。

（5）一体化智能型楔形流量计：流量传感器的检测件是一种楔形孔板，由于它是一块V形节流件，虽然原理和孔板一样简单，精度也没有科氏质量流量计高，但是如果把V形节流件水平方向安装，可以避免由管道内少量气相氨引起的干扰。

（6）分析比较及选定仪表

经过以上分析，首先排除了理论上都无法正常使用的电磁流量计、标准流量孔板、超声波流量计、容积式流量计、涡街流量计，只剩下质量流量计和一体化智能型楔形流量计待选，但是在这两款一表中无论选择哪款仪表，仍然都存在不确定因素，都不是非常理想的选择。

最后，经过从仪表性能方面、流体特性方面、安装条件方面、环境条件方面和经济因素方面综合考虑，选择了在4个脱硫塔的液氨支管上分别装一台ABB品牌科氏质量流量计的方案进行实施。

4.本工程科氏质量流量计的实际使用效果

在水联动实验阶段，科氏质量流量计表现的十分优秀，测量精度高，性能十分稳定。但是到了液氨投用以后不久，质量流量计就出现了测量不稳定，读数忽大忽小的情况，基本无法正常使用。

5.原因分析

经过在实际调试过程中对各影响因素的分析，最后确定是因为液氨管道内存在气-液两相流体，造成科氏质量流量计的测量管中含有大量气泡，致使流量计无法正常使用。

6.改进措施及结果

经过认真分析总结了在4个脱硫塔的液氨支管上分别装一台科氏质量流量计无法正常使用的经验教训以后，对方案进行了调整，改进方案如下：

在液氨储罐出口液氨母管上设置一台科氏质量流量计用于液氨的计量，由于液氨罐出口液氨压力、温度比较稳定，无气化现象，科氏质量流量计能够很好地发挥自身精度高的优势，使测量效果达到计量的要求。在每台脱硫塔的液氨支管上分别设置一台无锡苏博仪表有限公司生产的一体化楔形流量计，把V形节流件水平方向安装，避免了气相氨的干扰，稳定的测量支管内的液氨流量，同时为了减小由于气相氨引起的楔形流量计的测量值与支管内总氨量的偏差，在脱硫分散控制系统（DCS）上把加氨后脱硫浆液的PH值作为楔形流量计的修正参数，很好地保证了液氨加入量的准确、稳定。

液氨母管设置科氏质量流量计加液氨支管设置一体化楔形流量计的方案很好地解决了本脱硫项目中的液氨计量和控制加氨量的问题，而且在很大程度上节省了仪表购置费用。

7、结束语

从实现氨法烟气脱硫更高稳定性、高可靠性、低投资成本、低运行成本等目标出发，努力学习新知识，总结实际运行经验，合理选择高精度、高可靠性、高性价比的仪表设备对我国今后的脱硫环保项目中的仪表选型设计具有重要的指导意义。

参考文献：

[1]《封闭管道中导电液体流量的测量电磁流量计的使用方法》（GB/T18660—2002）；

[2]《封闭管道中气体流量的测量涡轮流量计》（GB/T18940—2003）；

[3]《封闭管道中流体流量的测量科里奥利流量计的选型、安装和使用指南》（GB/T20728—2006）；

[4]《江苏新世纪江南环保股份有限公司设计手册》江苏新世纪江南环保股份有限公司