烟气制酸工艺中吹气式测液位的调试方法

胡 军

(中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌330038)

液位是工业自动化控制中重要的检测及控制参数之一，为确保整个工艺生产的顺利进行，对液位的测量必须做到准确可靠。

液位检测的仪表有很多种， 包括直接式、 差压式、浮力式、电气式、超声波式、雷达液位计以及放射性液位计等[1]。 生产过程中的介质工况千变万化，需要根据不同的情况选择适合且经济的检测方法。

在二氧化硫烟气制酸工艺中， 首先要对高温烟气进行降温及除尘处理， 通常做法是在喷淋塔内用稀酸喷淋烟气。 喷淋后产生的液体成分复杂且具有腐蚀性， 因此对于该工况下的液位测量需根据实际工况进行合理的仪表选型。

雷达和超声波是基于时间行程原理的测量仪表：波经被测对象表面反射后，再被天线接收，波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比。 从检测原理可以看出，波在行进过程中不能有异物，否则得到的是虚假液位。 而喷淋塔正常工作时顶部一直喷液，雷达和超声波液位计在这种工况下无法正常工作。 为了避免喷淋的影响，可以在旁边引旁通管，选用导波雷达进行测量。但这种方式也存在缺陷，长期使用会有泥附着在导波杆上，导致设备无法正常使用。

目前，大部分采用带远传膜片的差压变送器进行液位的测量，然而这种测量方式也有一定的局限性。由于远程膜片需要与介质直接接触，对膜片材质有一定的要求，此类工况下远传膜片的接液材质常选用哈氏C 合金或者钽。 该方式安装及调试简单，但是成本较高。一些烟气中还含有氟化氢，经喷淋后会产生腐蚀性极强的氢氟酸，一般材质均无法适用，此时对膜片材质要求更加严格。 目前市面上大部分产品都不适用，能适用的产品价格极其昂贵且使用效果也不理想。

吹气式法检测液位不需要和介质直接接触，所有安装材料及变送器可以选择普通规格的材质，常应用于测量一些高粘度、强腐蚀、易凝固、易结晶介质的液位。吹气法除安装调试相对复杂一些外，经济实惠，使用效果也稳定可靠。

1 吹气式液位检测法的原理

吹气式测液位属于差压法测液位的一种。 其基本原理如图1 所示。

图1 吹气式测液位原理

由图1 所示，吹气式液位检测法适用于有压容器。 压缩空气（或者其它气源，如氮气）经过滤、减压后经吹气装置中的针形阀节流，通过转子流量计后经三通进入差压变送器和容器内。 当容器中的液体和气体吹通后（下部吹气管的末端缓缓均匀地冒出气泡），差压变送器的压力即为液体高度差产生的压力，由公式p=ρgh即可算出液位。如测量常压容器液位，则取消低压侧的测量管路，差压变送器的低压侧直接连通大气即可。

2 调试方法

按照图1 进行安装。 在安装差压变送器之前，先通入压缩空气对整个管路进行吹扫， 将管道里的铁屑及灰尘颗粒吹扫干净。 防止有灰尘颗粒进入差压变送器及浮子流量计造成设备损坏。

设备安装完成后即可调试。 首先需要检查测量管路的气密性， 这是吹气式液位检测正常工作的前提。 整个调试过程如下：

首先，关闭一次阀XV1 及XV2，关闭三阀组的高低压侧阀以及平衡阀， 将调节流量大小的针型阀关闭。接着打开气源截止阀，通过过滤减压阀的旋钮调整气源进气压力。 进口压力一般应大于出口压力2 倍以上[2]，出口压力应根据液位进行计算。 随后缓慢打开针型阀，在打开针型阀进气的瞬间，浮子流量计将有读数。如果管路没有漏气，则一段时间后，浮子流量计的读数会变为零，此时可以进行下一步骤。如果浮子流量计读数无法回零，说明管路漏气，此时可将事先准备好的肥皂水喷洒在测压管路上检查漏气点。通常漏气点在测量管路的连接处，尤其是卡套连接点。为使流量计回零的时间短，建议测量管路安装时尽量短；同时采用焊接的连接方式，因为卡套式的连接方式容易出现漏气的情况。

其次，在确定管路没有漏气后，检查差压变送器是否正常工作。打开三阀组的平衡阀及高低压侧阀，观察差压变送器的读数是否能够回零。 此时差压变送器高低压侧压力相等， 读数回零说明差压变送器正常工作；否则需检查差压变送器是否损坏。

最后，调节吹扫空气流量。关闭三阀组的平衡阀及高低压阀，打开一次阀XV1 及XV2。 通过针型阀调节流量，一般流量为20~40 L /h，将流量调整在满刻度的80%左右。观察底部吹气管路，当有缓慢气泡产生时，打开三阀组的高低压侧阀。 此时，差压变送器将有读数，该读数对应液位值。 最后，调整差压变送器的量程范围， 使得该差压值范围对应的4~20 mA 信号与上位机的液位范围一致。 至此，吹气式液位计便能正常工作。

3 存在的问题及改进措施

1）液体底部吹气管路出口由于淤泥的堆积时常会发生堵塞的现象，从而导致设备失效。笔者的经验是： 在工程实施中通过在底部开一些小孔可以有效避免该情况发生。 此外，有文献提到了在底部开“V”形口， 使得空气出来时呈稳定的小气泡而不是容易引起测量误差的断续大气泡，同时还可以降低悬浮颗粒等进入吹气管底部附着在管内壁的机会，从而减少吹气管堵塞的次数[3]。

2）由于整个测量管路正常工作时接触的介质都是压缩空气，所有的安装材料采用及差压变送器都不具备防腐能力，一旦腐蚀性的液体进入管路将损坏整套设备。 因此容器的上下两侧吹气连接进口都应设置在最高液位以上，如图1 所示。这样可以防止设备检修或停运时液体倒灌进入测量管路。

3）在调试之前，一定先将管路吹扫干净。浮子流量计的浮子与管壁间隔很小，且具有磁性，很容易吸附管道里的铁屑从而卡在管壁上无法上下浮动。 如出现这种情况，可将流量计拆卸，用吸铁石将浮子吸出后擦拭干净放回即可。

4）测量有压容器的液位，吹气装置必须设置两套，不能共用。

4 结语

甘肃稀土204 车间在稀土焙烧尾气处理项目中采用了2 套吹气式液位检测装置，均是用于喷淋塔内液位测量。 经安装调试后，设备运行稳定，与现场磁翻板液位计测量结果对比相差很小，基本可以忽略。

综上所述，当工况中介质成分复杂，具有强腐蚀性、粘稠、易结晶、易凝固，同时雷达或超声波液位计无法适用的情况下， 建议选择吹气法测量液位。 但是，介质密度随工况变化、带搅拌装置的容器不适用该方法。在选择测量方法的时候，应根据实际工况选择合适且经济的测量方法。