0 引言

        隨著國家對環境保護的要求越來越高，活性焦煙氣脫硫技術因具有強吸附性、可資源化、基本不用水等優勢從眾多脫硫技術中脫穎而出，在市場中占有越來越重要的地位。活性焦脫硫工程中的物料循環系統是整個脫硫系統的生命線，它的運行狀況直接影響脫硫系統的投運。物料循環系統的正常運行又取決于系統內各個料倉料位測量的準確性，可以說，料位儀表的準確測量是整個脫硫系統正常投運的關鍵，裝置內料位的實時監測是保障設備安全、高效運行，適應現代化生產管理的前提。結合料位儀表在活性焦脫硫項目中的實際應用情況，選取了阻旋式、阻移式、電容式、射頻導納式、振棒式料位開關及雷達料位計進行對比、分析及總結。

 

1 各種料位儀表的應用

        活性焦是以煤炭為原料的一種新型吸附材料，工業上多使用直徑為5mm 或9mm 的柱狀固體顆粒活性焦。活性焦會在物理吸附、化學再生及物料循環過程中因氣化變脆、破損、磨損而出現粉化現象，從而導致物料粉塵對料倉本體和料位測量儀表黏附嚴重，造成常規方法無法測量料位或誤報。不同種類的料位儀表在活性焦脫硫工程中的具體應用情況分析如下。

 

1． 1 阻旋式和阻移式料位開關

        活性焦煙氣脫硫技術發展前期基本都使用阻旋式或阻移式料位開關，這 2 種料位開關既可水平安裝在料倉側壁上，也可垂直安裝在料倉頂部。阻旋式和阻移式料位開關都屬于機械式開關，是帶微電機的機電式儀表。其工作原理為:通過電機來驅動傳動桿末端的檢測板轉動，當物料覆蓋并阻止檢測板轉動時，輸出觸點報警信號，同時切斷電機電源;當料位下降時，檢測板由被覆蓋狀態變為釋放狀態，彈簧返回原工作位置，輸出相反的觸點報警信號，電機回路接通，檢測板繼續轉動。阻旋式和阻移式料位開關的測量只與實際料位的高低有關，不受介質本身參數、倉內檢測環境、噪聲及電磁干擾的影響，加上其價格低廉，應用較為廣泛。

 

白銀有色集團股份有限公司銅業公司粗煉工程環集脫硫項目使用了上海某公司生產的阻旋式料位開關，但使用一段時間后發現其準確率越來越低，經常出現檢測板卡死、電機燒毀、儀表損壞的情況。經過分析發現主要有 2 方面原因:

 

        一是活性焦粉化后沿軸滲入及腐蝕造成機械磨損，影響了儀表壽命;二是高料位計頻繁周期性動作，容易燒壞電機。另外，料層一般不會低于低料位，所以低料位計電機長期不動作，彈簧一直處于拉伸狀態，也容易出現料位開關卡死的情況。實際應用過程中，建議側裝時采用阻移式料位開關，并安裝保護套管，在套管頂部，即葉片位置處從中間剖開，只留上半部分，安裝示意如圖 1 所示。這種安裝方式可以在旋轉軸頭部形成死區，避免整個葉片及軸的頭部埋在料內，防止活性焦灰粉沿軸滲入，從而延長了料位開關的使用壽命。采用頂裝方式時，因不能安裝保護套管，建議采用阻旋式料位開關，葉片可以 360°旋轉。

1． 2 電容式和射頻導納式料位開關

        電容式料位開關因測量結構簡單、價格低廉、性能可靠、測量結果與介質密度等因素無關而被廣泛應用。其工作原理為:利用開關的探頭(感應極)與倉壁(接地電極)作為電容器的 2 個極板，當電容器的 2 個極板間的介質發生變化時，其電容值也會發生變化，當這一變化值達到料位開關的設定值時，轉換開關信號輸出，反映出被測介質界面的高低。巴彥淖紫金有色金屬公司 2 ×260 t 鍋爐活性焦干法脫硫工程就采用了恩德斯·豪斯公司生產的 FTI55型電容式料位開關。從使用經驗看，由于活性焦在脫硫過程中會出現粉化，活性焦粉具有黏附性，會黏附在探頭上，形成掛料，造成虛假料位，使料位開關產生誤動作，需要經常斷電復位，這樣很影響物料循環系統的正常運行。因此，在活性焦脫硫裝置的料位測量中不建議使用電容式料位開關。

 

        射頻導納料位開關是一種從電容式料位開關發展起來的料位控制技術，與電容式料位開關最重要的區別在于測量具有多樣化和采用了三電極技術。射頻導納料位開關測量的多樣化在于不僅測量介質的電容量，還測量電阻和電感量，使測量更加準確;三電極技術包括電子單元和傳感器，傳感器結構如圖 2 所示，在測量電極和地極之間加入了屏蔽電極，將測量電極保護起來，不受掛料影響。射頻導納料位開關的中心探桿與屏蔽層之間沒有電勢差，即使傳感器上有掛料，由于阻抗較小，也不會有電流流過，電子單元測量的是從傳感器中心到對面罐壁(地極)的電流，因為屏蔽層能阻礙電流沿傳感器返回容器壁，因此對地電流只能經傳感器未端通過被測物料到對面容器壁。雖然屏蔽層與容器壁之間存在電勢差，兩者之間有電流流過，但該電流不被測量，不影響測量結果，這樣就將測量端保護起來，不受掛料的影響。只有容器中的物料確實上升接觸到中心探桿時，通過被測物料，中心探桿與地之間才能形成被測電流，儀表檢測到該電流，產生有效輸出信號。

 

        由于射頻導納料位開關能有效防止掛料，河北前進鋼鐵集團有限公司新建的 110 萬 m 3 /h 活性焦干法煙氣綜合治理項目，日照鋼鐵控股集團有限公司# 2 燒結機煙氣脫硫工程等都使用了仕樂克儀表的SLK-700系列射頻導納料位開關，并在活性焦脫硫裝置的料位測量中取得了良好效果，測量準確，基本無誤動作。但在安裝時需注意傳感元件的金屬管屏蔽段一定要伸出倉壁最小 50 mm，并遠離下料口，若下料口在較窄的料倉中間頂部時，最好傾斜安裝，安裝角度推薦15° ～20°。

1． 3 振棒式料位開關

        振棒式料位開關運用音叉式料位開關的共振原理，振動管和內置的振動棒構成共振探頭，在壓電元件的驅動下產生振動。當料位高時，探桿周圍被物料包圍，振動幅度急劇減少，輸出觸點報警信號;當料位低時，探頭包圍物料得到釋放，探頭開始振動，輸出相反的觸點報警信號。

 

        振棒式料位開關采用圓柱形單根探測桿結構，這決定了它具有不怕掛料、不怕沖擊的優點，且與傳統的音叉式料位開關相比沒有夾料問題，靈敏度更高，使其在工業現場更具有適應性。琿春紫金礦業多金屬公司硫酸尾氣及環集煙氣活性焦脫硫工程中部分料位開關采用了仕樂克儀表生產的SLK-zb11系列振棒式料位開關，測量準確、無誤報。

 

1． 4 雷達料位計

        雷達料位計是利用電磁波的特殊性能，基于時間行程原理進行測量的高精度儀表 。雷達料位計相對于料位開關來說價格較高，但其具有測量連續性、精度高、維護方便等優勢。從料面不規則、物料有黏附性、存在粉塵及性價比等方面綜合考慮，上海克硫環保科技股份有限公司在前期工程項目中選擇采用其他料位開關，在琿春項目中首次嘗試在再生塔料位測量中采用雷達料位計，選用的是西門子生產的雷達料位計，它作為第 1 款 78 GHz 頻率的雷達料位計，發射的短波長電磁波可以從固體物料處獲得異常良好的信號反射，并且它發射的 4°窄波束可以避免料倉壁上的阻礙物和其他裝置的干擾，是一種可以安裝在料倉頂部任何地方的非接觸式的兩線制連續調頻雷達料位計，其支持可尋址遠程傳感器高速通道的開放通信協議(HAＲT)，獨特的平面天線可有效防止物料附著，同時也可清除異常黏附的固體物料，瞄準器型法蘭可以幫助波束對準特定區域，有效避免了活性焦輸送料面不規則、具有黏附性及存在粉塵等因素對測量的影響。通過一段時間的運行證明，西門子 LＲ560 型雷達料位計測量效果良好，適用于活性焦脫硫裝置的料位測量。且雷達料位計可進行連續測量，輸出4 ～20 mA 模擬量信號到分散控制系統(DCS)，并在監控畫面上顯示實時數值，方便操作人員實時了解再生塔內料位的實際情況，可根據實際運行情況隨時調整參與物料循環系統的自動聯鎖控制，使再生塔料位處于最優狀態，確保物料循環系統的穩定、順暢運行。

 

2 幾種料位儀表的應用比較

        料位儀表的選型需結合儀表工作原理與實際工況進行篩選，以 365 d 為測試周期，對上述料位儀表的應用情況進行統計，其比較見表 1。

3 結束語

        綜上所述，在活性焦脫硫工程中，測量活性焦料位時建議采用射頻導納式或振棒式料位儀，并可采用國產品牌，性價比高。而在測量再生塔料位時，在成本允許的情況下，建議優先選用具有抗黏附性、抗粉塵、發射角小、適用于固體顆粒測量的雷達料位計。