〔摘要〕結合煙氣脫硝工藝中液氨儲罐的工藝特點(diǎn)及液氨特性，針對液氨儲罐液位計選型，通過(guò)分析差壓式測液位原理，討論了法蘭式差壓變送器（法蘭式液位變送器）在液氨儲罐液位檢測上的應用，注意事項以及存在的問(wèn)題。
液氨在許多行業(yè)上應用廣泛，比如火力發(fā)電廠(chǎng)、鋼鐵廠(chǎng)等煙氣脫硝工藝中較為常見(jiàn)的氨法脫硝工藝所用到的氨就可通過(guò)液氨蒸發(fā)來(lái)制備。液氨是一種重要的化工原料，可燃同時(shí)又是有毒物質(zhì)，常溫常壓下極易溶于水。為了運輸及儲存便利，通常將氣態(tài)氨通過(guò)加壓或冷卻的方式得到液態(tài)氨，儲存于耐壓鋼瓶或儲罐中，儲罐內的液氨用量可通過(guò)液位檢測來(lái)監控。本文將結合某鋼鐵廠(chǎng)煙氣脫硝處理工段已投入運行的液氨站，討論液氨儲罐液位計選型，以及液位計安裝過(guò)程中需要注意的事項。
1 液氨站簡(jiǎn)介
在煙氣脫硝處理工藝中液氨站的目的是為了生產(chǎn)制備氣態(tài)氨，主要設備有液氨卸料壓縮機、液氨儲罐、液氨蒸發(fā)器、氨氣緩沖罐、氨氣稀釋槽、廢水池及配套的泵、閥門(mén)、管路等附件（圖1）。液氨的供應由液氨槽車(chē)運送，槽車(chē)與氨儲存系統之間用鶴管卸料臂連接，利用卸料壓縮機將液氨由槽車(chē)輸入液氨儲罐內；利用液氨儲罐和液氨蒸發(fā)器之間壓差和液氨自身的重力勢能將液氨輸送到液氨蒸發(fā)器內進(jìn)行蒸發(fā)產(chǎn)生氨氣。
從上述流程可以看出液氨儲罐作為液氨站的存儲設備，在液氨站中相當于一個(gè)原料中心，負責生產(chǎn)氣氨的原料儲存庫。按照《火力發(fā)電廠(chǎng)煙氣脫硝設計技術(shù)規程》規定，液氨站按火災危險乙類(lèi)等己么設計，故該區域內電控設備都需要考慮防爆[1]。參考《固定式壓力容器安全技術(shù)監察規程》[3] 來(lái)選擇設備的防爆類(lèi)型：液氨站的爆炸介質(zhì)成分為氨，液位計的防爆型式無(wú)論是選擇本安型還是隔爆型，原則上都可以。按照規范，防爆類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)（工廠(chǎng)用電氣設備），防爆級別為A 級，溫度組別為T(mén)1。
2 選型方案
液氨儲罐作為壓力容器，在防火、防爆和防毒上都有許多要求。按照《火力發(fā)電廠(chǎng)煙氣脫硝設計技術(shù)規程》，液氨儲罐通常采用的是常溫全壓力、臥式鋼結構，儲罐的設計壓力2.16 MPa，儲罐材質(zhì)為低合金鋼。儲罐設有人孔、進(jìn)出料管、氣體放空管、氣相平衡管、排污管以及安全釋放閥等設備，并且還需配備壓力表、測溫儀表以及液位計等安全檢測裝置。
在工業(yè)過(guò)程控制中，關(guān)于液位檢測選型時(shí)一般需要考慮以下因素：1）根據測量范圍，需要考慮測量精度及測量功能選擇；2）被測介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和狀態(tài)，如酸堿度、粘稠度，是否易凝固結晶和氣化等；3）操作條件的變化，如介質(zhì)溫度、壓力、濃度、密度等變化；4）被測對象容器的結構、形狀、尺寸，容器內的設備附件及各種進(jìn)出料管口都要考慮；5）測量?jì)x表面對的環(huán)境，如是否存在可燃、有毒和爆炸危險，以及環(huán)境溫度高低等。
2.1 液氨儲罐特點(diǎn)分析
某鋼鐵廠(chǎng)煙氣脫硝處理工段已投入運行的液氨站建設有3 個(gè)液氨儲罐，每個(gè)儲罐的#大儲存量為107 m3，結構形式均為臥式儲罐（圖2）
本工程液氨儲罐為靜置的臥式儲罐，分析其工況可以看到：1）儲罐中液氨工作壓力為1.5 MPa，溫度為25℃，介質(zhì)相對干凈，儲罐內部以氣液兩相形式存在，上部以氣相形式存在，液氨本身無(wú)腐蝕性及粘附性問(wèn)題，但如遇水則會(huì )迅速吸收生成氨水，則具有腐蝕性。2）儲罐液面范圍波動(dòng)不大，在測量區域內液體介質(zhì)也不存在其他設備的擾動(dòng)。
2.2 選型方案
根據上述液氨儲罐的工況特點(diǎn)，常見(jiàn)的幾種物位檢測儀表都能適用，如差壓式液位計、磁翻板液位計、電容式液位計以及雷達液位計（包括導波雷達液位計等）。但是液氨儲罐是壓力容器，在液位檢測上有其特別要求。根據《固定式壓力容器安全技術(shù)監察規程》中的規定：用于易爆、毒性程度為極度、高度危害介質(zhì)的液化氣體壓力容器上，有防止泄漏的保護裝置。要符合這一要求的液位檢測方案就相對有限。
由于本工程儲罐體積較大，采用了2 種方案來(lái)檢測其液位：針對現場(chǎng)顯示用的液位采用了磁翻板液位計（現場(chǎng)液位計口），而需要信號遠傳控制室的液位檢測采用了法蘭式差壓變送器（法蘭式液位變送器）來(lái)測量（遠傳液位計口）（磁翻板液位計也可以做4-20mA遠傳）。這兩種方案都有防止泄漏的隔離保護裝置，詳見(jiàn)圖3。
從圖3 中可以看到如果要檢修維護液位計，可以通過(guò)關(guān)斷一次閥門(mén)，保證檢修維護的時(shí)候不會(huì )有液氨泄漏。
由圖2 中所示，右側兩個(gè)液位計開(kāi)孔，安裝為磁翻板液位計，現場(chǎng)指示用。而圖中在左側設置2 孔，安裝為法蘭式差壓變送器（法蘭式液位變送器）。但安裝位置并不是覺(jué)對的，磁翻板液位計以及法蘭式差壓變送器（法蘭式液位變送器）安裝位置是根據現場(chǎng)工況布置來(lái)決定。磁翻板液位計作為現場(chǎng)指示液位用，是要安裝在朝向卸氨區現場(chǎng)操作人員能直接觀(guān)察到的位置。
本工程之所以選擇法蘭式差壓變送器（法蘭式液位變送器）作為液氨儲罐集中控制的液位計，主要是考慮到出法蘭式差壓變送器（法蘭式液位變送器）安裝上有一次閥門(mén)，可以起到隔離、安全的防護作用。這點(diǎn)尤為重要，因為液氨站屬于1 個(gè)防爆區域，液位計除了本身需要考慮防爆以外，還需要考慮與工藝管道設備連接處的密封安全措施，確保無(wú)泄漏。如果選擇頂部安裝的非接觸式的液位計，比如雷達液位計（圖4）。則會(huì )因為與罐體設備連接之間沒(méi)有任何隔離措施，當液位計需要檢修維護時(shí)，無(wú)法在生產(chǎn)正常運行時(shí)進(jìn)行拆卸。一旦要對液位計進(jìn)行檢修維護，只能在儲罐內液氨全部卸完，并且利用氮氣置換確保儲罐內無(wú)液氨及氨氣存在，才能進(jìn)行拆卸，這樣做會(huì )影響正常工藝生產(chǎn)。而選擇法蘭式差壓變送器（法蘭式液位變送器），當變送器需要檢修維護時(shí)，可以通過(guò)關(guān)斷一次閥門(mén)，拆裝變送器，而不必考慮拆裝過(guò)程中，伴隨著(zhù)液氨外泄的情況，因此不會(huì )影響到系統的正常運行。
4 存在的問(wèn)題
法蘭式差壓變送器（法蘭式液位變送器）雖有其優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些問(wèn)題，例如由于環(huán)境溫度影響，毛細管的內的硅油密度也會(huì )受到影響，從而會(huì )引起測量誤差。另外，毛細管的長(cháng)度在滿(mǎn)足安裝要求的情況下應盡量選擇短的。一般大型液氨儲罐都要求設置兩種類(lèi)型的液位計，本身隨液氨儲罐生產(chǎn)廠(chǎng)商設備會(huì )配套磁翻板液位計，只做就地顯示用（磁翻板液位計也可以做4-20mA遠傳）。而利用法蘭式差壓變送器（法蘭式液位變送器）來(lái)檢測液位，有時(shí)還需要利用磁翻板液位計的示值來(lái)驗證其測量值是否相對準確。另外，還需特別說(shuō)明的是，差壓式液位檢測是基于介質(zhì)密度相對穩定的情況。儲罐中的液氨比重隨環(huán)境溫度變化會(huì )產(chǎn)生微小的變化，相對工業(yè)過(guò)程控制來(lái)說(shuō)可以忽略不計，不過(guò)多少還是影響了液位測量的精que性。
5 結束語(yǔ)
任何檢測儀表都不可能做到非常好，特別是在工業(yè)過(guò)程控制中，面對復雜多變的工況，只有從全面綜合的角度出發(fā)選出#合適的。本文闡述的法蘭式差壓變送器（法蘭式液位變送器）作為液氨儲罐液位計，同樣存在很多不足，但液氨作為一種可燃有毒物質(zhì)，在選擇其儲罐液位計時(shí)，有必要更多的從安全維護角度上去考慮。
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