Измерване на концентрацията на урея в процесите на денитрация
Строгите разпоредби за качеството на въздуха в световен мащаб изискват от промишлените предприятия да контролират емисиите на азотен оксид (NOx). Уреята, безопасно и стабилно вещество, често се използва в денитрационните системи за намаляване на NOx. Ключът е балансирането на количеството инжектирана урея с нивата на NOx в реално време в димните газове, за да се постигне желаното намаляване на NOx без проблеми.
UДозирането под налягане не успява да намали достатъчно NOx, рискувайки неспазване на разпоредбите. Предозирането води до разхищение на реагент, повишава разходите и причинява „амонячно изтичане“ – нереагиралия амоняк, излизащ в атмосферата. Амонячното изтичане е скъпо, вредно за околната среда и може да образува лепкави соли като амониев бисулфат и амониев сулфат, които замърсяват оборудването, намаляват ефективността и причиняват щети.
Предизвикателства пред онлайн мониторинга на урея
Замърсяване, кристализация и корозия
Замърсяванее постоянен проблем, особено когато се използва твърда вода за разреждане на твърда урея. Минералите в твърдата вода могат да се утаят от разтвора, което води до котлен камък и запушване на критични компоненти, включително инжекционни дюзи и сензори. Това явление може да причини неточни измервания и да наложи честа и скъпа поддръжка и почистване, което значително намалява времето за работа на системата.
Кристализациявероятно се случва при ниски температури на отработените газове (обикновено под 200−250∘C) и върху повърхности, където разтворът на урея се сблъсква със стените на тръбата, образувайки филм. По-дебелият филм, често причинен от увеличаване на обема на пръскане или размера на капките, затруднява пълното изпаряване на молекулите на уреята, което води до образуване на кристали. Този процес е основна причина за запушване на сензора и дюзата.
Theкорозивен характерСамият разтвор на урея представлява значителна заплаха за инструментите. Синтезът на урея включва образуването на амониев карбамат, силно корозивен междинен продукт, който може бързо да разгради конвенционалните материали, което води до катастрофална повреда на оборудването. Следователно изборът на материали за инструментите трябва да бъде от първостепенно значение, тъй като стандартните компоненти могат да бъдат направени неработещи и да изискват постоянна подмяна в тази агресивна среда.
Имате въпроси относно оптимизирането на производствените процеси?
Влияние на динамичните условия на процеса върху измерването
Физическите свойства на самата течност въвеждат сложности за точното измерване. Плътността на водния разтвор е силно чувствителна както към температурата, така и към налягането. Дори малки колебания в температурата могат значително да повлияят на измерената концентрация на уреен азот. Показанията могат да се отклоняват значително и да предоставят неточни данни на системата за управление без подходяща температурна компенсация. Тази променливост подчертава критичната необходимост от сензор за концентрация на урея, който включва температурна компенсация в реално време, за да коригира тези флуктуации в процеса.
По подобен начин, фактори като скорост на потока, вискозитет и наличието на увлечени въздушни мехурчета могат да доведат до значителна нестабилност и грешки в измерването, което изисква конструкция на сензора, която е по своята същност здрава и надеждна при динамични работни условия.
Решението на Lonnmeter: Измервател на концентрацията на урея
Принцип на работа на сензора за концентрация на урея
Уредът за измерване на концентрация на урея в процеса е вграден сензор, използван за непрекъснато измерване на концентрацията или плътността на бинарни течности в тръбопроводи, резервоари и други съдове. Резонансната честота на вибриращата камертонна вилка се променя право обратнопропорционално на масата и плътността на флуида около нея. Сензорът се състои от U-образна вилка, която е електронно задвижвана, за да вибрира с точна резонансна честота. Когато тази вилка е потопена в флуид, масата на флуида се добавя към ефективната маса на вилицата, което води до намаляване на честотата на вибрациите ѝ. Усъвършенстваната електроника на сензора непрекъснато следи това изместване на честотата. Чрез корелиране на това изместване на честотата с предварително програмирана калибровъчна крива, инструментът може да осигури точно и повтаряемо измерване на плътността на флуида.
Истинската иновация се крие в трансформацията от основно отчитане на плътността към функционална стойност на концентрацията. Lonnmeter постига това чрез интегриране на високопрецизен температурен сензор директно в сондата. Този сензор предоставя данни за температурата в реално време на вътрешния процесор, който след това прилага сложен алгоритъм за температурна компенсация. Този процес коригира отчитането на плътността обратно към стандартна референтна температура, минимизирайки ефектите от колебанията на температурата на процеса. Тази коригирана стойност на плътността след това се преобразува в специфична концентрация, например процент по тегло. Този двуетапен процес – измерване на физическо свойство (плътност), последвано от трансформация чрез калибрационна крива и температурна компенсация – е ключът към осигуряването на точно и надеждно измерване на концентрацията на урея.
Присъщият дизайн на камертонния сензор осигурява значително предимство в трудната среда на денитрация. Без малки отвори, тесни канали или деликатни диафрагми, сензорът е естествено устойчив на замърсяване и кристализация, които са характерни за други технологии. Неговата здрава, отворена структура позволява на течността да тече свободно около вибриращите зъбци, като по този начин се минимизира възможността за натрупване на минерални отлагания или кристали на урея, които да компрометират измерването.
Научете повече за измервателите на плътност
Проектиран за денитрационна среда
Осъзнавайки екстремните условия на инсталациите за денитрация, Lonnmeter е проектирал своите сензори, като е използвал материалознание на преден план. Основните компоненти на инструмента, които са в контакт с него, са изработени от здрави материали като неръждаема стомана 316, осигуряващи висока степен на устойчивост на химическа корозия, особено от силно агресивни вещества като амониев карбамат. Устойчивите на корозия материали удължават живота на инструмента за измерване на концентрация, интервалите за поддръжка и намаляват непланираните престои.
Вграденият температурен сензор и усъвършенстваните алгоритми компенсират температурните колебания, осигурявайки стабилно и надеждно отчитане, независимо от колебанията в технологичния флуид.
Безпроблемна интеграция и свързаност
Изходът на токов контур 4-20mA на Lonnmeter се интегрира лесно с PLC или DCS системи, защото:
- Просто окабеляване:Като двупроводен предавател, той използва една двойка проводници както за захранване, така и за предаване на сигнал, което намалява сложността.
- Надежден сигнал:Сигналът 4-20mA е имунизиран срещу падания на напрежението на дълги разстояния и е устойчив на електрически шум и електромагнитни смущения.
- Линейно мащабиране:За диапазон на концентрация от 0 до 100%, 4 mA съответства на 0%, а 20 mA на 100%, което позволява лесно мащабиране в системата за управление.
- Безопасно и стабилно:Правилното заземяване на корпуса на сензора осигурява точност на сигнала и електрическа безопасност, подобрявайки съвместимостта с индустриалните системи.
Оптимални разположения и практически предимства
Ефективното внедряване на сензор за концентрация на урея е нещо повече от точно измерване; става въпрос за стратегическо разположение, за да се увеличи максимално оперативната полза.
Етап на приготвяне и съхранение на разтвор на урея
Първата и най-логична точка за разполагане на сензори е в началото на процеса на денитриране: резервоарите за приготвяне и съхранение на разтвор на урея. Сензор, инсталиран на този етап, осигурява ключова защита от първа линия за контрол на качеството, като проверява дали приготвеният разтвор е с правилната концентрация, преди дори да бъде изпратен към дозиращата система. Това проактивно измерване може незабавно да открие грешки от неправилно ръчно разреждане, вариации в твърдия уреен изходен материал или използването на замърсена вода, предотвратявайки разпространението на тези проблеми надолу по веригата и компрометирането на целия процес. Мониторингът на концентрацията в резервоара за съхранение също така предоставя ценен инструмент за управление на запасите, осигурявайки постоянно и готово снабдяване с правилно формулиран реагент.
Мониторинг на инжекционните и дозиращите линии
За да се осигури истински затворен контур за управление, в линията за впръскване или дозиране под високо налягане, точно преди инжекционните дюзи, трябва да се монтира измервател на концентрацията на урея. Това разположение осигурява най-директното и точно измерване на реагента, влизащ в системата, в реално време. Тези данни в реално време са основният вход за усъвършенствани стратегии за управление, които непрекъснато регулират скоростта на впръскване въз основа на измерените нива на NOx в димните газове, температурата на катализатора и други работни параметри.
Докато някои системи за управление заключават проблеми от колебанията на налягането в дозиращата линия, директното, непрекъснато измерване на концентрацията осигурява по-стабилен и надежден сигнал. То може проактивно да открива повреди на помпата, частични запушвания или ситуация на свръх/недозиране, което позволява бърза, автоматизирана реакция, преди да бъде компрометирана ефективността на системата за намаляване на NOx. Този подход преминава от модел на реактивна поддръжка към проактивен, прогнозен.
Корелацията с амонячното изтичане
Стойността на сензора за концентрация на урея се простира далеч отвъд единична точка от данни. Чрез осигуряване на стабилен и надежден поток от данни, сензорът позволява на системата за управление прецизно да управлява скоростта на инжектиране на реагента, като гарантира поддържането на оптимално стехиометрично съотношение. Тази прецизност е пряко свързана с минимизиране на изтичането на амоняк. Събитие на предозиране може да бъде предотвратено в реално време, намалявайки както разхищението на реагент, така и въздействието върху околната среда от емисиите на нереагиралия амоняк.
Стойност за клиентите
- Подобрено намаляване на NOx и съответствие с регулаторните изисквания;
- Намаляване на разхода на реагенти и оперативните разходи
- Максимизиране на времето за непрекъсната работа и минимизиране на разходите за поддръжка
