Mesura de la concentració d'urea en processos de desnitrificació
Les estrictes regulacions de qualitat de l'aire a tot el món exigeixen que les instal·lacions industrials controlin les emissions d'òxid de nitrogen (NOx). La urea, una substància segura i estable, s'utilitza habitualment en sistemes de desnitrificació per reduir els NOx. La clau és equilibrar la quantitat d'urea injectada amb els nivells de NOx en temps real als gasos de combustió per aconseguir la reducció de NOx desitjada sense problemes.
ULa dosificació insuficient no aconsegueix reduir prou els NOx, cosa que comporta el risc d'incompliment de les normatives. La dosificació excessiva malgasta reactiu, augmenta els costos i provoca un "lliscament d'amoníac", és a dir, amoníac no reaccionat que s'escapa a l'atmosfera. El lliscament d'amoníac és costós, perjudicial per al medi ambient i pot formar sals enganxoses com el bisulfat d'amoni i el sulfat d'amoni, que embruten els equips, redueixen l'eficiència i causen danys.
Reptes del monitoratge en línia de la urea
Incrustació, cristal·lització i corrosió
Incrustacionsés un problema persistent, sobretot quan s'utilitza aigua dura per diluir la urea sòlida. Els minerals de l'aigua dura poden precipitar fora de la solució, provocant incrustacions i obstrucció de components crítics, inclosos els broquets d'injecció i els sensors. Aquest fenomen pot causar mesures inexactes i requerir un manteniment i una neteja freqüents i costosos, cosa que redueix significativament el temps de funcionament del sistema.
Cristal·litzacióés probable que es produeixi a baixes temperatures d'escapament (normalment per sota de 200-250 °C) i en superfícies on la solució d'urea impacta contra les parets de la canonada, formant una pel·lícula. Una pel·lícula més gruixuda, sovint causada per un augment del volum de polvorització o de la mida de les gotes, dificulta que les molècules d'urea s'evaporin completament, cosa que provoca la formació de cristalls. Aquest procés és una de les principals causes de bloqueig del sensor i del broquet.
Thenaturalesa corrosivade la solució d'urea en si mateixa representa una amenaça important per a la instrumentació. La síntesi d'urea implica la formació de carbamat d'amoni, un intermediari altament corrosiu que pot degradar ràpidament els materials convencionals, provocant fallades catastròfiques dels equips. Per tant, la selecció dels materials d'instrumentació ha de ser una consideració primordial, ja que els components estàndard poden quedar inoperatius i requerir una substitució constant en aquest entorn agressiu.
Tens preguntes sobre l'optimització dels processos de producció?
Influència de les condicions dinàmiques del procés en la mesura
Les propietats físiques del fluid en si introdueixen complexitats per a una mesura precisa. La densitat d'una solució aquosa és molt sensible tant a la temperatura com a la pressió. Fins i tot petites variacions de temperatura poden influir significativament en la concentració de nitrogen d'urea mesurada. Les lectures poden variar àmpliament i proporcionar dades inexactes al sistema de control sense una compensació de temperatura adequada. Aquesta variabilitat destaca la necessitat crítica d'un sensor de concentració d'urea que incorpori una compensació de temperatura en temps real per corregir aquestes fluctuacions del procés.
De la mateixa manera, factors com la velocitat del flux, la viscositat i la presència de bombolles d'aire arrossegades poden introduir una inestabilitat i errors de mesura significatius, cosa que exigeix un disseny de sensor que sigui inherentment robust i fiable en condicions operatives dinàmiques.
La solució Lonnmeter: mesurador de concentració d'urea
Principi de funcionament del sensor de concentració d'urea
El mesurador de concentració d'urea en procés és un sensor en línia que s'aplica a la mesura contínua de concentració o densitat de líquids binaris en canonades, tancs i altres recipients. La freqüència ressonant d'un diapasó vibrant canvia en proporció inversa directa a la massa i la densitat del fluid que l'envolta. El sensor consisteix en una forquilla en forma d'U que s'acciona electrònicament per vibrar a una freqüència ressonant precisa. Quan aquesta forquilla s'immergeix en un fluid, la massa del fluid s'afegeix a la massa efectiva de la forquilla, fent que la seva freqüència de vibració disminueixi. L'electrònica avançada del sensor controla contínuament aquest canvi de freqüència. En correlacionar aquest canvi de freqüència amb una corba de calibratge preprogramada, l'instrument pot proporcionar una mesura precisa i repetible de la densitat del fluid.
La veritable innovació rau en la transformació d'una lectura de densitat bàsica a un valor de concentració funcional. El Lonnmeter aconsegueix això integrant un sensor de temperatura d'alta precisió directament a la sonda. Aquest sensor proporciona dades de temperatura en temps real a la unitat de processament interna, que després aplica un sofisticat algoritme de compensació de temperatura. Aquest procés corregeix la lectura de densitat a una temperatura de referència estàndard, minimitzant els efectes de les fluctuacions de la temperatura del procés. Aquest valor de densitat corregit es converteix en una concentració específica, com ara un percentatge en pes. Aquest procés de dos passos (mesura d'una propietat física (densitat) seguida d'una transformació mitjançant una corba de calibratge i compensació de temperatura) és la clau per proporcionar una mesura precisa i fiable de la concentració d'urea.
El disseny inherent del sensor de diapasó proporciona un avantatge profund en l'entorn de desnitrificació més exigent. Sense orificis petits, canals estrets ni diafragmes delicats, el sensor és naturalment resistent a l'incrustació i la cristal·lització que afecten altres tecnologies. La seva estructura robusta i oberta permet que el fluid flueixi lliurement al voltant de les pues vibrants, minimitzant la possibilitat que s'acumulin dipòsits minerals o cristalls d'urea i comprometin la mesura.
Més informació sobre els densímetres
Dissenyat per a l'entorn de desnitrificació
Reconeixent les condicions extremes d'una planta de desnitrificació, Lonnmeter ha dissenyat els seus sensors tenint en compte la ciència dels materials. Els components principals humits de l'instrument estan construïts amb materials robustos com l'acer inoxidable 316, que proporciona un alt grau de resistència a la corrosió química, especialment a causa de substàncies altament agressives com el carbamat d'amoni. Els materials resistents a la corrosió allarguen la vida útil de l'instrument de mesura de concentració, els intervals de manteniment i redueixen el temps d'inactivitat no programat.
El sensor de temperatura integrat i els sofisticats algoritmes compensen les variacions de temperatura, garantint una lectura estable i fiable independentment de les fluctuacions del fluid de procés.
Integració i connectivitat sense fissures
La sortida de bucle de corrent de 4-20 mA del Lonnmeter s'integra fàcilment amb sistemes PLC o DCS perquè:
- Cablejat simple:Com a transmissor de dos cables, utilitza un parell de cables tant per a la transmissió d'alimentació com per al senyal, cosa que redueix la complexitat.
- Senyal fiable:El senyal de 4-20 mA és immune a les caigudes de tensió a llargues distàncies i resistent al soroll elèctric i a les interferències electromagnètiques.
- Escala lineal:Per a un rang de concentració de 0-100%, 4 mA correspon al 0% i 20 mA al 100%, cosa que permet un escalat senzill en el sistema de control.
- Segur i estable:Una connexió a terra adequada de la carcassa del sensor garanteix la precisió del senyal i la seguretat elèctrica, millorant la compatibilitat amb els sistemes industrials.
Col·locacions òptimes i avantatges pràctics
La implementació eficaç d'un sensor de concentració d'urea és més que una simple mesura precisa; es tracta d'una col·locació estratègica per maximitzar el benefici operatiu.
La fase de preparació i emmagatzematge de la solució d'urea
El primer i més lògic punt per al desplegament de sensors és a l'inici del procés de desnitrificació: els tancs de preparació i emmagatzematge de la solució d'urea. Un sensor instal·lat en aquesta etapa proporciona una defensa crucial de primera línia per al control de qualitat, verificant que la solució preparada tingui la concentració correcta abans que s'enviï al sistema de dosificació. Aquesta mesura proactiva pot detectar immediatament errors per dilució manual incorrecta, variacions en la matèria primera sòlida d'urea o l'ús d'aigua contaminada, evitant que aquests problemes es propaguin més avall i comprometin tot el procés. El control de la concentració al tanc d'emmagatzematge també proporciona una valuosa eina de gestió d'inventari, garantint un subministrament constant i llest de reactiu correctament formulat.
Monitorització de les línies d'injecció i dosificació
Per permetre un veritable control de circuit tancat, s'ha d'instal·lar un mesurador de concentració d'urea a la línia d'injecció o dosificació d'alta pressió just abans dels broquets d'injecció. Aquesta ubicació proporciona la mesura més directa i precisa del reactiu que entra al sistema en temps real. Aquestes dades en directe són l'entrada fonamental per a estratègies de control avançades que ajusten contínuament la velocitat d'injecció en funció dels nivells de NOx dels gasos de combustió mesurats, la temperatura del catalitzador i altres paràmetres de funcionament.
Mentre que alguns sistemes de control dedueixen problemes de les fluctuacions de pressió a la línia de dosificació, una mesura directa i contínua de la concentració proporciona un senyal més robust i fiable. Pot detectar proactivament fallades de la bomba, bloquejos parcials o una situació de sobredosificació/infradosificació, permetent una resposta ràpida i automatitzada abans que el rendiment de reducció de NOx del sistema es vegi compromès. Aquest enfocament fa que la planta passi d'un model de manteniment reactiu a un de proactiu i predictiu.
La correlació amb el lliscament d'amoníac
El valor del sensor de concentració d'urea va molt més enllà d'un únic punt de dades. En proporcionar un flux de dades estable i fiable, el sensor permet que el sistema de control gestioni amb precisió la velocitat d'injecció del reactiu, garantint que es mantingui la relació estequiomètrica òptima. Aquesta precisió està directament correlacionada amb la minimització del lliscament d'amoníac. Es pot prevenir un esdeveniment de sobredosi en temps real, reduint tant el malbaratament de reactius com l'impacte ambiental de les emissions d'amoníac no reaccionades.
Valor per als clients
- Millora de la reducció de NOx i del compliment normatiu;
- Reducció del consum de reactius i dels costos operatius
- Maximitzar el temps de funcionament i minimitzar les càrregues de manteniment
