Μέτρηση συγκέντρωσης ουρίας σε διεργασίες απονίτρωσης

Οι αυστηροί κανονισμοί για την ποιότητα του αέρα παγκοσμίως απαιτούν από τις βιομηχανικές εγκαταστάσεις να ελέγχουν τις εκπομπές οξειδίων του αζώτου (NOx). Η ουρία, μια ασφαλής και σταθερή ουσία, χρησιμοποιείται συνήθως σε συστήματα απονίτρωσης για τη μείωση των NOx. Το κλειδί είναι η εξισορρόπηση της ποσότητας ουρίας που εγχέεται με τα επίπεδα NOx σε πραγματικό χρόνο στα καυσαέρια, ώστε να επιτευχθεί η επιθυμητή μείωση των NOx χωρίς προβλήματα.

UΗ υποδοσολογία δεν μειώνει επαρκώς τα NOx, με αποτέλεσμα να υπάρχει κίνδυνος μη συμμόρφωσης με τους κανονισμούς. Η υπερδοσολογία σπαταλά αντιδραστήριο, αυξάνει το κόστος και προκαλεί «διαρροή αμμωνίας» — μη αντιδράσασα αμμωνία που διαφεύγει στην ατμόσφαιρα. Η διαρροή αμμωνίας είναι δαπανηρή, επιβλαβής για το περιβάλλον και μπορεί να σχηματίσει κολλώδη άλατα όπως όξινο θειικό αμμώνιο και θειικό αμμώνιο, τα οποία μολύνουν τον εξοπλισμό, μειώνουν την απόδοση και προκαλούν ζημιές.

Δείτε περισσότερες εφαρμογές

Προκλήσεις της ηλεκτρονικής παρακολούθησης ουρίας

Ρύπανση, Κρυστάλλωση και Διάβρωση

Ρύπανσηαποτελεί ένα επίμονο πρόβλημα, ιδιαίτερα όταν χρησιμοποιείται σκληρό νερό για την αραίωση της στερεάς πρώτης ύλης ουρίας. Τα μέταλλα στο σκληρό νερό μπορούν να καθιζάνουν από το διάλυμα, οδηγώντας σε αποβάθρωση και απόφραξη κρίσιμων εξαρτημάτων, συμπεριλαμβανομένων των ακροφυσίων ψεκασμού και των αισθητήρων. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να προκαλέσει ανακριβείς μετρήσεις και να απαιτήσει συχνή, δαπανηρή συντήρηση και καθαρισμό, μειώνοντας σημαντικά τον χρόνο λειτουργίας του συστήματος.

Αποκρυστάλλωσηείναι πιθανό να εμφανιστεί σε χαμηλές θερμοκρασίες καυσαερίων (συνήθως κάτω από 200-250∘C) και σε επιφάνειες όπου το διάλυμα ουρίας προσκρούει στα τοιχώματα των σωλήνων, σχηματίζοντας μια μεμβράνη. Μια παχύτερη μεμβράνη, που συχνά προκαλείται από την αύξηση του όγκου ψεκασμού ή του μεγέθους των σταγονιδίων, δυσκολεύει την πλήρη εξάτμιση των μορίων ουρίας, οδηγώντας σε σχηματισμό κρυστάλλων. Αυτή η διαδικασία είναι μια κύρια αιτία απόφραξης του αισθητήρα και του ακροφυσίου.

Theδιαβρωτική φύσητου ίδιου του διαλύματος ουρίας αποτελεί σημαντική απειλή για τα όργανα. Η σύνθεση ουρίας περιλαμβάνει τον σχηματισμό καρβαμιδικού αμμωνίου, ενός εξαιρετικά διαβρωτικού ενδιάμεσου που μπορεί να αποικοδομήσει γρήγορα τα συμβατικά υλικά, οδηγώντας σε καταστροφική βλάβη του εξοπλισμού. Η επιλογή των υλικών των οργάνων πρέπει επομένως να αποτελεί πρωταρχική μέριμνα, καθώς τα τυπικά εξαρτήματα μπορούν να καταστούν αδρανή και να απαιτούν συνεχή αντικατάσταση σε αυτό το επιθετικό περιβάλλον.

Έχετε ερωτήσεις σχετικά με τη βελτιστοποίηση των διαδικασιών παραγωγής;

Επικοινωνία με Μηχανικούς

Επίδραση των Δυναμικών Συνθηκών Διεργασίας στη Μέτρηση

Οι φυσικές ιδιότητες του ίδιου του ρευστού εισάγουν πολυπλοκότητες για την ακριβή μέτρηση. Η πυκνότητα ενός υδατικού διαλύματος είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη τόσο στη θερμοκρασία όσο και στην πίεση. Ακόμη και μικρές διακυμάνσεις στη θερμοκρασία μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τη μετρούμενη συγκέντρωση αζώτου ουρίας. Οι μετρήσεις μπορεί να παρουσιάζουν μεγάλη απόκλιση και να παρέχουν ανακριβή δεδομένα στο σύστημα ελέγχου χωρίς κατάλληλη αντιστάθμιση θερμοκρασίας. Αυτή η μεταβλητότητα υπογραμμίζει την κρίσιμη ανάγκη για έναν αισθητήρα συγκέντρωσης ουρίας που ενσωματώνει αντιστάθμιση θερμοκρασίας σε πραγματικό χρόνο για τη διόρθωση αυτών των διακυμάνσεων της διεργασίας.

Ομοίως, παράγοντες όπως η ταχύτητα ροής, το ιξώδες και η παρουσία παρασυρόμενων φυσαλίδων αέρα μπορούν να προκαλέσουν σημαντική αστάθεια και σφάλματα μέτρησης, απαιτώντας ένα σχεδιασμό αισθητήρα που είναι εγγενώς στιβαρός και αξιόπιστος υπό δυναμικές συνθήκες λειτουργίας.

Η Λύση του Lonnmeter: Μετρητής Συγκέντρωσης Ουρίας

Αρχή λειτουργίας του αισθητήρα συγκέντρωσης ουρίας

Ο μετρητής συγκέντρωσης ουρίας κατά τη διάρκεια της διεργασίας είναι ένας ενσωματωμένος αισθητήρας που εφαρμόζεται στη συνεχή μέτρηση συγκέντρωσης ή πυκνότητας δυαδικών υγρών σε αγωγούς, δεξαμενές και άλλα δοχεία. Η συχνότητα συντονισμού ενός δονούμενου διαπασών αλλάζει σε άμεση αντιστρόφως ανάλογη με τη μάζα και την πυκνότητα του υγρού που τον περιβάλλει. Ο αισθητήρας αποτελείται από ένα διαπασών σχήματος U που οδηγείται ηλεκτρονικά ώστε να δονείται σε μια ακριβή συχνότητα συντονισμού. Όταν αυτό το διαπασών βυθίζεται σε ένα υγρό, η μάζα του υγρού προστίθεται στην ενεργό μάζα του διαπασών, προκαλώντας μείωση της συχνότητας δόνησης. Τα προηγμένα ηλεκτρονικά του αισθητήρα παρακολουθούν συνεχώς αυτήν τη μετατόπιση συχνότητας. Συσχετίζοντας αυτήν τη μετατόπιση συχνότητας με μια προγραμματισμένη καμπύλη βαθμονόμησης, το όργανο μπορεί να παρέχει μια ακριβή και επαναλήψιμη μέτρηση της πυκνότητας του υγρού.

Η πραγματική καινοτομία έγκειται στον μετασχηματισμό από μια βασική ένδειξη πυκνότητας σε μια λειτουργική τιμή συγκέντρωσης. Το Lonnmeter το επιτυγχάνει αυτό ενσωματώνοντας έναν αισθητήρα θερμοκρασίας υψηλής ακρίβειας απευθείας στον αισθητήρα. Αυτός ο αισθητήρας παρέχει δεδομένα θερμοκρασίας σε πραγματικό χρόνο στην εσωτερική μονάδα επεξεργασίας, η οποία στη συνέχεια εφαρμόζει έναν εξελιγμένο αλγόριθμο αντιστάθμισης θερμοκρασίας. Αυτή η διαδικασία διορθώνει την ένδειξη πυκνότητας πίσω σε μια τυπική θερμοκρασία αναφοράς, ελαχιστοποιώντας τις επιπτώσεις των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας της διεργασίας. Αυτή η διορθωμένη τιμή πυκνότητας μετατρέπεται στη συνέχεια σε μια συγκεκριμένη συγκέντρωση, όπως ένα ποσοστό κατά βάρος. Αυτή η διαδικασία δύο βημάτων - μέτρηση μιας φυσικής ιδιότητας (πυκνότητα) ακολουθούμενη από έναν μετασχηματισμό μέσω μιας καμπύλης βαθμονόμησης και αντιστάθμισης θερμοκρασίας - είναι το κλειδί για την παροχή ακριβούς και αξιόπιστης μέτρησης συγκέντρωσης ουρίας.

Ο εγγενής σχεδιασμός του αισθητήρα διαπασών παρέχει ένα σημαντικό πλεονέκτημα στο απαιτητικό περιβάλλον απονίτρωσης. Χωρίς μικρά στόμια, στενά κανάλια ή ευαίσθητα διαφράγματα, ο αισθητήρας είναι φυσικά ανθεκτικός στη ρύπανση και την κρυστάλλωση που μαστίζουν άλλες τεχνολογίες. Η στιβαρή, ανοιχτή δομή του επιτρέπει στο υγρό να ρέει ελεύθερα γύρω από τα δονούμενα δόντια, ελαχιστοποιώντας την πιθανότητα συσσώρευσης ορυκτών αποθέσεων ή κρυστάλλων ουρίας και να θέσουν σε κίνδυνο τη μέτρηση.

Μάθετε περισσότερα για τους μετρητές πυκνότητας

Μη πυρηνικός μετρητής πυκνότητας πολτού

Μετρητής Χημικής Συγκέντρωσης

Μετρητής συγκέντρωσης H₂O₂ σε σειρά

Μετρητής συγκέντρωσης αιθανόλης σε απευθείας σύνδεση 2

Μετρητής συγκέντρωσης αιθανόλης στο διαδίκτυο

Σχεδιασμένο για το περιβάλλον απονίτρωσης

Αναγνωρίζοντας τις ακραίες συνθήκες μιας μονάδας απονίτρωσης, η Lonnmeter έχει σχεδιάσει τους αισθητήρες της με την επιστήμη των υλικών στην πρώτη γραμμή. Τα κύρια εξαρτήματα του οργάνου που διαβρέχονται είναι κατασκευασμένα από ανθεκτικά υλικά όπως ο ανοξείδωτος χάλυβας 316, παρέχοντας υψηλό βαθμό αντοχής στη χημική διάβρωση, ιδιαίτερα από εξαιρετικά επιθετικές ουσίες όπως το καρβαμιδικό αμμώνιο. Τα υλικά που είναι ανθεκτικά στη διάβρωση παρατείνουν το προσδόκιμο ζωής του οργάνου μέτρησης συγκέντρωσης, τα διαστήματα συντήρησης και τη μείωση του μη προγραμματισμένου χρόνου διακοπής λειτουργίας.

Ο ενσωματωμένος αισθητήρας θερμοκρασίας και οι εξελιγμένοι αλγόριθμοι αντισταθμίζουν τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, εξασφαλίζοντας μια σταθερή και αξιόπιστη ένδειξη ανεξάρτητα από τις διακυμάνσεις στο υγρό διεργασίας.

Απρόσκοπτη ενσωμάτωση και συνδεσιμότητα

Η έξοδος βρόχου ρεύματος 4-20mA του Lonnmeter ενσωματώνεται εύκολα με συστήματα PLC ή DCS επειδή:

Απλή καλωδίωση:Ως πομπός δύο καλωδίων, χρησιμοποιεί ένα ζεύγος καλωδίων τόσο για τη μετάδοση ισχύος όσο και για το σήμα, μειώνοντας την πολυπλοκότητα.

Αξιόπιστο σήμα:Το σήμα 4-20mA είναι ανθεκτικό σε πτώσεις τάσης σε μεγάλες αποστάσεις και ανθεκτικό στον ηλεκτρικό θόρυβο και τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές.

Γραμμική Κλιμάκωση:Για εύρος συγκέντρωσης 0-100%, τα 4mA αντιστοιχούν σε 0% και τα 20mA σε 100%, επιτρέποντας απλή κλιμάκωση στο σύστημα ελέγχου.

Ασφαλές και σταθερό:Η σωστή γείωση του περιβλήματος του αισθητήρα διασφαλίζει την ακρίβεια του σήματος και την ηλεκτρική ασφάλεια, ενισχύοντας τη συμβατότητα με τα βιομηχανικά συστήματα.

Βέλτιστες Τοποθετήσεις και Πρακτικά Πλεονεκτήματα

Η αποτελεσματική εφαρμογή ενός αισθητήρα συγκέντρωσης ουρίας δεν αφορά μόνο την ακριβή μέτρηση, αλλά και τη στρατηγική τοποθέτηση για τη μεγιστοποίηση του λειτουργικού οφέλους.

Το στάδιο προετοιμασίας και αποθήκευσης διαλύματος ουρίας

Το πρώτο και πιο λογικό σημείο για την ανάπτυξη αισθητήρων είναι στην αρχή της διαδικασίας απονίτρωσης: οι δεξαμενές προετοιμασίας και αποθήκευσης διαλύματος ουρίας. Ένας αισθητήρας που εγκαθίσταται σε αυτό το στάδιο παρέχει μια κρίσιμη άμυνα πρώτης γραμμής για τον ποιοτικό έλεγχο, επαληθεύοντας ότι το παρασκευασμένο διάλυμα έχει τη σωστή συγκέντρωση πριν καν σταλεί στο σύστημα δοσολογίας. Αυτή η προληπτική μέτρηση μπορεί να ανιχνεύσει άμεσα σφάλματα από λανθασμένη χειροκίνητη αραίωση, διακυμάνσεις στην στερεά πρώτη ύλη ουρίας ή τη χρήση μολυσμένου νερού, αποτρέποντας την εξάπλωση αυτών των προβλημάτων κατάντη και την υπονόμευση ολόκληρης της διαδικασίας. Η παρακολούθηση της συγκέντρωσης στη δεξαμενή αποθήκευσης παρέχει επίσης ένα πολύτιμο εργαλείο διαχείρισης αποθεμάτων, διασφαλίζοντας μια συνεπή και έτοιμη προμήθεια σωστά διαμορφωμένου αντιδραστηρίου.

Παρακολούθηση των γραμμών ένεσης και δοσολογίας

Για να καταστεί δυνατός ο πραγματικός έλεγχος κλειστού βρόχου, θα πρέπει να εγκατασταθεί ένας μετρητής συγκέντρωσης ουρίας στη γραμμή έγχυσης ή δοσολογίας υψηλής πίεσης ακριβώς πριν από τα ακροφύσια έγχυσης. Αυτή η τοποθέτηση παρέχει την πιο άμεση και ακριβή μέτρηση του αντιδραστηρίου που εισέρχεται στο σύστημα σε πραγματικό χρόνο. Αυτά τα ζωντανά δεδομένα αποτελούν τη βασική είσοδο για προηγμένες στρατηγικές ελέγχου που προσαρμόζουν συνεχώς τον ρυθμό έγχυσης με βάση τα μετρούμενα επίπεδα NOx των καυσαερίων, τη θερμοκρασία του καταλύτη και άλλες παραμέτρους λειτουργίας.

Ενώ ορισμένα συστήματα ελέγχου συμπεραίνουν προβλήματα από τις διακυμάνσεις της πίεσης στη γραμμή δοσολογίας, μια άμεση, συνεχής μέτρηση συγκέντρωσης παρέχει ένα πιο ισχυρό και αξιόπιστο σήμα. Μπορεί να ανιχνεύσει προληπτικά σφάλματα αντλίας, μερικά μπλοκαρίσματα ή μια κατάσταση υπερβολικής/υποδοσολογίας, επιτρέποντας μια γρήγορη, αυτοματοποιημένη απόκριση πριν τεθεί σε κίνδυνο η απόδοση μείωσης των NOx του συστήματος. Αυτή η προσέγγιση μετακινεί τη μονάδα από ένα μοντέλο αντιδραστικής συντήρησης σε ένα προληπτικό, προγνωστικό.

Η συσχέτιση με την ολίσθηση αμμωνίας

Η αξία του αισθητήρα συγκέντρωσης ουρίας εκτείνεται πολύ πέρα από ένα μόνο σημείο δεδομένων. Παρέχοντας μια σταθερή και αξιόπιστη ροή δεδομένων, ο αισθητήρας επιτρέπει στο σύστημα ελέγχου να διαχειρίζεται με ακρίβεια τον ρυθμό έγχυσης αντιδραστηρίου, διασφαλίζοντας τη διατήρηση της βέλτιστης στοιχειομετρικής αναλογίας. Αυτή η ακρίβεια συσχετίζεται άμεσα με την ελαχιστοποίηση της ολίσθησης αμμωνίας. Ένα συμβάν υπερδοσολογίας μπορεί να αποτραπεί σε πραγματικό χρόνο, μειώνοντας τόσο τα απόβλητα αντιδραστηρίων όσο και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις των εκπομπών αμμωνίας που δεν έχουν αντιδράσει.