اندازهگیری غلظت اوره در فرآیندهای نیتراتزدایی
مقررات سختگیرانه کیفیت هوا در سراسر جهان، تأسیسات صنعتی را ملزم به کنترل انتشار اکسید نیتروژن (NOx) میکند. اوره، یک ماده ایمن و پایدار، معمولاً در سیستمهای نیتراتزدایی برای کاهش NOx استفاده میشود. نکته کلیدی، متعادل کردن مقدار اوره تزریق شده با سطح NOx در گاز دودکش در زمان واقعی است تا به کاهش مطلوب NOx بدون مشکل دست یابیم.
Uدوز پایین نمیتواند NOx را به اندازه کافی کاهش دهد و خطر عدم رعایت مقررات را به همراه دارد. دوز بیش از حد، معرف را هدر میدهد، هزینهها را افزایش میدهد و باعث "لغزش آمونیاک" میشود - آمونیاک واکنش نداده به جو آزاد میشود. لغزش آمونیاک پرهزینه و از نظر زیستمحیطی مضر است و میتواند نمکهای چسبندهای مانند بیسولفات آمونیوم و سولفات آمونیوم تشکیل دهد که تجهیزات را آلوده میکند، راندمان را کاهش میدهد و باعث آسیب میشود.
چالشهای پایش آنلاین اوره
رسوب، کریستالیزاسیون و خوردگی
رسوب گذارییک مشکل همیشگی است، به خصوص زمانی که از آب سخت برای رقیق کردن خوراک جامد اوره استفاده میشود. مواد معدنی موجود در آب سخت میتوانند از محلول رسوب کنند و منجر به رسوبگذاری و گرفتگی اجزای حیاتی، از جمله نازلهای تزریق و حسگرها شوند. این پدیده میتواند باعث اندازهگیریهای نادرست و نیاز به نگهداری و تمیزکاری مکرر و پرهزینه شود و به طور قابل توجهی زمان کارکرد سیستم را کاهش دهد.
تبلوراحتمالاً در دماهای پایین اگزوز (معمولاً زیر 200 تا 250 درجه سانتیگراد) و روی سطوحی که محلول اوره به دیوارههای لوله برخورد میکند و یک لایه نازک تشکیل میدهد، رخ میدهد. یک لایه ضخیمتر، که اغلب در اثر افزایش حجم اسپری یا اندازه قطرات ایجاد میشود، تبخیر کامل مولکولهای اوره را دشوارتر میکند و منجر به تشکیل کریستال میشود. این فرآیند علت اصلی انسداد سنسور و نازل است.
Theماهیت خورندهخودِ محلول اوره تهدیدی جدی برای تجهیزات ابزار دقیق محسوب میشود. سنتز اوره شامل تشکیل کاربامات آمونیوم است، یک واسطه بسیار خورنده که میتواند به سرعت مواد معمولی را تخریب کند و منجر به خرابی فاجعهبار تجهیزات شود. بنابراین، انتخاب مواد ابزار دقیق باید از ملاحظات اولیه باشد، زیرا اجزای استاندارد میتوانند در این محیط تهاجمی غیرفعال شوند و نیاز به تعویض مداوم داشته باشند.
در مورد بهینهسازی فرآیندهای تولید سوالی دارید؟
تأثیر شرایط فرآیند پویا بر اندازهگیری
خواص فیزیکی سیال، خود پیچیدگیهایی را برای اندازهگیری دقیق ایجاد میکند. چگالی یک محلول آبی به دما و فشار بسیار حساس است. حتی تغییرات جزئی در دما میتواند به طور قابل توجهی بر غلظت نیتروژن اوره اندازهگیری شده تأثیر بگذارد. مقادیر خوانده شده ممکن است به طور گسترده تغییر کنند و بدون جبران دمای مناسب، دادههای نادرستی را به سیستم کنترل ارائه دهند. این تغییرپذیری، نیاز حیاتی به یک حسگر غلظت اوره را که شامل جبران دمایی در زمان واقعی برای اصلاح این نوسانات فرآیند باشد، برجسته میکند.
به طور مشابه، عواملی مانند سرعت جریان، ویسکوزیته و وجود حبابهای هوای محبوس میتوانند ناپایداری و خطاهای اندازهگیری قابل توجهی ایجاد کنند و نیاز به طراحی حسگری دارند که ذاتاً در شرایط عملیاتی پویا مقاوم و قابل اعتماد باشد.
راه حل لون متر: دستگاه سنجش غلظت اوره
اصول کار سنسور غلظت اوره
دستگاه اندازهگیری غلظت اوره در حین فرآیند، یک حسگر درون خطی است که برای اندازهگیری مداوم غلظت یا چگالی مایعات دوتایی در خطوط لوله، مخازن و سایر مخازن به کار میرود. فرکانس رزونانس یک چنگال تنظیم ارتعاشی با نسبت معکوس مستقیم با جرم و چگالی سیال اطراف آن تغییر میکند. این حسگر از یک چنگال U شکل تشکیل شده است که به صورت الکترونیکی هدایت میشود تا با فرکانس رزونانس دقیقی ارتعاش کند. هنگامی که این چنگال در یک سیال غوطهور میشود، جرم سیال به جرم مؤثر چنگال اضافه میشود و باعث کاهش فرکانس ارتعاش آن میشود. قطعات الکترونیکی پیشرفته حسگر به طور مداوم این تغییر فرکانس را رصد میکنند. با مرتبط کردن این تغییر فرکانس با یک منحنی کالیبراسیون از پیش برنامهریزی شده، این دستگاه میتواند اندازهگیری دقیق و تکرارپذیری از چگالی سیال ارائه دهد.
نوآوری واقعی در تبدیل از یک قرائت چگالی پایه به یک مقدار غلظت عملکردی نهفته است. لونمتر با ادغام مستقیم یک حسگر دمایی با دقت بالا در پروب، به این مهم دست مییابد. این حسگر دادههای دمایی را به صورت بلادرنگ به واحد پردازش داخلی ارائه میدهد که سپس یک الگوریتم جبران دمایی پیچیده اعمال میکند. این فرآیند، قرائت چگالی را به دمای مرجع استاندارد اصلاح میکند و اثرات نوسانات دمایی فرآیند را به حداقل میرساند. سپس این مقدار چگالی اصلاحشده به یک غلظت خاص، مانند درصد وزنی، تبدیل میشود. این فرآیند دو مرحلهای - اندازهگیری یک ویژگی فیزیکی (چگالی) و به دنبال آن تبدیل از طریق منحنی کالیبراسیون و جبران دما - کلید ارائه اندازهگیری دقیق و قابل اعتماد غلظت اوره است.
طراحی ذاتی حسگر چنگال تنظیم، مزیت عمیقی را در محیط چالشبرانگیز نیتراتزدایی فراهم میکند. این حسگر بدون روزنههای کوچک، کانالهای باریک یا دیافراگمهای ظریف، به طور طبیعی در برابر رسوب و کریستالیزاسیون که سایر فناوریها را آزار میدهد، مقاوم است. ساختار باز و مقاوم آن اجازه میدهد تا سیال آزادانه در اطراف دندانههای مرتعش جریان یابد و احتمال تجمع رسوبات معدنی یا کریستالهای اوره و ایجاد اختلال در اندازهگیری را به حداقل میرساند.
درباره چگالی سنج های بیشتر بدانید
مهندسی شده برای محیط نیتراتزدایی
شرکت Lonnmeter با درک شرایط سخت یک کارخانه نیتراتزدایی، حسگرهای خود را با تکیه بر علم مواد مهندسی کرده است. اجزای اصلی مرطوب این دستگاه از مواد مقاومی مانند فولاد ضد زنگ 316 ساخته شدهاند که مقاومت بالایی در برابر خوردگی شیمیایی، به ویژه در برابر مواد بسیار خورنده مانند کاربامات آمونیوم، ارائه میدهند. مواد مقاوم در برابر خوردگی، طول عمر دستگاه اندازهگیری غلظت، فواصل تعمیر و نگهداری و کاهش زمان از کارافتادگی برنامهریزی نشده را افزایش میدهند.
سنسور دمای یکپارچه و الگوریتمهای پیچیده، تغییرات دما را جبران میکنند و صرف نظر از نوسانات سیال فرآیند، خوانش پایدار و قابل اعتمادی را تضمین میکنند.
ادغام و اتصال یکپارچه
خروجی حلقه جریان 4-20 میلیآمپر Lonnmeter به راحتی با سیستمهای PLC یا DCS ادغام میشود زیرا:
- سیم کشی ساده:به عنوان یک فرستنده دو سیمه، از یک جفت سیم برای انتقال برق و سیگنال استفاده میکند و پیچیدگی را کاهش میدهد.
- سیگنال قابل اعتماد:سیگنال ۴-۲۰ میلیآمپر در برابر افت ولتاژ در فواصل طولانی مقاوم است و در برابر نویز الکتریکی و تداخل الکترومغناطیسی مقاوم است.
- مقیاسبندی خطی:برای محدوده غلظت ۰ تا ۱۰۰٪، ۴ میلیآمپر معادل ۰٪ و ۲۰ میلیآمپر معادل ۱۰۰٪ است که امکان مقیاسبندی ساده در سیستم کنترل را فراهم میکند.
- ایمن و پایدار:اتصال صحیح بدنه سنسور به زمین، دقت سیگنال و ایمنی الکتریکی را تضمین میکند و سازگاری با سیستمهای صنعتی را افزایش میدهد.
مکانهای بهینه و مزایای عملی
پیادهسازی مؤثر حسگر غلظت اوره چیزی بیش از اندازهگیری دقیق است؛ این موضوع به قرارگیری استراتژیک آن برای به حداکثر رساندن مزایای عملیاتی مربوط میشود.
مرحله آمادهسازی و ذخیرهسازی محلول اوره
اولین و منطقیترین نقطه برای استقرار حسگر، در ابتدای فرآیند نیتراتزدایی است: مخازن آمادهسازی و ذخیرهسازی محلول اوره. حسگری که در این مرحله نصب میشود، یک خط دفاعی مهم برای کنترل کیفیت فراهم میکند و قبل از ارسال محلول آمادهشده به سیستم دوزینگ، غلظت صحیح آن را تأیید میکند. این اندازهگیری پیشگیرانه میتواند بلافاصله خطاهای ناشی از رقیقسازی دستی نادرست، تغییرات در خوراک اوره جامد یا استفاده از آب آلوده را تشخیص دهد و از انتشار این مشکلات در پاییندست و به خطر انداختن کل فرآیند جلوگیری کند. نظارت بر غلظت در مخزن ذخیرهسازی همچنین یک ابزار ارزشمند مدیریت موجودی را فراهم میکند و از تأمین مداوم و آماده معرف با فرمولاسیون صحیح اطمینان حاصل میکند.
نظارت بر خطوط تزریق و دوزینگ
برای فعال کردن کنترل حلقه بسته واقعی، یک دستگاه اندازهگیری غلظت اوره باید در خط تزریق فشار بالا یا خط دوزینگ، درست قبل از نازلهای تزریق نصب شود. این محل قرارگیری، مستقیمترین و دقیقترین اندازهگیری معرف ورودی به سیستم را در زمان واقعی فراهم میکند. این دادههای زنده، ورودی اساسی برای استراتژیهای کنترل پیشرفته است که به طور مداوم میزان تزریق را بر اساس سطح NOx گاز دودکش، دمای کاتالیزور و سایر پارامترهای عملیاتی تنظیم میکنند.
در حالی که برخی از سیستمهای کنترل، مشکلات را از نوسانات فشار در خط دوزینگ استنباط میکنند، اندازهگیری مستقیم و مداوم غلظت، سیگنال قویتر و قابل اعتمادتری را ارائه میدهد. این روش میتواند به صورت پیشگیرانه، خطاهای پمپ، انسدادهای جزئی یا وضعیت دوز بیش از حد/کمتر از حد مجاز را تشخیص دهد و امکان پاسخ سریع و خودکار را قبل از به خطر افتادن عملکرد کاهش NOx سیستم فراهم کند. این رویکرد، کارخانه را از یک مدل تعمیر و نگهداری واکنشی به یک مدل پیشگیرانه و پیشبینیکننده منتقل میکند.
همبستگی با لغزش آمونیاک
ارزش حسگر غلظت اوره بسیار فراتر از یک نقطه داده واحد است. این حسگر با ارائه یک جریان داده پایدار و قابل اعتماد، سیستم کنترل را قادر میسازد تا نرخ تزریق معرف را به طور دقیق مدیریت کند و از حفظ نسبت استوکیومتری بهینه اطمینان حاصل کند. این دقت مستقیماً با به حداقل رساندن لغزش آمونیاک مرتبط است. میتوان از وقوع دوز بیش از حد در زمان واقعی جلوگیری کرد و هم از هدر رفتن معرف و هم از تأثیر زیستمحیطی انتشار آمونیاک واکنش نداده جلوگیری کرد.
ارزش برای مشتریان
- کاهش NOx پیشرفته و انطباق با مقررات؛
- کاهش مصرف معرف و هزینههای عملیاتی
- به حداکثر رساندن زمان آماده به کار و به حداقل رساندن بار تعمیر و نگهداری