Medición da concentración de urea en procesos de desnitrificación
As estritas regulacións sobre a calidade do aire en todo o mundo esixen que as instalacións industriais controlen as emisións de óxido de nitróxeno (NOx). A urea, unha substancia segura e estable, úsase habitualmente nos sistemas de desnitrificación para reducir os NOx. A clave é equilibrar a cantidade de urea inxectada cos niveis de NOx en tempo real nos gases de combustión para lograr a redución de NOx desexada sen problemas.
UA subdosificación non reduce o suficiente os NOx, o que supón o incumprimento da normativa. A sobredosificación desperdicia reactivos, aumenta os custos e provoca o "escapamento de amoníaco", é dicir, amoníaco non reaccionado que escapa á atmosfera. O escapamento de amoníaco é custoso, prexudicial para o medio ambiente e pode formar sales pegañentas como o bisulfato de amonio e o sulfato de amonio, que ensucian os equipos, reducen a eficiencia e causan danos.
Desafíos da monitorización en liña da urea
Ensuciamento, cristalización e corrosión
Incrustaciónsé un problema persistente, especialmente cando se usa auga dura para diluír a materia prima sólida de urea. Os minerais da auga dura poden precipitar fóra da solución, o que provoca incrustacións e obstrucións de compoñentes críticos, incluídas as boquillas de inxección e os sensores. Este fenómeno pode provocar medicións inexactas e esixir un mantemento e unha limpeza frecuentes e custosos, o que reduce significativamente o tempo de funcionamento do sistema.
CristalizaciónÉ probable que se produza a baixas temperaturas de escape (normalmente por debaixo de 200 a 250 °C) e en superficies onde a solución de urea impacta nas paredes do tubo, formando unha película. Unha película máis grosa, a miúdo causada por un aumento no volume de pulverización ou no tamaño das gotas, dificulta a evaporación completa das moléculas de urea, o que leva á formación de cristais. Este proceso é unha das principais causas de bloqueo do sensor e da boquilla.
Thenatureza corrosivada propia solución de urea supón unha ameaza significativa para a instrumentación. A síntese de urea implica a formación de carbamato de amonio, un intermedio altamente corrosivo que pode degradar rapidamente os materiais convencionais, o que pode provocar fallos catastróficos nos equipos. Polo tanto, a selección dos materiais de instrumentación debe ser unha consideración primordial, xa que os compoñentes estándar poden quedar inoperativos e requirir unha substitución constante neste ambiente agresivo.
Tes algunha dúbida sobre a optimización dos procesos de produción?
Influencia das condicións dinámicas do proceso na medición
As propiedades físicas do propio fluído introducen complexidades para unha medición precisa. A densidade dunha solución acuosa é moi sensible tanto á temperatura como á presión. Mesmo pequenas variacións de temperatura poden influír significativamente na concentración de nitróxeno da urea medida. As lecturas poden variar moito e proporcionar datos imprecisos ao sistema de control sen unha compensación de temperatura axeitada. Esta variabilidade destaca a necesidade crítica dun sensor de concentración de urea que incorpore compensación de temperatura en tempo real para corrixir estas flutuacións do proceso.
Do mesmo xeito, factores como a velocidade do fluxo, a viscosidade e a presenza de burbullas de aire arrastradas poden introducir unha inestabilidade e erros de medición significativos, o que esixe un deseño de sensor que sexa inherentemente robusto e fiable en condicións operativas dinámicas.
A solución Lonnmeter: medidor de concentración de urea
Principio de funcionamento do sensor de concentración de urea
O medidor de concentración de urea en proceso é un sensor en liña que se aplica á medición continua da concentración ou densidade de líquidos binarios en tubaxes, tanques e outros recipientes. A frecuencia resonante dun diapasón vibratorio cambia en proporción inversa directa á masa e á densidade do fluído que o rodea. O sensor consiste nun diapasón en forma de U que é accionado electronicamente para vibrar a unha frecuencia resonante precisa. Cando este diapasón se mergulla nun fluído, a masa do fluído súmase á masa efectiva do diapasón, facendo que a súa frecuencia de vibración diminúa. A electrónica avanzada do sensor monitoriza continuamente este cambio de frecuencia. Ao correlacionar este cambio de frecuencia cunha curva de calibración preprogramada, o instrumento pode proporcionar unha medición precisa e repetible da densidade do fluído.
A verdadeira innovación reside na transformación dunha lectura de densidade básica a un valor de concentración funcional. O Lonnmeter consegue isto integrando un sensor de temperatura de alta precisión directamente na sonda. Este sensor proporciona datos de temperatura en tempo real á unidade de procesamento interna, que logo aplica un sofisticado algoritmo de compensación de temperatura. Este proceso corrixe a lectura de densidade de volta a unha temperatura de referencia estándar, minimizando os efectos das flutuacións da temperatura do proceso. Este valor de densidade corrixido convértese entón nunha concentración específica, como unha porcentaxe en peso. Este proceso de dous pasos (medición dunha propiedade física (densidade) seguida dunha transformación a través dunha curva de calibración e compensación de temperatura) é a clave para proporcionar unha medición precisa e fiable da concentración de urea.
O deseño inherente do sensor de diapasón proporciona unha gran vantaxe no complexo ambiente de desnitrificación. Ao non ter orificios pequenos, canles estreitas ou diafragmas delicados, o sensor é naturalmente resistente á ensuciación e á cristalización que afectan outras tecnoloxías. A súa estrutura robusta e aberta permite que o fluído flúa libremente arredor dos dentes vibrantes, minimizando a posibilidade de que se acumulen depósitos minerais ou cristais de urea e comprometan a medición.
Máis información sobre os densímetros
Deseñado para o ambiente de desnitración
Recoñecendo as condicións extremas dunha planta de desnitrificación, Lonnmeter deseñou os seus sensores tendo en conta a ciencia dos materiais. Os compoñentes principais en contacto co medio ambiente do instrumento están construídos con materiais robustos como o aceiro inoxidable 316, o que proporciona un alto grao de resistencia á corrosión química, especialmente fronte a substancias altamente agresivas como o carbamato de amonio. Os materiais resistentes á corrosión prolongan a vida útil do instrumento de medición de concentración, os intervalos de mantemento e reducen o tempo de inactividade non programado.
O sensor de temperatura integrado e os sofisticados algoritmos compensan as variacións de temperatura, garantindo unha lectura estable e fiable independentemente das flutuacións no fluído do proceso.
Integración e conectividade sen fisuras
A saída de bucle de corrente de 4-20 mA do Lonnmeter intégrase facilmente cos sistemas PLC ou DCS porque:
- Cableado sinxelo:Como transmisor de dous fíos, usa un par de fíos tanto para a transmisión de enerxía como de sinal, o que reduce a complexidade.
- Sinal fiable:O sinal de 4-20 mA é inmune ás caídas de tensión a longas distancias e resistente ao ruído eléctrico e ás interferencias electromagnéticas.
- Escala lineal:Para un rango de concentración de 0 a 100 %, 4 mA corresponde a 0 % e 20 mA a 100 %, o que permite un escalado sinxelo no sistema de control.
- Seguro e estable:Unha conexión a terra axeitada da carcasa do sensor garante a precisión do sinal e a seguridade eléctrica, o que mellora a compatibilidade cos sistemas industriais.
Colocacións óptimas e vantaxes prácticas
A implementación eficaz dun sensor de concentración de urea é algo máis que unha medición precisa; trátase dunha colocación estratéxica para maximizar o beneficio operativo.
Fase de preparación e almacenamento da solución de urea
O primeiro e máis lóxico punto para a implantación de sensores é o inicio do proceso de desnitrificación: os tanques de preparación e almacenamento da solución de urea. Un sensor instalado nesta fase proporciona unha defensa crucial de primeira liña para o control de calidade, verificando que a solución preparada teña a concentración correcta antes mesmo de enviala ao sistema de dosificación. Esta medición proactiva pode detectar inmediatamente erros por dilución manual incorrecta, variacións na materia prima sólida de urea ou o uso de auga contaminada, evitando que estes problemas se propaguen augas abaixo e comprometan todo o proceso. A monitorización da concentración no tanque de almacenamento tamén proporciona unha valiosa ferramenta de xestión de inventario, garantindo un subministro consistente e listo do reactivo formulado correctamente.
Monitorización das liñas de inxección e dosificación
Para permitir un verdadeiro control de bucle pechado, débese instalar un medidor de concentración de urea na liña de inxección ou dosificación de alta presión xusto antes das boquillas de inxección. Esta colocación proporciona a medición máis directa e precisa do reactivo que entra no sistema en tempo real. Estes datos en directo son a entrada fundamental para estratexias de control avanzadas que axustan continuamente a taxa de inxección en función dos niveis medidos de NOx nos gases de combustión, a temperatura do catalizador e outros parámetros de funcionamento.
Aínda que algúns sistemas de control deducen problemas das flutuacións de presión na liña de dosificación, unha medición directa e continua da concentración proporciona un sinal máis robusto e fiable. Pode detectar de forma proactiva fallos da bomba, bloqueos parciais ou unha situación de sobredosificación/infradosificación, o que permite unha resposta rápida e automatizada antes de que o rendemento de redución de NOx do sistema se vexa comprometido. Esta estratexia fai que a planta pase dun modelo de mantemento reactivo a un proactivo e preditivo.
A correlación co deslizamento de amoníaco
O valor do sensor de concentración de urea vai moito máis alá dun único punto de datos. Ao proporcionar un fluxo de datos estable e fiable, o sensor permite que o sistema de control xestione con precisión a taxa de inxección de reactivos, garantindo que se manteña a proporción estequiométrica óptima. Esta precisión está directamente correlacionada coa minimización do deslizamento de amoníaco. Pódese evitar un evento de sobredosificación en tempo real, reducindo tanto o desperdicio de reactivos como o impacto ambiental das emisións de amoníaco non reaccionado.
Valor para os clientes
- Mellora da redución de NOx e do cumprimento normativo;
- Redución no consumo de reactivos e nos custos operativos
- Maximizar o tempo de funcionamento e minimizar as cargas de mantemento
