정확하고 지능적인 측정을 위해 론미터를 선택하세요!

탈질 공정에서의 요소 농도 측정

전 세계적으로 엄격한 대기질 규제로 인해 산업 시설은 질소산화물(NOx) 배출량을 제어해야 합니다. 안전하고 안정적인 물질인 요소는 NOx 저감을 위해 탈질 시스템에 흔히 사용됩니다. 핵심은 문제없이 원하는 NOx 저감 효과를 얻기 위해 주입되는 요소의 양과 배기가스 내 실시간 NOx 농도 사이의 균형을 맞추는 것입니다.

U과소 투입은 NOx 배출량을 충분히 줄이지 못해 규정 미준수 위험을 초래합니다. 과다 투입은 시약을 낭비하고 비용을 증가시키며, 미반응 암모니아가 대기 중으로 방출되는 "암모니아 슬립" 현상을 유발합니다. 암모니아 슬립은 비용 증가, 환경 오염을 야기할 뿐만 아니라, 황산수소암모늄이나 황산암모늄과 같은 끈적한 염을 형성하여 장비를 오염시키고 효율을 저하시키며 손상을 초래할 수 있습니다.

온라인 요소 모니터링의 과제

오염, 결정화 및 부식

파울링경수는 특히 고체 요소 원료를 희석하는 데 사용될 때 지속적인 문제를 야기합니다. 경수에 함유된 미네랄이 용액에서 침전되어 주입 노즐 및 센서를 포함한 주요 부품에 스케일 침착 및 막힘을 유발할 수 있습니다. 이러한 현상은 측정 오차를 발생시키고 잦고 비용이 많이 드는 유지 보수 및 청소를 필요로 하여 시스템 가동 시간을 크게 감소시킵니다.

결정화이 현상은 배기 온도가 낮을 ​​때(일반적으로 200~250°C 미만)와 요소 용액이 파이프 벽에 닿아 막을 형성하는 표면에서 발생할 가능성이 높습니다. 분무량이나 액적 크기가 증가하여 막이 두꺼워지면 요소 분자가 완전히 증발하기 어려워져 결정이 형성됩니다. 이러한 과정은 센서 및 노즐 막힘의 주요 원인입니다.

The부식성요소 용액 자체는 계측 장비에 심각한 위협이 됩니다. 요소 합성 과정에서 생성되는 암모늄 카르바메이트는 부식성이 매우 강한 중간체로, 일반적인 재료를 빠르게 열화시켜 장비의 치명적인 고장을 초래할 수 있습니다. 따라서 계측 장비 재료 선택은 매우 중요한 고려 사항입니다. 표준 부품은 이러한 부식성 환경에서 작동 불능 상태가 되어 지속적인 교체가 필요할 수 있기 때문입니다.

생산 공정 최적화에 대해 궁금한 점이 있으신가요?

동적 공정 조건이 측정에 미치는 영향

유체 자체의 물리적 특성으로 인해 정확한 측정이 어려워집니다. 수용액의 밀도는 온도와 압력에 매우 민감합니다. 미미한 온도 변화조차도 요소 질소 농도 측정값에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 적절한 온도 보정이 없으면 측정값이 크게 변동하여 제어 시스템에 부정확한 데이터를 제공할 수 있습니다. 이러한 변동성 때문에 실시간 온도 보정 기능을 갖춘 요소 농도 센서가 필수적입니다.

마찬가지로 유속, 점도, 혼입된 기포의 존재와 같은 요인들은 측정의 불안정성과 오류를 크게 유발할 수 있으므로, 동적인 작동 조건에서도 본질적으로 견고하고 신뢰할 수 있는 센서 설계가 필요합니다.

론미터 솔루션: 요소 농도 측정기

요소 농도 센서의 작동 원리

공정 중 요소 농도 측정기는 파이프라인, 탱크 및 기타 용기 내 이성분 액체의 농도 또는 밀도를 연속적으로 측정하는 데 사용되는 인라인 센서입니다. 진동하는 소리굽쇠의 공진 주파수는 주변 유체의 질량과 밀도에 반비례하여 변합니다. 이 센서는 정확한 공진 주파수로 진동하도록 전자적으로 구동되는 U자형 소리굽쇠로 구성됩니다. 이 소리굽쇠가 유체에 잠기면 유체의 질량이 소리굽쇠의 유효 질량에 더해져 진동 주파수가 감소합니다. 센서의 첨단 전자 장치는 이 주파수 변화를 지속적으로 모니터링합니다. 이 주파수 변화를 미리 프로그래밍된 교정 곡선과 비교하여 유체의 밀도를 정확하고 반복 가능한 방식으로 측정할 수 있습니다.

진정한 혁신은 단순한 밀도 측정값을 기능적 농도 값으로 변환하는 데 있습니다. 론미터(Lonnmeter)는 고정밀 온도 센서를 프로브에 직접 통합함으로써 이를 구현합니다. 이 센서는 실시간 온도 데이터를 내부 처리 장치에 제공하고, 처리 장치는 정교한 온도 보상 알고리즘을 적용합니다. 이 과정을 통해 밀도 측정값을 표준 기준 온도로 보정하여 공정 온도 변동의 영향을 최소화합니다. 이렇게 보정된 밀도 값은 중량 백분율과 같은 특정 농도로 변환됩니다. 물리적 특성(밀도) 측정 후 보정 곡선을 이용한 변환 및 온도 보상을 거치는 이 두 단계 과정이 정확하고 신뢰할 수 있는 요소 농도 측정의 핵심입니다.

튜닝 포크 센서의 고유한 설계는 까다로운 탈질 환경에서 탁월한 이점을 제공합니다. 작은 구멍, 좁은 통로 또는 섬세한 다이어프램이 없기 때문에 센서는 다른 기술에서 흔히 발생하는 오염 및 결정화에 대한 저항력이 뛰어납니다. 견고하고 개방된 구조는 진동하는 갈퀴 주변으로 유체가 자유롭게 흐르도록 하여 광물 침전물이나 요소 결정이 축적되어 측정값을 저하시킬 가능성을 최소화합니다.

탈질 환경에 맞게 설계되었습니다.

탈질 공장의 극한 환경을 고려하여, 론미터(Lonnmeter)는 소재 과학을 최우선으로 고려하여 센서를 설계했습니다. 이 장비의 주요 접촉 부품은 316 스테인리스강과 같은 견고한 소재로 제작되어 화학적 부식, 특히 카바메이트암모늄과 같은 부식성이 강한 물질에 대한 높은 저항성을 제공합니다. 내식성 소재는 농도 측정 장비의 수명, 유지보수 주기, 그리고 계획되지 않은 가동 중단 시간을 연장시켜 줍니다.

통합 온도 센서와 정교한 알고리즘은 온도 변화를 보정하여 공정 유체의 변동에 관계없이 안정적이고 신뢰할 수 있는 측정값을 보장합니다.

원활한 통합 및 연결

Lonnmeter의 4-20mA 전류 루프 출력은 다음과 같은 이유로 PLC 또는 DCS 시스템과 쉽게 통합됩니다.

  • 간단한 배선:이 송신기는 2선식 송신기로서 전원과 신호 전송에 한 쌍의 전선을 모두 사용하므로 구조가 단순해집니다.
  • 신뢰할 수 있는 신호:4-20mA 신호는 장거리 전송 시 전압 강하에 영향을 받지 않으며 전기적 잡음 및 전자기 간섭에 강합니다.
  • 선형 스케일링:0~100% 농도 범위에서 4mA는 0%에 해당하고 20mA는 100%에 해당하므로 제어 시스템에서 손쉽게 스케일링할 수 있습니다.
  • 안전하고 안정적입니다:센서 케이스를 적절하게 접지하면 신호 정확도와 전기적 안전성이 보장되어 산업 시스템과의 호환성이 향상됩니다.

최적의 배치 및 실질적인 이점

요소 농도 센서의 효과적인 구현은 정확한 측정 그 이상이며, 운영상의 이점을 극대화하기 위한 전략적인 배치에 달려 있습니다.

요소 용액 제조 및 보관 단계

센서를 설치하기에 가장 적합하고 논리적인 첫 번째 단계는 탈질 공정의 시작 단계인 요소 용액 제조 및 저장 탱크입니다. 이 단계에 설치된 센서는 품질 관리를 위한 중요한 1차 방어선 역할을 하며, 투입 시스템으로 보내기 전에 제조된 용액의 농도가 정확한지 확인합니다. 이러한 사전 예방적 측정은 잘못된 수동 희석, 고체 요소 원료의 변동, 오염된 물 사용으로 인한 오류를 즉시 감지하여 이러한 문제가 하류로 확산되어 전체 공정을 손상시키는 것을 방지합니다. 저장 탱크의 농도 모니터링은 또한 정확한 농도로 제조된 시약을 일관되고 안정적으로 공급할 수 있도록 하는 유용한 재고 관리 도구 역할을 합니다.

주입 및 투약 라인 모니터링

진정한 폐쇄 루프 제어를 구현하려면 고압 주입 또는 투입 라인의 주입 노즐 바로 앞에 요소 농도계를 설치해야 합니다. 이 위치를 통해 시스템에 유입되는 시약의 농도를 실시간으로 가장 직접적이고 정확하게 측정할 수 있습니다. 이 실시간 데이터는 측정된 배기가스 NOx 농도, 촉매 온도 및 기타 작동 매개변수를 기반으로 주입량을 지속적으로 조절하는 고급 제어 전략의 핵심 입력값입니다.

일부 제어 시스템은 투입 라인의 압력 변동을 통해 문제를 추론하지만, 직접적이고 지속적인 농도 측정은 훨씬 더 견고하고 신뢰할 수 있는 신호를 제공합니다. 이를 통해 펌프 고장, 부분 막힘 또는 과다/과소 투입 상황을 사전에 감지하여 시스템의 NOx 저감 성능이 저하되기 전에 신속하고 자동화된 대응이 가능합니다. 이러한 접근 방식은 발전소를 사후 대응식 유지보수 모델에서 사전 예방적이고 예측적인 모델로 전환시켜 줍니다.

암모니아 슬립과의 상관관계

요소 농도 센서의 가치는 단일 데이터 포인트 이상의 의미를 지닙니다. 안정적이고 신뢰할 수 있는 데이터 스트림을 제공함으로써 제어 시스템은 시약 주입 속도를 정밀하게 관리하여 최적의 화학양론적 비율을 유지할 수 있습니다. 이러한 정밀도는 암모니아 누출 최소화와 직접적인 관련이 있습니다. 과다 투입 상황을 실시간으로 방지하여 시약 낭비를 줄이고 미반응 암모니아 배출로 인한 환경적 영향을 최소화할 수 있습니다.

고객에게 주는 가치

    • 향상된 NOx 저감 및 규제 준수;
    • 시약 소모량 및 운영 비용 절감
    • 가동 시간 극대화 및 유지 관리 부담 최소화

더 많은 응용 프로그램