Măsurarea concentrației de uree în procesele de denitrare

Reglementările stricte privind calitatea aerului la nivel mondial impun instalațiilor industriale să controleze emisiile de oxizi de azot (NOx). Ureea, o substanță sigură și stabilă, este utilizată în mod obișnuit în sistemele de denitrare pentru a reduce NOx. Cheia este echilibrarea cantității de uree injectată cu nivelurile de NOx în timp real din gazele de ardere pentru a obține reducerea dorită a NOx fără probleme.

USubdozarea nu reușește să reducă suficient NOx, riscând nerespectarea reglementărilor. Supradozarea irosește reactiv, crește costurile și provoacă „alunecarea de amoniac” - amoniac nereacționat care scapă în atmosferă. Alunecarea de amoniac este costisitoare, dăunătoare mediului și poate forma săruri lipicioase precum bisulfatul de amoniu și sulfatul de amoniu, care murdăresc echipamentele, reduc eficiența și provoacă daune.

Vedeți mai multe aplicații

Provocările monitorizării online a ureei

Colmatare, cristalizare și coroziune

Faulteste o problemă persistentă, în special atunci când se folosește apă dură pentru a dilua materia primă solidă cu uree. Mineralele din apa dură pot precipita din soluție, ducând la depunerile de calcar și colmatarea componentelor critice, inclusiv a duzelor de injecție și a senzorilor. Acest fenomen poate cauza măsurători inexacte și poate necesita întreținere și curățare frecvente și costisitoare, reducând semnificativ timpul de funcționare al sistemului.

Cristalizareeste probabil să apară la temperaturi scăzute ale gazelor de evacuare (de obicei sub 200−250°C) și pe suprafețele unde soluția de uree atinge pereții țevii, formând o peliculă. O peliculă mai groasă, adesea cauzată de o creștere a volumului de pulverizare sau a dimensiunii picăturilor, îngreunează evaporarea completă a moleculelor de uree, ducând la formarea cristalelor. Acest proces este o cauză principală a blocării senzorului și a duzei.

Thenatură corozivăSoluția de uree în sine reprezintă o amenințare semnificativă pentru instrumentație. Sinteza ureei implică formarea de carbamat de amoniu, un intermediar extrem de coroziv care poate degrada rapid materialele convenționale, ducând la defectarea catastrofală a echipamentelor. Prin urmare, selecția materialelor pentru instrumentație trebuie să fie o considerație primordială, deoarece componentele standard pot deveni inoperabile și pot necesita înlocuire constantă în acest mediu agresiv.

Aveți întrebări despre optimizarea proceselor de producție?

Contactați inginerii

Influența condițiilor dinamice de proces asupra măsurătorilor

Proprietățile fizice ale fluidului în sine introduc dificultăți în măsurarea precisă. Densitatea unei soluții apoase este foarte sensibilă atât la temperatură, cât și la presiune. Chiar și mici variații de temperatură pot influența semnificativ concentrația măsurată de azot ureic. Citirile pot avea deviații mari și pot furniza date inexacte sistemului de control fără o compensare adecvată a temperaturii. Această variabilitate evidențiază nevoia critică a unui senzor de concentrație de uree care să încorporeze compensarea temperaturii în timp real pentru a corecta aceste fluctuații ale procesului.

În mod similar, factori precum viteza de curgere, vâscozitatea și prezența bulelor de aer antrenate pot introduce instabilitate și erori semnificative de măsurare, necesitând un design al senzorului care să fie inerent robust și fiabil în condiții de funcționare dinamice.

Soluția Lonnmeter: Contor de concentrație de uree

Principiul de funcționare al senzorului de concentrație de uree

Aparatul de măsurare a concentrației de uree în timpul procesului este un senzor în linie aplicat la măsurarea continuă a concentrației sau densității lichidelor binare din conducte, rezervoare și alte recipiente. Frecvența de rezonanță a unei furci vibratoare se modifică în proporție inversă directă cu masa și densitatea fluidului care o înconjoară. Senzorul constă dintr-o furcă în formă de U, acționată electronic pentru a vibra la o frecvență de rezonanță precisă. Când această furcă este imersată într-un fluid, masa fluidului se adaugă la masa efectivă a furcii, determinând scăderea frecvenței sale de vibrație. Electronica avansată a senzorului monitorizează continuu această schimbare de frecvență. Prin corelarea acestei schimbări de frecvență cu o curbă de calibrare preprogramată, instrumentul poate oferi o măsurare precisă și repetabilă a densității fluidului.

Adevărata inovație constă în transformarea de la o citire de bază a densității la o valoare funcțională a concentrației. Lonnmeter realizează acest lucru prin integrarea unui senzor de temperatură de înaltă precizie direct în sondă. Acest senzor furnizează date de temperatură în timp real unității interne de procesare, care aplică apoi un algoritm sofisticat de compensare a temperaturii. Acest proces corectează citirea densității înapoi la o temperatură de referință standard, minimizând efectele fluctuațiilor temperaturii procesului. Această valoare corectată a densității este apoi convertită într-o concentrație specifică, cum ar fi un procent din greutate. Acest proces în doi pași - măsurarea unei proprietăți fizice (densitatea) urmată de o transformare prin intermediul unei curbe de calibrare și compensarea temperaturii - este cheia pentru furnizarea unei măsurători precise și fiabile a concentrației de uree.

Designul inerent al senzorului cu furcă de reglare oferă un avantaj profund în mediul dificil al denitrării. Fără orificii mici, canale înguste sau diafragme delicate, senzorul este în mod natural rezistent la murdărire și cristalizare care afectează alte tehnologii. Structura sa robustă și deschisă permite fluidului să curgă liber în jurul dinților vibratori, reducând la minimum posibilitatea acumulării de depozite minerale sau a cristalelor de uree și compromiterii măsurătorii.

Aflați mai multe despre densmetre

Densitatea suspensiei non-nucleare

Contor de concentrație chimică

Contor de concentrație H₂O₂ în linie

Contor de concentrație de etanol online

Proiectat pentru mediul de denitrare

Recunoscând condițiile extreme ale unei instalații de denitrare, Lonnmeter și-a proiectat senzorii având în prim-plan știința materialelor. Componentele principale ale instrumentului, care intră în contact cu mediul, sunt construite din materiale robuste, precum oțelul inoxidabil 316, oferind un grad ridicat de rezistență la coroziunea chimică, în special la substanțe extrem de agresive, cum ar fi carbamatul de amoniu. Materialele rezistente la coroziune prelungesc durata de viață a instrumentului de măsurare a concentrației, intervalele de întreținere și reduc timpii de nefuncționare neplanificați.

Senzorul de temperatură integrat și algoritmii sofisticați compensează variațiile de temperatură, asigurând o citire stabilă și fiabilă, indiferent de fluctuațiile fluidului de proces.

Integrare și conectivitate fără probleme

Ieșirea buclei de curent de 4-20 mA a Lonnmeter se integrează ușor cu sistemele PLC sau DCS deoarece:

Cablare simplă:Fiind un transmițător cu două fire, folosește o pereche de fire atât pentru transmiterea energiei, cât și a semnalului, reducând complexitatea.

Semnal fiabil:Semnalul de 4-20mA este imun la căderi de tensiune pe distanțe lungi și rezistent la zgomot electric și interferențe electromagnetice.

Scalare liniară:Pentru un interval de concentrație de 0-100%, 4 mA corespunde la 0%, iar 20 mA la 100%, permițând o scalare simplă în sistemul de control.

Sigur și stabil:Împământarea corespunzătoare a carcasei senzorului asigură precizia semnalului și siguranța electrică, sporind compatibilitatea cu sistemele industriale.

Plasamente optime și avantaje practice

Implementarea eficientă a unui senzor de concentrație de uree înseamnă mai mult decât o simplă măsurare precisă; este vorba despre plasarea strategică pentru a maximiza beneficiile operaționale.

Etapa de preparare și depozitare a soluției de uree

Primul și cel mai logic punct pentru implementarea senzorilor este la începutul procesului de denitrare: rezervoarele de preparare și stocare a soluției de uree. Un senzor instalat în această etapă oferă o apărare crucială de primă linie pentru controlul calității, verificând dacă soluția preparată are concentrația corectă înainte de a fi trimisă chiar către sistemul de dozare. Această măsurare proactivă poate detecta imediat erorile cauzate de diluția manuală incorectă, variațiile materiei prime solide cu uree sau utilizarea apei contaminate, împiedicând propagarea acestor probleme în aval și compromiterea întregului proces. Monitorizarea concentrației din rezervorul de stocare oferă, de asemenea, un instrument valoros de gestionare a stocurilor, asigurând o aprovizionare constantă și promptă cu reactiv formulat corect.

Monitorizarea liniilor de injecție și dozare

Pentru a permite un control cu buclă închisă reală, un contor de concentrație de uree trebuie instalat în linia de injecție sau dozare de înaltă presiune, chiar înainte de duzele de injecție. Această amplasare oferă cea mai directă și precisă măsurare a reactivului care intră în sistem în timp real. Aceste date în timp real reprezintă intrarea fundamentală pentru strategiile avansate de control care ajustează continuu rata de injecție pe baza nivelurilor de NOx măsurate în gazele de ardere, a temperaturii catalizatorului și a altor parametri de funcționare.

În timp ce unele sisteme de control deduc problemele din fluctuațiile de presiune din linia de dozare, o măsurare directă și continuă a concentrației oferă un semnal mai robust și mai fiabil. Aceasta poate detecta proactiv defecțiunile pompei, blocajele parțiale sau o situație de supra/subdozare, permițând un răspuns rapid și automat înainte ca performanța sistemului de reducere a NOx să fie compromisă. Această abordare transformă instalația de la un model de mentenanță reactivă la unul proactiv și predictiv.

Corelația cu alunecarea de amoniac

Valoarea senzorului de concentrație de uree se extinde mult dincolo de un singur punct de date. Prin furnizarea unui flux de date stabil și fiabil, senzorul permite sistemului de control să gestioneze cu precizie rata de injecție a reactivului, asigurând menținerea raportului stoichiometric optim. Această precizie este direct corelată cu minimizarea pierderilor de amoniac. Un eveniment de supradozare poate fi prevenit în timp real, reducând atât risipa de reactivi, cât și impactul asupra mediului al emisiilor de amoniac nereacționat.