Meranie koncentrácie močoviny v denitračných procesoch

Prísne predpisy týkajúce sa kvality ovzdušia na celom svete vyžadujú, aby priemyselné zariadenia kontrolovali emisie oxidov dusíka (NOx). Močovina, bezpečná a stabilná látka, sa bežne používa v denitračných systémoch na zníženie NOx. Kľúčom je vyvážiť množstvo vstrekovanej močoviny s hladinami NOx v reálnom čase v spalinách, aby sa dosiahlo požadované zníženie NOx bez problémov.

UPoddávkovanie dostatočne nezníži emisie NOx, čím riskuje nedodržiavanie predpisov. Predávkovanie plytvá činidlom, zvyšuje náklady a spôsobuje „únik amoniaku“ – nezreagovaný amoniak unikajúci do atmosféry. Únik amoniaku je nákladný, škodlivý pre životné prostredie a môže tvoriť lepkavé soli, ako je hydrogénsíran amónny a síran amónny, ktoré znečisťujú zariadenia, znižujú účinnosť a spôsobujú škody.

Zobraziť ďalšie aplikácie

Výzvy online monitorovania močoviny

Znečistenie, kryštalizácia a korózia

Znečistenieje pretrvávajúci problém, najmä ak sa na riedenie pevnej močoviny používa tvrdá voda. Minerály v tvrdej vode sa môžu z roztoku vyzrážať, čo vedie k usadzovaniu vodného kameňa a upchávaniu kritických komponentov vrátane vstrekovacích trysiek a senzorov. Tento jav môže spôsobiť nepresné merania a vyžadovať si častú a nákladnú údržbu a čistenie, čo výrazne skracuje prevádzkyschopnosť systému.

Kryštalizáciapravdepodobne sa vyskytuje pri nízkych teplotách výfukových plynov (zvyčajne pod 200 – 250 °C) a na povrchoch, kde roztok močoviny naráža na steny potrubia a vytvára film. Hrubší film, často spôsobený zvýšením objemu striekania alebo veľkosti kvapiek, sťažuje molekulám močoviny úplné odparenie, čo vedie k tvorbe kryštálov. Tento proces je hlavnou príčinou upchatia senzora a trysky.

Thekorozívna povahaSamotný roztok močoviny predstavuje významnú hrozbu pre prístrojové vybavenie. Syntéza močoviny zahŕňa tvorbu karbamátu amónneho, vysoko korozívneho medziproduktu, ktorý môže rýchlo degradovať konvenčné materiály, čo vedie ku katastrofickému zlyhaniu zariadenia. Výber materiálov pre prístrojové vybavenie musí byť preto prvoradým kritériom, pretože štandardné komponenty môžu byť v tomto agresívnom prostredí nefunkčné a vyžadujú si neustálu výmenu.

Máte otázky týkajúce sa optimalizácie výrobných procesov?

Kontakt na inžinierov

Vplyv dynamických procesných podmienok na meranie

Fyzikálne vlastnosti samotnej kvapaliny predstavujú zložitosť pre presné meranie. Hustota vodného roztoku je vysoko citlivá na teplotu aj tlak. Aj malé zmeny teploty môžu významne ovplyvniť nameranú koncentráciu močovinového dusíka. Bez správnej teplotnej kompenzácie sa môžu hodnoty značne líšiť a poskytovať riadiacemu systému nepresné údaje. Táto variabilita zdôrazňuje kritickú potrebu senzora koncentrácie močoviny, ktorý zahŕňa teplotnú kompenzáciu v reálnom čase na korekciu týchto procesných výkyvov.

Podobne faktory ako rýchlosť prúdenia, viskozita a prítomnosť unášaných vzduchových bublín môžu spôsobiť významnú nestabilitu a chyby merania, čo si vyžaduje konštrukciu senzora, ktorá je inherentne robustná a spoľahlivá za dynamických prevádzkových podmienok.

Riešenie Lonnmeter: Merač koncentrácie močoviny

Princíp fungovania senzora koncentrácie močoviny

Prietokový koncentrátor močoviny je inline senzor používaný na kontinuálne meranie koncentrácie alebo hustoty binárnych kvapalín v potrubiach, nádržiach a iných nádobách. Rezonančná frekvencia vibrujúcej ladičky sa mení priamo úmerne hmotnosti a hustote kvapaliny, ktorá ju obklopuje. Senzor pozostáva z ladičky v tvare U, ktorá je elektronicky poháňaná tak, aby vibrovala na presnej rezonančnej frekvencii. Keď je táto ladička ponorená do kvapaliny, hmotnosť kvapaliny sa pridá k efektívnej hmotnosti ladičky, čo spôsobí zníženie jej vibračnej frekvencie. Pokročilá elektronika senzora tento frekvenčný posun neustále monitoruje. Koreláciou tohto frekvenčného posunu s predprogramovanou kalibračnou krivkou dokáže prístroj poskytnúť presné a opakovateľné meranie hustoty kvapaliny.

Skutočná inovácia spočíva v transformácii zo základnej hodnoty hustoty na funkčnú hodnotu koncentrácie. Lonnmeter to dosahuje integráciou vysoko presného teplotného senzora priamo do sondy. Tento senzor poskytuje údaje o teplote v reálnom čase do internej procesorovej jednotky, ktorá potom aplikuje sofistikovaný algoritmus teplotnej kompenzácie. Tento proces koriguje nameranú hodnotu hustoty späť na štandardnú referenčnú teplotu, čím minimalizuje vplyvy kolísania teploty procesu. Táto korigovaná hodnota hustoty sa potom prevedie na špecifickú koncentráciu, napríklad na hmotnostné percento. Tento dvojkrokový proces – meranie fyzikálnej vlastnosti (hustoty) s následnou transformáciou pomocou kalibračnej krivky a teplotnej kompenzácie – je kľúčom k zabezpečeniu presného a spoľahlivého merania koncentrácie močoviny.

Inherentná konštrukcia senzora s ladičkou poskytuje výraznú výhodu v náročnom prostredí denitrácie. Vďaka absencii malých otvorov, úzkych kanálov alebo jemných membrán je senzor prirodzene odolný voči znečisteniu a kryštalizácii, ktoré postihujú iné technológie. Jeho robustná, otvorená štruktúra umožňuje voľné prúdenie kvapaliny okolo vibrujúcich hrotov, čím sa minimalizuje možnosť hromadenia minerálnych usadenín alebo kryštálov močoviny a ohrozenia merania.

Získajte viac informácií o hustomeroch

Merač hustoty nejadrovej suspenzie

Merač chemickej koncentrácie

Prietokový merač koncentrácie H₂O₂

Online merač koncentrácie etanolu

Navrhnuté pre denitračné prostredie

Spoločnosť Lonnmeter si uvedomuje extrémne podmienky denitračného závodu a pri navrhovaní svojich senzorov sa zameriava na materiálovú vedu. Primárne zmáčané komponenty prístroja sú vyrobené z odolných materiálov, ako je nehrdzavejúca oceľ 316, ktorá poskytuje vysoký stupeň odolnosti voči chemickej korózii, najmä voči vysoko agresívnym látkam, ako je karbamát amónny. Materiály odolné voči korózii predlžujú životnosť prístroja na meranie koncentrácie, intervaly údržby a znižujú neplánované prestoje.

Integrovaný teplotný senzor a sofistikované algoritmy kompenzujú teplotné výkyvy, čím zabezpečujú stabilný a spoľahlivý údaj bez ohľadu na kolísanie procesnej kvapaliny.

Bezproblémová integrácia a pripojenie

Výstup prúdovej slučky 4 – 20 mA Lonnmetra sa ľahko integruje so systémami PLC alebo DCS, pretože:

Jednoduché zapojenie:Ako dvojvodičový vysielač používa jeden pár vodičov na prenos napájania aj signálu, čím sa znižuje zložitosť.

Spoľahlivý signál:Signál 4 – 20 mA je odolný voči poklesom napätia na dlhé vzdialenosti a voči elektrickému šumu a elektromagnetickému rušeniu.

Lineárne škálovanie:Pre rozsah koncentrácie 0 – 100 % zodpovedá 4 mA 0 % a 20 mA 100 %, čo umožňuje jednoduché škálovanie v riadiacom systéme.

Bezpečné a stabilné:Správne uzemnenie krytu snímača zaisťuje presnosť signálu a elektrickú bezpečnosť, čím sa zvyšuje kompatibilita s priemyselnými systémami.

Optimálne umiestnenia a praktické výhody

Efektívna implementácia senzora koncentrácie močoviny nie je len o presnom meraní; ide o strategické umiestnenie s cieľom maximalizovať prevádzkový úžitok.

Fáza prípravy a skladovania roztoku močoviny

Prvým a najlogickejším bodom pre nasadenie senzorov je začiatok procesu denitracie: nádrže na prípravu a skladovanie roztoku močoviny. Senzor nainštalovaný v tejto fáze poskytuje kľúčovú obranu prvej línie pre kontrolu kvality, overuje, či má pripravený roztok správnu koncentráciu ešte predtým, ako je odoslaný do dávkovacieho systému. Toto proaktívne meranie dokáže okamžite odhaliť chyby spôsobené nesprávnym manuálnym riedením, odchýlkami v pevnej močovine alebo použitím kontaminovanej vody, čím sa zabráni šíreniu týchto problémov ďalej a ohrozeniu celého procesu. Monitorovanie koncentrácie v skladovacej nádrži tiež poskytuje cenný nástroj na riadenie zásob, ktorý zabezpečuje konzistentnú a pohotovú dodávku správne formulovaného činidla.

Monitorovanie vstrekovacích a dávkovacích potrubí

Pre umožnenie skutočnej regulácie v uzavretej slučke by mal byť merač koncentrácie močoviny nainštalovaný vo vysokotlakovom vstrekovacom alebo dávkovacom potrubí tesne pred vstrekovacími tryskami. Toto umiestnenie poskytuje najpriamejšie a najpresnejšie meranie činidla vstupujúceho do systému v reálnom čase. Tieto aktuálne údaje sú základným vstupom pre pokročilé stratégie riadenia, ktoré neustále upravujú rýchlosť vstrekovania na základe nameraných hladín NOx v spalinách, teploty katalyzátora a ďalších prevádzkových parametrov.

Zatiaľ čo niektoré riadiace systémy odvodzujú problémy z kolísania tlaku v dávkovacom potrubí, priame, kontinuálne meranie koncentrácie poskytuje robustnejší a spoľahlivejší signál. Dokáže proaktívne odhaliť poruchy čerpadla, čiastočné upchatie alebo situáciu s nadmerným/nedostatočným dávkovaním, čo umožňuje rýchlu, automatizovanú reakciu skôr, ako sa ohrozí výkon systému pri znižovaní emisií NOx. Tento prístup presúva zariadenie z reaktívneho modelu údržby na proaktívny, prediktívny.

Korelácia s únikom amoniaku

Hodnota senzora koncentrácie močoviny ďaleko presahuje rámec jedného dátového bodu. Poskytovaním stabilného a spoľahlivého toku údajov umožňuje senzor riadiacemu systému presne riadiť rýchlosť vstrekovania činidla a zabezpečovať udržiavanie optimálneho stechiometrického pomeru. Táto presnosť priamo súvisí s minimalizáciou úniku amoniaku. Predávkovaniu je možné predísť v reálnom čase, čím sa znižuje plytvanie činidlom aj vplyv nezreagovaných emisií amoniaku na životné prostredie.