Merjenje koncentracije sečnine v procesih denitracije

Strogi predpisi o kakovosti zraka po vsem svetu zahtevajo, da industrijski obrati nadzorujejo emisije dušikovega oksida (NOx). Sečnina, varna in stabilna snov, se pogosto uporablja v denitračnih sistemih za zmanjšanje NOx. Ključno je uravnotežiti količino vbrizgane sečnine z ravnmi NOx v dimnih plinih v realnem času, da se doseže želeno zmanjšanje NOx brez težav.

UPrekomerno odmerjanje ne zmanjša dovolj NOx, kar tvega neskladnost s predpisi. Prekomerno odmerjanje povzroči zapravljanje reagenta, zvišanje stroškov in povzroča "zdrs amonijaka" – nereagirani amonijak, ki uhaja v ozračje. Drs amonijaka je drag, okolju škodljiv in lahko tvori lepljive soli, kot sta amonijev bisulfat in amonijev sulfat, ki onesnažujejo opremo, zmanjšujejo učinkovitost in povzročajo škodo.

Oglejte si več aplikacij

Izzivi spletnega spremljanja sečnine

Obraščanje, kristalizacija in korozija

Obraščanjeje vztrajna težava, zlasti kadar se za redčenje trdne sečnine uporablja trda voda. Minerali v trdi vodi se lahko izločijo iz raztopine, kar povzroči nastanek vodnega kamna in zamašitev kritičnih komponent, vključno z vbrizgalnimi šobami in senzorji. Ta pojav lahko povzroči netočne meritve in zahteva pogosto ter drago vzdrževanje in čiščenje, kar znatno skrajša čas delovanja sistema.

Kristalizacijase verjetno pojavi pri nizkih temperaturah izpušnih plinov (običajno pod 200–250 °C) in na površinah, kjer raztopina sečnine udari v stene cevi in tvori film. Debelejši film, ki ga pogosto povzroči povečanje volumna pršenja ali velikosti kapljic, otežuje molekulam sečnine popolno izhlapevanje, kar vodi v nastanek kristalov. Ta proces je glavni vzrok za blokado senzorjev in šob.

Thekorozivna naravaRaztopina sečnine sama po sebi predstavlja veliko grožnjo za instrumentacijo. Sinteza sečnine vključuje nastanek amonijevega karbamata, zelo korozivnega vmesnega produkta, ki lahko hitro razgradi običajne materiale, kar povzroči katastrofalno odpoved opreme. Zato mora biti izbira materialov za instrumentacijo primarni dejavnik, saj lahko standardne komponente v tem agresivnem okolju postanejo neuporabne in jih je treba nenehno menjati.

Imate vprašanja o optimizaciji proizvodnih procesov?

Kontakt z inženirji

Vpliv dinamičnih procesnih pogojev na merjenje

Fizikalne lastnosti same tekočine otežujejo natančno merjenje. Gostota vodne raztopine je zelo občutljiva tako na temperaturo kot na tlak. Že majhne spremembe temperature lahko pomembno vplivajo na izmerjeno koncentracijo sečninskega dušika. Odčitki lahko brez ustrezne temperaturne kompenzacije močno nihajo in krmilnemu sistemu posredujejo netočne podatke. Ta spremenljivost poudarja kritično potrebo po senzorju koncentracije sečnine, ki vključuje temperaturno kompenzacijo v realnem času za odpravo teh nihanj v procesu.

Podobno lahko dejavniki, kot so hitrost pretoka, viskoznost in prisotnost ujetih zračnih mehurčkov, povzročijo znatno nestabilnost in napake pri meritvah, kar zahteva zasnovo senzorja, ki je sama po sebi robustna in zanesljiva v dinamičnih obratovalnih pogojih.

Rešitev Lonnmeter: Merilnik koncentracije sečnine

Načelo delovanja senzorja koncentracije sečnine

Medprocesni merilnik koncentracije sečnine je linijski senzor, ki se uporablja za neprekinjeno merjenje koncentracije ali gostote binarnih tekočin v cevovodih, rezervoarjih in drugih posodah. Resonančna frekvenca vibrirajočih vilic se spreminja v premo obratnem sorazmerju z maso in gostoto tekočine, ki jo obdaja. Senzor je sestavljen iz vilic v obliki črke U, ki jih elektronsko poganja vibriranje z natančno resonančno frekvenco. Ko so te vilice potopljene v tekočino, se masa tekočine poveča k efektivni masi vilic, zaradi česar se njihova frekvenca vibracij zmanjša. Napredna elektronika senzorja nenehno spremlja ta frekvenčni premik. Z vzporednim prikazom tega frekvenčnega premika s predhodno programirano kalibracijsko krivuljo lahko instrument zagotovi natančno in ponovljivo meritev gostote tekočine.

Prava inovacija je v pretvorbi osnovnega odčitka gostote v funkcionalno vrednost koncentracije. Lonnmeter to doseže z integracijo visoko natančnega temperaturnega senzorja neposredno v sondo. Ta senzor zagotavlja podatke o temperaturi v realnem času notranji procesni enoti, ki nato uporabi sofisticiran algoritem za kompenzacijo temperature. Ta postopek popravi odčitek gostote nazaj na standardno referenčno temperaturo, s čimer se zmanjšajo učinki nihanj temperature procesa. Ta popravljena vrednost gostote se nato pretvori v specifično koncentracijo, na primer v masni odstotek. Ta dvostopenjski postopek – merjenje fizikalne lastnosti (gostote), ki mu sledi transformacija s pomočjo kalibracijske krivulje in kompenzacije temperature – je ključ do zagotavljanja natančne in zanesljive meritve koncentracije sečnine.

Zasnova senzorja z vilicami za uglaševanje zagotavlja veliko prednost v zahtevnem okolju denitracije. Ker nima majhnih odprtin, ozkih kanalov ali občutljivih membran, je senzor naravno odporen na obraščanje in kristalizacijo, ki pestita druge tehnologije. Njegova robustna, odprta struktura omogoča prosto kroženje tekočine okoli vibrirajočih zob, kar zmanjšuje možnost kopičenja mineralnih usedlin ali kristalov sečnine, ki bi lahko ogrozili meritev.

Več o merilnikih gostote

Merilnik gostote nejedrskega gnojevke

Merilnik kemične koncentracije

Vrstni merilnik koncentracije H₂O₂

Merilnik koncentracije etanola na spletu

Zasnovano za okolje denitracije

Ker se je Lonnmeter zavedal ekstremnih pogojev denitratacijske naprave, je svoje senzorje zasnoval z upoštevanjem znanosti o materialih. Primarne komponente instrumenta, ki so v stiku z okoljem, so izdelane iz robustnih materialov, kot je nerjaveče jeklo 316, kar zagotavlja visoko stopnjo odpornosti na kemično korozijo, zlasti zaradi zelo agresivnih snovi, kot je amonijev karbamat. Materiali, odporni proti koroziji, podaljšujejo življenjsko dobo instrumenta za merjenje koncentracije, intervale vzdrževanja in zmanjšujejo nenačrtovane izpade.

Vgrajen temperaturni senzor in dovršeni algoritmi kompenzirajo temperaturne spremembe, kar zagotavlja stabilno in zanesljivo odčitavanje ne glede na nihanja v procesni tekočini.

Brezhibna integracija in povezljivost

Izhod tokovne zanke Lonnmeterja 4–20 mA se enostavno integrira s sistemi PLC ali DCS, ker:

Preprosto ožičenje:Kot dvožični oddajnik uporablja en par žic za prenos napajanja in signala, kar zmanjšuje kompleksnost.

Zanesljiv signal:Signal 4–20 mA je odporen na padce napetosti na dolge razdalje ter na električni šum in elektromagnetne motnje.

Linearno skaliranje:Za koncentracijsko območje od 0 do 100 % ustreza 4 mA 0 % in 20 mA 100 %, kar omogoča enostavno skaliranje v krmilnem sistemu.

Varno in stabilno:Pravilna ozemljitev ohišja senzorja zagotavlja natančnost signala in električno varnost, kar izboljšuje združljivost z industrijskimi sistemi.

Optimalne namestitve in praktične prednosti

Učinkovita uporaba senzorja koncentracije sečnine ni le natančno merjenje, temveč tudi strateška postavitev za maksimiranje operativnih koristi.

Faza priprave in shranjevanja raztopine sečnine

Prva in najbolj logična točka za namestitev senzorjev je na začetku procesa denitracije: v rezervoarjih za pripravo in shranjevanje raztopine sečnine. Senzor, nameščen na tej stopnji, zagotavlja ključno obrambo prve linije za nadzor kakovosti, saj preverja, ali je pripravljena raztopina v pravilni koncentraciji, še preden je poslana v dozirni sistem. Ta proaktivna meritev lahko takoj zazna napake zaradi nepravilnega ročnega redčenja, sprememb v trdni sečnini ali uporabe onesnažene vode, s čimer prepreči širjenje teh težav naprej in ogrožanje celotnega procesa. Spremljanje koncentracije v rezervoarju za shranjevanje je tudi dragoceno orodje za upravljanje zalog, ki zagotavlja dosledno in takojšnjo oskrbo s pravilno formuliranim reagentom.

Spremljanje injekcijskih in dozirnih linij

Za omogočanje resničnega zaprtozančnega krmiljenja je treba v visokotlačni vbrizgalni ali dozirni liniji tik pred vbrizgalnimi šobami namestiti merilnik koncentracije sečnine. Ta namestitev zagotavlja najbolj neposredno in natančno merjenje reagenta, ki vstopa v sistem, v realnem času. Ti podatki v živo so temeljni vhod za napredne strategije krmiljenja, ki nenehno prilagajajo hitrost vbrizgavanja na podlagi izmerjenih ravni NOx v dimnih plinih, temperature katalizatorja in drugih obratovalnih parametrov.

Medtem ko nekateri krmilni sistemi sklepajo na težave zaradi nihanj tlaka v dozirni liniji, neposredno, neprekinjeno merjenje koncentracije zagotavlja robustnejši in zanesljivejši signal. Proaktivno lahko zazna napake črpalke, delne blokade ali prekomerno/premalo odmerjanje, kar omogoča hiter, avtomatiziran odziv, preden je ogrožena učinkovitost sistema pri zmanjševanju NOx. Ta pristop preusmeri obrat iz reaktivnega modela vzdrževanja v proaktivnega, napovednega.

Korelacija z zdrsom amoniaka

Vrednost senzorja koncentracije sečnine sega daleč preko ene same podatkovne točke. Z zagotavljanjem stabilnega in zanesljivega toka podatkov senzor omogoča krmilnemu sistemu natančno upravljanje hitrosti vbrizgavanja reagenta, s čimer se zagotovi ohranjanje optimalnega stehiometričnega razmerja. Ta natančnost je neposredno povezana z zmanjšanjem zdrsa amoniaka. Preveliko odmerjanje je mogoče preprečiti v realnem času, kar zmanjša tako odpadke reagenta kot vpliv nereagiranih emisij amoniaka na okolje.