Вимірювання концентрації сечовини в процесах денітрації

Суворі правила якості повітря в усьому світі вимагають від промислових підприємств контролю викидів оксиду азоту (NOx). Сечовина, безпечна та стабільна речовина, зазвичай використовується в системах денітрації для зменшення викидів NOx. Ключовим є балансування кількості сечовини, що вводиться, з рівнями NOx у димових газах у режимі реального часу для досягнення бажаного зниження викидів NOx без проблем.

UДозування нижче норми не зменшує викиди NOx достатньо, що створює ризик недотримання норм. Передозування призводить до марнування реагенту, збільшення витрат та спричиняє «витік аміаку» — потрапляння непрореагованого аміаку в атмосферу. Витік аміаку є дорогим, шкідливим для навколишнього середовища та може утворювати липкі солі, такі як бісульфат амонію та сульфат амонію, які забруднюють обладнання, знижують ефективність та завдають шкоди.

Див. більше програм

Проблеми онлайн-моніторингу сечовини

Обростання, кристалізація та корозія

Обростанняє постійною проблемою, особливо коли для розведення твердої сечовини використовується жорстка вода. Мінерали у жорсткій воді можуть випадати в осад з розчину, що призводить до утворення накипу та засмічення критично важливих компонентів, включаючи інжекторні форсунки та датчики. Це явище може призвести до неточних вимірювань та потребувати частого, дорогого обслуговування та очищення, що значно скорочує час безвідмовної роботи системи.

Кристалізаціяймовірно, що це відбувається за низьких температур вихлопних газів (зазвичай нижче 200-250°C) та на поверхнях, де розчин сечовини стикається зі стінками труби, утворюючи плівку. Товстіша плівка, часто спричинена збільшенням об'єму розпилення або розміру крапель, ускладнює повне випаровування молекул сечовини, що призводить до утворення кристалів. Цей процес є основною причиною засмічення датчика та форсунки.

Theкорозійний характерСам розчин сечовини становить значну загрозу для контрольно-вимірювальних приладів. Синтез сечовини включає утворення карбамату амонію, висококорозійного проміжного продукту, який може швидко руйнувати звичайні матеріали, що призводить до катастрофічного виходу з ладу обладнання. Тому вибір матеріалів для контрольно-вимірювальних приладів має бути першочерговим питанням, оскільки стандартні компоненти можуть вийти з ладу та потребувати постійної заміни в цьому агресивному середовищі.

Маєте питання щодо оптимізації виробничих процесів?

Зв'яжіться з інженерами

Вплив динамічних умов процесу на вимірювання

Фізичні властивості самої рідини створюють труднощі для точного вимірювання. Густина водного розчину дуже чутлива як до температури, так і до тиску. Навіть незначні коливання температури можуть суттєво впливати на виміряну концентрацію азоту сечовини. Показники можуть сильно відхилятися та надавати неточні дані системі керування без належної температурної компенсації. Ця мінливість підкреслює критичну потребу в датчику концентрації сечовини, який включає температурну компенсацію в реальному часі для корекції цих коливань процесу.

Аналогічно, такі фактори, як швидкість потоку, в'язкість та наявність захоплених бульбашок повітря, можуть призвести до значної нестабільності та похибок вимірювань, що вимагає конструкції датчика, яка є за своєю суттю стійкою та надійною в динамічних умовах експлуатації.

Рішення Lonnmeter: вимірювач концентрації сечовини

Принцип роботи датчика концентрації сечовини

Внутрішньопроцесний вимірювач концентрації сечовини – це вбудований датчик, що застосовується для безперервного вимірювання концентрації або густини бінарних рідин у трубопроводах, резервуарах та інших ємностях. Резонансна частота вібруючого камертона змінюється прямо обернено пропорційно масі та густині рідини, що його оточує. Датчик складається з U-подібної вилки, яка за допомогою електроніки вібрує на точній резонансній частоті. Коли ця вилка занурюється в рідину, маса рідини додається до ефективної маси вилки, що призводить до зменшення частоти її вібрацій. Удосконалена електроніка датчика постійно контролює цей зсув частоти. Корелюючи цей зсув частоти із попередньо запрограмованою калібрувальною кривою, прилад може забезпечити точне та повторюване вимірювання густини рідини.

Справжня інновація полягає в перетворенні базового показника щільності на значення функціональної концентрації. Lonnmeter досягає цього шляхом інтеграції високоточних датчиків температури безпосередньо в зонд. Цей датчик надає дані про температуру в режимі реального часу внутрішньому процесору, який потім застосовує складний алгоритм температурної компенсації. Цей процес коригує показник щільності назад до стандартної опорної температури, мінімізуючи вплив коливань температури процесу. Це скориговане значення щільності потім перетворюється на певну концентрацію, таку як відсоток за вагою. Цей двоетапний процес — вимірювання фізичної властивості (щільності) з подальшим перетворенням за допомогою калібрувальної кривої та температурної компенсації — є ключем до забезпечення точного та надійного вимірювання концентрації сечовини.

Властива конструкція камертона забезпечує значну перевагу в складних умовах денітрації. Відсутність маленьких отворів, вузьких каналів або делікатних діафрагм робить датчик природно стійким до забруднення та кристалізації, що є характерними для інших технологій. Його міцна, відкрита структура дозволяє рідині вільно циркулювати навколо вібруючих зубців, мінімізуючи можливість накопичення мінеральних відкладень або кристалів сечовини та погіршення якості вимірювання.

Дізнайтеся більше про вимірювачі щільності

Неядерний вимірювач щільності шламу

Вимірювач хімічної концентрації

Вбудований вимірювач концентрації H₂O₂

Вимірювач концентрації етанолу онлайн

Розроблено для середовища денітрації

Розуміючи екстремальні умови денітраційної установки, Lonnmeter розробив свої датчики з урахуванням матеріалознавства. Основні змочені компоненти приладу виготовлені з міцних матеріалів, таких як нержавіюча сталь 316, що забезпечує високий ступінь стійкості до хімічної корозії, особливо від високоагресивних речовин, таких як карбамат амонію. Корозійностійкі матеріали подовжують термін служби приладу для вимірювання концентрації, збільшують інтервали технічного обслуговування та зменшують незаплановані простої.

Вбудований датчик температури та складні алгоритми компенсують коливання температури, забезпечуючи стабільні та надійні показники незалежно від коливань технологічної рідини.

Безшовна інтеграція та підключення

Вихід струмової петлі 4-20 мА Lonnmeter легко інтегрується з системами ПЛК або DCS, оскільки:

Проста проводка:Як двопровідний передавач, він використовує одну пару проводів як для живлення, так і для передачі сигналу, що зменшує складність.

Надійний сигнал:Сигнал 4-20 мА стійкий до перепадів напруги на великих відстанях, а також до електричних перешкод та електромагнітних перешкод.

Лінійне масштабування:Для діапазону концентрації 0-100% 4 мА відповідає 0%, а 20 мА - 100%, що дозволяє легко масштабувати систему керування.

Безпечний та стабільний:Правильне заземлення корпусу датчика забезпечує точність сигналу та електробезпеку, підвищуючи сумісність з промисловими системами.

Оптимальне розміщення та практичні переваги

Ефективне впровадження датчика концентрації сечовини – це більше, ніж просто точне вимірювання; це стратегічне розміщення для максимізації експлуатаційної вигоди.

Етап приготування та зберігання розчину сечовини

Першим і найлогічнішим моментом для розгортання датчиків є початок процесу денітрації: резервуари для приготування та зберігання розчину сечовини. Датчик, встановлений на цьому етапі, забезпечує вирішальний захист першої лінії для контролю якості, перевіряючи, чи приготований розчин має правильну концентрацію, ще до того, як його буде надіслано до системи дозування. Це проактивне вимірювання може негайно виявити помилки, спричинені неправильним ручним розведенням, варіаціями в твердій сировині сечовини або використанням забрудненої води, запобігаючи поширенню цих проблем далі та порушенню всього процесу. Моніторинг концентрації в резервуарі для зберігання також є цінним інструментом управління запасами, забезпечуючи стабільне та готове постачання правильно сформульованого реагенту.

Моніторинг ліній впорскування та дозування

Для забезпечення справжнього замкнутого циклу керування, вимірювач концентрації сечовини слід встановити у лінії впорскування або дозування високого тиску безпосередньо перед форсунками. Таке розміщення забезпечує найбільш пряме та точне вимірювання реагенту, що надходить у систему, у режимі реального часу. Ці дані в реальному часі є основним вхідним даним для передових стратегій керування, які постійно регулюють швидкість впорскування на основі виміряних рівнів NOx у димових газах, температури каталізатора та інших робочих параметрів.

Хоча деякі системи керування виявляють проблеми через коливання тиску в дозуючій лінії, пряме, безперервне вимірювання концентрації забезпечує більш надійний та надійний сигнал. Воно може проактивно виявляти несправності насоса, часткові блокування або ситуацію надмірного/недостатнього дозування, що дозволяє швидко та автоматизовано реагувати до того, як буде поставлено під загрозу ефективність системи щодо зменшення викидів NOx. Такий підхід переводить установку від моделі реактивного обслуговування до проактивної, прогнозної.

Кореляція з аміачним ковзанням

Значення датчика концентрації сечовини виходить далеко за межі однієї точки даних. Забезпечуючи стабільний та надійний потік даних, датчик дозволяє системі керування точно керувати швидкістю введення реагенту, гарантуючи підтримку оптимального стехіометричного співвідношення. Ця точність безпосередньо корелює з мінімізацією викидів аміаку. Передозування можна запобігти в режимі реального часу, зменшуючи як втрати реагенту, так і вплив на навколишнє середовище викидів непрореагованого аміаку.