Η αμμωνία είναι ένα αέριο που διαλύεται εύκολα στο νερό. Υπάρχουν διάφορες κοινές μέθοδοι ανίχνευσης, αλλά η αμμωνία είναι τοξική και διαβρωτική. Επί του παρόντος, η μέτρηση πραγματοποιείται κυρίως με τη μέθοδο άμεσης μέτρησης TDLAS. Το TDLAS είναι ουσιαστικά μια τεχνολογία ανάλυσης φασματικής απορρόφησης. Αξιοποιεί τα επιλεκτικά χαρακτηριστικά απορρόφησης των μορίων αερίου σε λέιζερ συγκεκριμένου μήκους κύματος και λαμβάνει τη συγκέντρωση του αερίου αναλύοντας τις αλλαγές στην ένταση απορρόφησης του λέιζερ. Η μέθοδος φασματικής απορρόφησης TDLAS μπορεί να μετρήσει απευθείας τη συγκέντρωση αερίου αμμωνίας και μπορεί να επιτύχει μετρήσεις από % έως PPm.
Η τεχνολογία TDLAS είναι μια τεχνολογία φασματικής απορρόφησης υψηλής ανάλυσης. Η εξασθένηση της έντασης του φωτός καθώς το λέιζερ διέρχεται από το μετρούμενο αέριο μπορεί να εκφραστεί από το Νόμο Lambert-Beer. Στον τύπο, IV, 0, IV αντιπροσωπεύουν το λέιζερ με συχνότητα V, το προσπίπτον και το λέιζερ που διέρχεται από το αέριο με πίεση P, συγκέντρωση X και οπτική διαδρομή L. Το S(T) αντιπροσωπεύει την ένταση της γραμμής απορρόφησης. Η γραμμική συνάρτηση g(v-v0) αντιπροσωπεύει το σχήμα της γραμμής απορρόφησης. Η απορρόφηση αερίου είναι γενικά μικρή και αυτές οι σχέσεις υποδεικνύουν ότι όσο υψηλότερη είναι η συγκέντρωση του αερίου, τόσο μεγαλύτερη είναι η εξασθένηση του φωτός. Επομένως, η συγκέντρωση του αερίου μπορεί να μετρηθεί μετρώντας την εξασθένηση του λέιζερ από το αέριο.
Η αρχή λειτουργίας του αναλυτή αερίου λέιζερ βασίζεται στις αρχές της φασματοσκοπίας λέιζερ και της οπτικής απορρόφησης. Η διαδικασία λειτουργίας του μπορεί να χωριστεί στα ακόλουθα βασικά βήματα:
Πηγή λέιζερ: Ο αναλυτής αερίου λέιζερ χρησιμοποιεί μια μονοχρωματική συνεκτική δέσμη λέιζερ ως πηγή φωτός. Η εξασθένηση της έντασης του φωτός της δέσμης λέιζερ που διέρχεται από το μετρούμενο αέριο μπορεί να εκφραστεί από το Νόμο Lambert-Beer. Στον τύπο, IV, 0, IV αντιπροσωπεύουν το λέιζερ με συχνότητα V, το προσπίπτον και το λέιζερ που διέρχεται από το αέριο με πίεση P, συγκέντρωση X και οπτική διαδρομή L. Το S(T) αντιπροσωπεύει την ένταση της γραμμής απορρόφησης. Η γραμμική συνάρτηση g(v-v0) αντιπροσωπεύει το σχήμα της γραμμής απορρόφησης. Η απορρόφηση αερίου είναι γενικά μικρή και αυτές οι σχέσεις υποδεικνύουν ότι όσο υψηλότερη είναι η συγκέντρωση του αερίου, τόσο μεγαλύτερη είναι η εξασθένηση του φωτός. Επομένως, η συγκέντρωση του αερίου μπορεί να προσδιοριστεί μετρώντας την εξασθένηση του λέιζερ από το αέριο.
Επεξεργασία δεδομένων αναλυτή αερίου λέιζερ: Ο αναλυτής υπολογίζει την αναλογία απορροφούμενης έντασης φωτός προς μη απορροφούμενη ένταση φωτός για να προσδιορίσει τη συγκέντρωση του μορίου-στόχου.
Σε βιομηχανίες όπως η μεταλλουργία, η παραγωγή οπτάνθρακα, η παραγωγή ενέργειας και το τσιμέντο που χρησιμοποιούν βιομάζα ως καύσιμο, η απομάκρυνση των οξειδίων του αζώτου από τα καυσαέρια καύσης και η πρόληψη της περιβαλλοντικής ρύπανσης έχουν αναγνωριστεί έντονα από τους ανθρώπους, και αποτελεί επίσης μια δύσκολη πρόκληση. Η απομάκρυνση των οξειδίων του αζώτου (αποαζωτοποίηση) χωρίζεται κυρίως σε δύο κύριες διαδικασίες: SCR και SNCR. Τα απαιτούμενα φάρμακα για τη λειτουργία SCR και SNCR είναι η αμμωνία και η ουρία (ο κύριος λόγος χρήσης της ουρίας είναι ότι μπορεί να αποθηκευτεί και να χρησιμοποιηθεί όταν χρειάζεται, και η ουρία εξακολουθεί να διασπάται σε αμμωνία για χρήση). Κατά την παρακολούθηση της απόδοσης των λειτουργιών SCR και SNCR, πρέπει να υιοθετηθεί ένα σύστημα διαδικτυακής ανάλυσης αερίου αμμωνίας για τον έλεγχο της κατανάλωσης νερού αμμωνίας μέσω του συστήματος ανάλυσης αερίου αμμωνίας.
Η παρακολούθηση της διαφυγής αμμωνίας από την έξοδο SCR έχει μεγάλη σημασία. Κατά τη διαδικασία αποαζωτοποίησης, η κατανάλωση αμμωνίας βρίσκεται σε χημική στοιχειομετρική αναλογία 0,8 έως 1,2 με τη συνολική ποσότητα NOx. Επομένως, ο έλεγχος της ποσότητας έγχυσης αμμωνίας θα είναι πολύ σημαντικός. Η ποσότητα έγχυσης αμμωνίας πρέπει να είναι επαρκής για να αντιδράσει με το NOx για τη μείωση των εκπομπών NOx και να πληροί τις απαιτήσεις εκπομπών της πηγής ρύπανσης. Και αποφεύγεται η έγχυση υπερβολικής ποσότητας NH3 στα καυσαέρια, η οποία όχι μόνο αυξάνει τη διάβρωση, μειώνει τη διάρκεια ζωής του καταλύτη SCR, αλλά και ρυπαίνει τη σκόνη του καπνού και αυξάνει την εναπόθεση αλατών αμμωνίας στον αεροπροθερμαντήρα, και αυξάνει τις εκπομπές NH3 στην ατμόσφαιρα.
Ανίχνευση διαφυγής αμμωνίας NH3 στη διαδικασία αποαζωτοποίησης Η αποαζωτοποίηση καυσαερίων αναφέρεται στη μείωση του NOX σε N2 για την απομάκρυνση του NOX από τα καυσαέρια. Οι κύριες διαδικασίες για την αποαζωτοποίηση είναι: αποαζωτοποίηση SCR και αποαζωτοποίηση SNCR. Η τεχνολογία αποαζωτοποίησης SCR είναι μια μέθοδος επιλεκτικής καταλυτικής αναγωγής. Παρουσία καταλύτη (η τεχνολογία αποαζωτοποίησης SNCR είναι μια μέθοδος επιλεκτικής μη καταλυτικής αναγωγής, χωρίς καταλύτη και υψηλή θερμοκρασία), η αμμωνία που προέρχεται από τη διάσπαση υγρής αμμωνίας ή ουρίας χρησιμοποιείται ως αναγωγικό μέσο για την αναγωγή των οξειδίων του αζώτου και του νερού στα καυσαέρια. Κατά τη διαδικασία αναγωγής, η διαφυγή αμμωνίας λόγω υπολειμματικών αναγωγικών παραγόντων είναι αναπόφευκτη. Η διαφυγμένη αμμωνία σχηματίζει εύκολα όξινο θειικό αμμώνιο με το SO3 στα καυσαέρια, όπως το όξινο θειικό αμμώνιο, το οποίο έχει ισχυρή πρόσφυση, διαβρωτικότητα, στερεά σαν πίσσα, προκαλώντας διάβρωση, απόφραξη και συσσώρευση σκόνης στον αεροπροθερμαντήρα, επηρεάζοντας το αποτέλεσμα απομάκρυνσης σκόνης. Μπορεί ακόμη και να καταστρέψει τον εξοπλισμό απομάκρυνσης σκόνης κατάντη. Ταυτόχρονα, σημαίνει αύξηση της κατανάλωσης υγρής αμμωνίας/ουρίας, μειώνοντας τα οικονομικά οφέλη της συσκευής αποαζωτοποίησης. Το υπολειπόμενο αέριο αμμωνίας εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα, προκαλώντας δευτερογενή ρύπανση της ατμόσφαιρας.
Επομένως, η ανίχνευση της διαφυγής αμμωνίας κατά τη διάρκεια της αντίστροφης διαδικασίας νιτροποίησης έχει μεγάλη σημασία για τη βελτιστοποίηση του ελέγχου έγχυσης αμμωνίας και τη μείωση των εκπομπών ρύπων.
Σε βιομηχανίες που χρησιμοποιούν βιομάζα ως καύσιμο, όπως η μεταλλουργία, η παραγωγή οπτάνθρακα, η παραγωγή ενέργειας και το τσιμέντο, η σημασία της απομάκρυνσης των οξειδίων του αζώτου από τα καυσαέρια καύσης και της πρόληψης της περιβαλλοντικής ρύπανσης έχει αναγνωριστεί έντονα. Αποτελεί επίσης ένα δύσκολο πρόβλημα. Οι πιο κύριες διαδικασίες για την απομάκρυνση των οξειδίων του αζώτου (αποαζωτοποίηση) είναι η SCR και η SNCR. Για τη λειτουργία SCR και SNCR, τα απαιτούμενα αντιδραστήρια είναι η αμμωνία και η ουρία (η ουρία χρησιμοποιείται κυρίως επειδή είναι άμεσα διαθέσιμη και κατά τη χρήση διασπάται σε αμμωνία για χρήση). Για την παρακολούθηση της απόδοσης της SCR και της SNCR, πρέπει να χρησιμοποιείται ένα σύστημα διαδικτυακής ανάλυσης αμμωνίας για τον έλεγχο της κατανάλωσης νερού αμμωνίας.
Η παρακολούθηση της διαφυγής αμμωνίας στην έξοδο της SCR έχει μεγάλη σημασία. Κατά τη διαδικασία αποαζωτοποίησης, ο στοιχειομετρικός λόγος κατανάλωσης αμμωνίας προς τη συνολική ποσότητα NOx πρέπει να είναι μεταξύ 0,8 και 1,2. Επομένως, ο έλεγχος της ποσότητας έγχυσης αμμωνίας είναι πολύ σημαντικός. Η ποσότητα έγχυσης αμμωνίας πρέπει να είναι επαρκής για να αντιδράσει με το NOx για τη μείωση των εκπομπών NOx και να πληροί τις απαιτήσεις εκπομπών της πηγής ρύπανσης. Ταυτόχρονα, είναι απαραίτητο να αποφεύγεται η έγχυση υπερβολικής ποσότητας NH3 στα καυσαέρια. Η υπερβολική έγχυση αμμωνίας όχι μόνο αυξάνει τη διάβρωση, μειώνει τη διάρκεια ζωής του καταλύτη SCR, αλλά και μολύνει τη σκόνη καπνού, αυξάνει την εναπόθεση αλατών αμμωνίας στον αεροπροθερμαντήρα και αυξάνει τις εκπομπές NH3 στην ατμόσφαιρα.
Ανίχνευση διαφυγής αμμωνίας στη διαδικασία αποαζωτοποίησης Η αποαζωτοποίηση καυσαερίων αναφέρεται στη μείωση του παραγόμενου NOx σε N2, απομακρύνοντας έτσι το NOx από τα καυσαέρια. Οι πιο κύριες διαδικασίες είναι η αποαζωτοποίηση SCR και η αποαζωτοποίηση SNCR. Η τεχνολογία αποαζωτοποίησης SCR είναι μια μέθοδος επιλεκτικής καταλυτικής αναγωγής. Παρουσία καταλύτη (η τεχνολογία αποαζωτοποίησης SNCR είναι μια μέθοδος επιλεκτικής μη καταλυτικής αναγωγής, η οποία συμβαίνει χωρίς καταλύτη και σε υψηλές θερμοκρασίες), η αμμωνία που διασπάται από υγρή αμμωνία ή ουρία χρησιμοποιείται ως αναγωγικό μέσο για την αναγωγή των οξειδίων του αζώτου στα καυσαέρια σε άζωτο και νερό. Κατά τη διαδικασία αναγωγής, η διαφυγή αμμωνίας λόγω υπολειμματικών αναγωγικών παραγόντων είναι αναπόφευκτη. Η διαφυγμένη αμμωνία σχηματίζει εύκολα όξινο θειικό αμμώνιο με το SO3 στα καυσαέρια. Το όξινο θειικό αμμώνιο είναι ένα στερεό με ισχυρή πρόσφυση, διαβρωτικό, σαν πίσσα, που προκαλεί διάβρωση, απόφραξη και συσσώρευση σκόνης στον αεροπροθερμαντήρα, επηρεάζοντας την απόδοση απομάκρυνσης σκόνης. Μπορεί ακόμη και να καταστρέψει τον εξοπλισμό απομάκρυνσης σκόνης κατάντη. Ταυτόχρονα, σημαίνει αύξηση της κατανάλωσης υγρής αμμωνίας/ουρίας, μειώνοντας την οικονομική απόδοση της μονάδας αποαζωτοποίησης. Η υπολειπόμενη αμμωνία εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα, προκαλώντας δευτερογενή ατμοσφαιρική ρύπανση.
Επομένως, η ανίχνευση της διαφυγής αμμωνίας κατά την αποαζωτοποίηση έχει μεγάλη σημασία για τη βελτιστοποίηση του ελέγχου έγχυσης αμμωνίας και τη μείωση των εκπομπών ρύπων.
