अमोनिया एक गैस है जो पानी में आसानी से घुलनशील है। पता लगाने के कई सामान्य तरीके हैं, लेकिन अमोनिया जहरीला और संक्षारक होता है। वर्तमान में, माप मुख्य रूप से TDLAS प्रत्यक्ष माप विधि का उपयोग करके किया जाता है। TDLAS मूल रूप से एक स्पेक्ट्रल अवशोषण विश्लेषण तकनीक है। यह विशिष्ट तरंग दैर्ध्य लेज़रों के प्रति गैस अणुओं की चयनात्मक अवशोषण विशेषताओं का उपयोग करता है, और लेजर अवशोषण तीव्रता में परिवर्तन का विश्लेषण करके गैस एकाग्रता प्राप्त करता है। TDLAS स्पेक्ट्रल अवशोषण विधि अमोनिया गैस की एकाग्रता को सीधे माप सकती है और % से PPm तक माप प्राप्त कर सकती है।
TDLAS तकनीक एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्पेक्ट्रल अवशोषण तकनीक है। मापी गई गैस से गुजरने वाले लेजर की प्रकाश तीव्रता का क्षीणन लैम्बर्ट-बीयर कानून द्वारा व्यक्त किया जा सकता है। सूत्र में, IV, 0, IV आवृत्ति V वाले लेजर, आपतित और दबाव P, एकाग्रता X, और ऑप्टिकल पथ L वाली गैस से गुजरने वाले लेजर का प्रतिनिधित्व करते हैं; S(T) अवशोषण रेखा की तीव्रता का प्रतिनिधित्व करता है; रैखिक फलन g(v-v0) अवशोषण रेखा के आकार का प्रतिनिधित्व करता है। गैस अवशोषण आम तौर पर छोटा होता है, और ये संबंध इंगित करते हैं कि गैस एकाग्रता जितनी अधिक होगी, प्रकाश क्षीणन उतना ही अधिक होगा। इसलिए, गैस द्वारा लेजर के क्षीणन को मापकर गैस की एकाग्रता को मापा जा सकता है।
लेजर गैस विश्लेषक का कार्य सिद्धांत लेजर स्पेक्ट्रोस्कोपी और ऑप्टिकल अवशोषण के सिद्धांतों पर आधारित है। इसकी कार्य प्रक्रिया को निम्नलिखित प्रमुख चरणों में विभाजित किया जा सकता है:
लेजर स्रोत: लेजर गैस विश्लेषक प्रकाश स्रोत के रूप में एक मोनोक्रोमैटिक सुसंगत लेजर बीम का उपयोग करता है। मापी गई गैस से गुजरने वाले लेजर बीम की प्रकाश तीव्रता का क्षीणन लैम्बर्ट-बीयर कानून द्वारा व्यक्त किया जा सकता है। सूत्र में, IV, 0, IV आवृत्ति V वाले लेजर, आपतित और दबाव P, एकाग्रता X, और ऑप्टिकल पथ L वाली गैस से गुजरने वाले लेजर का प्रतिनिधित्व करते हैं; S(T) अवशोषण रेखा की तीव्रता का प्रतिनिधित्व करता है; रैखिक फलन g(v-v0) अवशोषण रेखा के आकार का प्रतिनिधित्व करता है। गैस अवशोषण आम तौर पर छोटा होता है, और ये संबंध इंगित करते हैं कि गैस एकाग्रता जितनी अधिक होगी, प्रकाश क्षीणन उतना ही अधिक होगा। इसलिए, गैस द्वारा लेजर के क्षीणन को मापकर गैस की एकाग्रता को निर्धारित किया जा सकता है।
लेजर गैस विश्लेषक डेटा प्रसंस्करण: विश्लेषक लक्ष्य अणु की एकाग्रता निर्धारित करने के लिए अवशोषित प्रकाश तीव्रता और अनअवशोषित प्रकाश तीव्रता के अनुपात की गणना करता है।
धातु विज्ञान, कोकिंग, बिजली, और सीमेंट जैसे उद्योगों में जो बायोमास को ईंधन के रूप में उपयोग करते हैं, दहन फ्लू गैस से नाइट्रोजन ऑक्साइड को हटाने और पर्यावरणीय प्रदूषण को रोकने के महत्व को लोगों द्वारा गहराई से पहचाना गया है, और यह एक चुनौतीपूर्ण मुद्दा भी है। नाइट्रोजन ऑक्साइड (डीनाइट्रिफिकेशन) को हटाने को मुख्य रूप से दो मुख्यधारा प्रक्रियाओं में विभाजित किया गया है: SCR और SNCR। SCR और SNCR के संचालन के लिए आवश्यक दवाएं अमोनिया और यूरिया हैं (यूरिया का उपयोग करने का मुख्य कारण यह है कि इसे संग्रहीत किया जा सकता है और आवश्यकतानुसार उपयोग किया जा सकता है, और यूरिया अभी भी उपयोग के लिए अमोनिया में विघटित हो जाता है)। SCR और SNCR संचालन की दक्षता की निगरानी करते समय, अमोनिया पानी की खपत को नियंत्रित करने के लिए एक अमोनिया गैस ऑनलाइन विश्लेषण प्रणाली को अपनाना आवश्यक है।
SCR आउटलेट से अमोनिया के रिसाव की निगरानी करना बहुत महत्वपूर्ण है। डीनाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया के दौरान, अमोनिया की खपत NOx की कुल मात्रा के साथ 0.8 से 1.2 के रासायनिक स्टोइकोमेट्रिक अनुपात में होती है। इसलिए, अमोनिया के इंजेक्शन की मात्रा को नियंत्रित करना बहुत महत्वपूर्ण होगा; अमोनिया के इंजेक्शन की मात्रा में NOx के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए पर्याप्त NH3 होना चाहिए ताकि NOx उत्सर्जन को कम किया जा सके और प्रदूषण स्रोत उत्सर्जन आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके; और फ्लू गैस में अत्यधिक NH3 इंजेक्ट करने से बचना चाहिए, जो न केवल संक्षारण को बढ़ाता है, SCR उत्प्रेरक के जीवनकाल को छोटा करता है, बल्कि धुआं धूल को भी प्रदूषित करता है और वायु प्रीहीटर में अमोनिया लवण के जमाव को बढ़ाता है, और वायुमंडल में NH3 उत्सर्जन को बढ़ाता है।
डीनाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया अमोनिया रिसाव NH3 का पता लगाना फ्लू गैस डीनाइट्रिफिकेशन का अर्थ है NOx को N2 में कम करना ताकि फ्लू गैस से NOx को हटाया जा सके। डीनाइट्रिफिकेशन के लिए मुख्यधारा प्रक्रियाएं हैं: SCR डीनाइट्रिफिकेशन और SNCR डीनाइट्रिफिकेशन। SCR डीनाइट्रिफिकेशन तकनीक एक चयनात्मक उत्प्रेरक कमी विधि है। उत्प्रेरक की उपस्थिति में (SNCR डीनाइट्रिफिकेशन तकनीक एक चयनात्मक गैर-उत्प्रेरक कमी विधि है, जिसमें उत्प्रेरक और उच्च तापमान के बिना), तरल अमोनिया या यूरिया के विघटन से प्राप्त अमोनिया गैस का उपयोग नाइट्रोजन ऑक्साइड और फ्लू गैस में पानी को कम करने के लिए कम करने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है। कमी प्रक्रिया के दौरान, अवशिष्ट कम करने वाले एजेंटों के कारण अमोनिया का रिसाव अनिवार्य है। रिसाव अमोनिया आसानी से फ्लू गैस में SO3 के साथ अमोनियम बाइसल्फेट बनाता है, जैसे अमोनियम बाइसल्फेट, जिसमें मजबूत आसंजन, संक्षारकता, टार-जैसे ठोस होते हैं, जो वायु प्रीहीटर में संक्षारण, अवरोध और धूल जमाव का कारण बनते हैं, धूल हटाने के प्रभाव को प्रभावित करते हैं। यह डाउनस्ट्रीम धूल हटाने वाले उपकरण को भी नुकसान पहुंचा सकता है; साथ ही, इसका मतलब है तरल अमोनिया/यूरिया की खपत में वृद्धि, डीनाइट्रिफिकेशन डिवाइस के आर्थिक लाभ को कम करना; शेष अमोनिया को वायुमंडल में छोड़ा जाता है, जिससे वायु का द्वितीयक प्रदूषण होता है।
इसलिए, रिवर्स डीनाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया के दौरान रिसाव अमोनिया का पता लगाना अमोनिया इंजेक्शन नियंत्रण को अनुकूलित करने और प्रदूषक उत्सर्जन को कम करने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।
बायोमास को ईंधन के रूप में उपयोग करने वाले उद्योगों में, जैसे धातु विज्ञान, कोकिंग, बिजली उत्पादन और सीमेंट, दहन फ्लू गैसों से नाइट्रोजन ऑक्साइड को हटाने और पर्यावरणीय प्रदूषण को रोकने के महत्व को गहराई से पहचाना गया है। यह एक चुनौतीपूर्ण समस्या भी है। नाइट्रोजन ऑक्साइड (डीनाइट्रिफिकेशन) को हटाने की सबसे मुख्यधारा प्रक्रियाएं SCR और SNCR हैं। SCR और SNCR को संचालित करने के लिए, आवश्यक अभिकर्मक अमोनिया और यूरिया हैं (यूरिया का मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि यह आसानी से उपलब्ध है, और उपयोग किए जाने पर, यह अभी भी उपयोग के लिए अमोनिया में विघटित हो जाता है)। SCR और SNCR की दक्षता की निगरानी के लिए, अमोनिया पानी की खपत को नियंत्रित करने के लिए एक अमोनिया ऑनलाइन विश्लेषण प्रणाली का उपयोग किया जाना चाहिए।
SCR आउटलेट पर अमोनिया स्लिप की निगरानी करना बहुत महत्वपूर्ण है। डीनाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया के दौरान, अमोनिया की खपत का स्टोइकोमेट्रिक अनुपात कुल NOx की मात्रा के साथ 0.8 और 1.2 के बीच होना चाहिए। इसलिए, इंजेक्ट किए गए अमोनिया की मात्रा को नियंत्रित करना बहुत महत्वपूर्ण है। अमोनिया के इंजेक्शन की मात्रा NOx के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए पर्याप्त होनी चाहिए ताकि NOx उत्सर्जन को कम किया जा सके और प्रदूषण स्रोत उत्सर्जन आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके। साथ ही, फ्लू गैस में अत्यधिक मात्रा में NH3 इंजेक्ट करने से बचना आवश्यक है। अत्यधिक अमोनिया इंजेक्शन न केवल संक्षारण को बढ़ाता है, SCR उत्प्रेरक के जीवनकाल को छोटा करता है, बल्कि फ्लू धूल को भी दूषित करता है, वायु प्रीहीटर में अमोनिया नमक के जमाव को बढ़ाता है, और वायुमंडल में NH3 उत्सर्जन को बढ़ाता है।
डीनाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया में अमोनिया स्लिप का पता लगाना फ्लू गैस डीनाइट्रिफिकेशन का अर्थ है उत्पन्न NOx को N2 में कम करना, जिससे फ्लू गैस से NOx को हटाया जा सके। सबसे मुख्यधारा प्रक्रियाएं SCR डीनाइट्रिफिकेशन और SNCR डीनाइट्रिफिकेशन हैं। SCR डीनाइट्रिफिकेशन तकनीक एक चयनात्मक उत्प्रेरक कमी विधि है। उत्प्रेरक की उपस्थिति में (SNCR डीनाइट्रिफिकेशन तकनीक एक चयनात्मक गैर-उत्प्रेरक कमी विधि है, जो उत्प्रेरक और उच्च तापमान के बिना होती है), तरल अमोनिया या यूरिया से विघटित अमोनिया का उपयोग फ्लू गैस में नाइट्रोजन ऑक्साइड को नाइट्रोजन और पानी में कम करने के लिए एक कम करने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है। कमी प्रक्रिया के दौरान, अवशिष्ट कम करने वाले एजेंटों के कारण अमोनिया स्लिप अनिवार्य है। रिसाव अमोनिया आसानी से फ्लू गैस में SO3 के साथ अमोनियम बाइसल्फेट बनाता है। अमोनियम बाइसल्फेट एक अत्यधिक चिपकने वाला, संक्षारक, टार-जैसा ठोस है जो वायु प्रीहीटर में संक्षारण, अवरोध और धूल जमाव का कारण बनता है, जिससे धूल हटाने की दक्षता प्रभावित होती है। यह डाउनस्ट्रीम धूल हटाने वाले उपकरण को भी नुकसान पहुंचा सकता है। साथ ही, इसका मतलब है तरल अमोनिया/यूरिया की खपत में वृद्धि, डीनाइट्रिफिकेशन इकाई की आर्थिक दक्षता को कम करना। शेष अमोनिया को वायुमंडल में छोड़ा जाता है, जिससे द्वितीयक वायु प्रदूषण होता है।
इसलिए, अमोनिया इंजेक्शन नियंत्रण को अनुकूलित करने और प्रदूषक उत्सर्जन को कम करने के लिए डीनाइट्रिफिकेशन के दौरान अमोनिया स्लिप का पता लगाना बहुत महत्वपूर्ण है।
