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암모니아는 물에 쉽게 용해되는 기체입니다. 다양한 일반적인 감지 방법이 있지만 암모니아는 독성이 있고 부식성이 있습니다. 현재 측정은 주로 TDLAS 직접 측정 방법을 사용하여 수행됩니다. TDLAS는 본질적으로 스펙트럼 흡수 분석 기술입니다. 특정 파장의 레이저에 대한 기체 분자의 선택적 흡수 특성을 활용하고 레이저 흡수 강도 변화를 분석하여 기체 농도를 얻습니다. TDLAS 스펙트럼 흡수 방법은 암모니아 기체의 농도를 직접 측정할 수 있으며 %에서 PPm까지 측정이 가능합니다.

TDLAS 가스 분석기의 원리

램버트-비어 법칙

TDLAS 기술은 고해상도 스펙트럼 흡수 기술입니다. 레이저가 측정 기체를 통과할 때의 광도 감쇠는 램버트-비어 법칙으로 표현할 수 있습니다. 공식에서 IV, 0, IV는 주파수 V를 가진 레이저, 입사 레이저 및 압력 P, 농도 X, 광 경로 L을 가진 기체를 통과하는 레이저를 나타냅니다. S(T)는 흡수선의 강도를 나타내고, 선형 함수 g(v-v0)는 흡수선의 모양을 나타냅니다. 기체 흡수는 일반적으로 작으며, 이러한 관계는 기체 농도가 높을수록 광 감쇠가 커짐을 나타냅니다. 따라서 기체에 의한 레이저 감쇠를 측정하여 기체의 농도를 측정할 수 있습니다.

레이저 가스 분석기의 작동 단계

레이저 가스 분석기의 원리는 레이저 분광법 및 광 흡수 원리에 기반합니다. 작동 과정은 다음과 같은 주요 단계로 나눌 수 있습니다.

레이저 소스: 레이저 가스 분석기는 단색의 간섭성 레이저 빔을 광원으로 사용합니다. 레이저 빔이 측정 기체를 통과할 때의 광도 감쇠는 램버트-비어 법칙으로 표현할 수 있습니다. 공식에서 IV, 0, IV는 주파수 V를 가진 레이저, 입사 레이저 및 압력 P, 농도 X, 광 경로 L을 가진 기체를 통과하는 레이저를 나타냅니다. S(T)는 흡수선의 강도를 나타내고, 선형 함수 g(v-v0)는 흡수선의 모양을 나타냅니다. 기체 흡수는 일반적으로 작으며, 이러한 관계는 기체 농도가 높을수록 광 감쇠가 커짐을 나타냅니다. 따라서 기체에 의한 레이저 감쇠를 측정하여 기체의 농도를 측정할 수 있습니다.

레이저 가스 분석기 데이터 처리: 분석기는 흡수된 광도와 흡수되지 않은 광도의 비율을 계산하여 목표 분자의 농도를 결정합니다.

환경 보호에서의 응용

야금, 코크스, 발전, 시멘트와 같이 바이오매스를 연료로 사용하는 산업에서 연소 배가스에서 질소 산화물을 제거하고 환경 오염을 방지하는 것이 사람들에게 절실히 인식되었으며, 이는 또한 어려운 문제입니다. 질소 산화물(탈질) 제거는 주로 SCR과 SNCR의 두 가지 주요 공정으로 나뉩니다. SCR 및 SNCR 작동에 필요한 약품은 암모니아와 요소입니다(요소를 사용하는 주된 이유는 필요할 때 저장 및 사용할 수 있으며, 요소는 여전히 암모니아로 분해되어 사용되기 때문입니다). SCR 및 SNCR 작동 효율을 모니터링할 때 암모니아 가스 온라인 분석 시스템을 채택하여 암모니아 가스 분석 시스템을 통해 암모니아수 소비를 제어해야 합니다.

SCR 배출구의 암모니아 누출 모니터링은 매우 중요합니다. 탈질 공정 동안 암모니아 소비는 총 NOx 양과 0.8에서 1.2 사이의 화학량론적 비율입니다. 따라서 암모니아 주입량을 제어하는 것이 매우 중요합니다. 암모니아 주입량은 NOx 배출을 줄이기 위해 NOx와 반응할 충분한 NH3를 가져야 하며 오염원 배출 요구 사항을 충족해야 합니다. 또한, 과도한 NH3를 배가스에 주입하는 것을 피해야 합니다. 과도한 암모니아 주입은 부식을 증가시키고 SCR 촉매의 수명을 단축시킬 뿐만 아니라, 연기 먼지를 오염시키고 공기 예열기에서 암모니아염의 침착을 증가시키며, 대기 중 NH3 배출을 증가시킵니다.

탈질 공정 암모니아 누출 NH3 감지 배가스 탈질은 NOx를 N2로 환원하여 배가스에서 NOx를 제거하는 것을 의미합니다. 주요 공정은 SCR 탈질 및 SNCR 탈질입니다. SCR 탈질 기술은 선택적 촉매 환원 방법입니다. 촉매 존재 하에(SNCR 탈질 기술은 촉매가 없고 고온에서 작동하는 선택적 비촉매 환원 방법), 액체 암모니아 또는 요소의 분해에서 파생된 암모니아 가스가 환원제로 사용되어 배가스에서 질소 산화물을 환원합니다. 환원 과정에서 잔류 환원제로 인한 암모니아 누출은 불가피합니다. 누출된 암모니아는 배가스 중의 SO3와 쉽게 황산수소암모늄을 형성하며, 황산수소암모늄은 강한 접착성, 부식성, 타르와 같은 고체로, 공기 예열기에서 부식, 막힘, 먼지 축적을 유발하여 집진 효과에 영향을 미칩니다. 심지어 하류 집진 장비를 손상시킬 수도 있습니다. 동시에 액체 암모니아/요소 소비 증가를 의미하며, 탈질 장치의 경제적 이익을 감소시킵니다. 잔류 암모니아는 대기 중으로 배출되어 대기의 2차 오염을 유발합니다.

따라서 역탈질 공정 중 누출된 암모니아를 감지하는 것은 암모니아 주입 제어를 최적화하고 오염 물질 배출을 줄이는 데 매우 중요합니다.

환경 보호에서의 응용

야금, 코크스, 발전, 시멘트와 같이 바이오매스를 연료로 사용하는 산업에서 연소 배가스에서 질소 산화물을 제거하고 환경 오염을 방지하는 것의 중요성은 절실히 인식되었습니다. 또한 어려운 문제입니다. 질소 산화물(탈질) 제거를 위한 가장 일반적인 공정은 SCR과 SNCR입니다. SCR 및 SNCR을 작동시키기 위해 필요한 시약은 암모니아와 요소입니다(요소는 주로 쉽게 구할 수 있고 사용 시 암모니아로 분해되어 사용되기 때문에 사용됩니다). SCR 및 SNCR의 효율을 모니터링하기 위해 암모니아 온라인 분석 시스템을 사용하여 암모니아수 소비를 제어해야 합니다.

SCR 배출구의 암모니아 누출 모니터링은 매우 중요합니다. 탈질 공정 동안 암모니아 소비와 총 NOx 양의 화학량론적 비율은 0.8에서 1.2 사이여야 합니다. 따라서 암모니아 주입량을 제어하는 것이 매우 중요합니다. 암모니아 주입량은 NOx와 반응하여 NOx 배출을 줄이고 오염원 배출 요구 사항을 충족하기에 충분해야 합니다. 동시에, 과도한 양의 NH3를 배가스에 주입하는 것을 피해야 합니다. 과도한 암모니아 주입은 부식을 증가시키고 SCR 촉매의 수명을 단축시킬 뿐만 아니라, 연기 먼지를 오염시키고, 공기 예열기에서 암모니아염 침착을 증가시키며, 대기 중 NH3 배출을 증가시킵니다.

탈질 공정에서의 암모니아 누출 감지 배가스 탈질은 생성된 NOx를 N2로 환원하여 배가스에서 NOx를 제거하는 것을 의미합니다. 가장 일반적인 공정은 SCR 탈질 및 SNCR 탈질입니다. SCR 탈질 기술은 선택적 촉매 환원 방법입니다. 촉매 존재 하에(SNCR 탈질 기술은 촉매가 없고 고온에서 발생하는 선택적 비촉매 환원 방법), 액체 암모니아 또는 요소에서 분해된 암모니아가 환원제로 사용되어 배가스에서 질소 산화물을 질소와 물로 환원합니다. 환원 과정에서 잔류 환원제로 인한 암모니아 누출은 불가피합니다. 누출된 암모니아는 배가스 중의 SO3와 쉽게 황산수소암모늄을 형성합니다. 황산수소암모늄은 접착성이 강하고 부식성이 있으며 타르와 같은 고체로, 공기 예열기에서 부식, 막힘, 먼지 축적을 유발하여 집진 효율에 영향을 미칩니다. 심지어 하류 집진 장비를 손상시킬 수도 있습니다. 동시에 액체 암모니아/요소 소비 증가를 의미하며, 탈질 장치의 경제적 효율성을 감소시킵니다. 잔류 암모니아는 대기 중으로 배출되어 2차 대기 오염을 유발합니다.

따라서 탈질 중 암모니아 누출을 감지하는 것은 암모니아 주입 제어를 최적화하고 오염 물질 배출을 줄이는 데 매우 중요합니다.