آمونیاک گازی است که به راحتی در آب حل می شود. روش های تشخیص رایج مختلفی وجود دارد، اما آمونیاک سمی و خورنده است. در حال حاضر، اندازه گیری عمدتاً با استفاده از روش اندازه گیری مستقیم TDLAS انجام می شود. TDLAS اساساً یک فناوری تجزیه و تحلیل جذب طیفی است. این فناوری از ویژگی های جذب انتخابی مولکول های گاز به لیزرهای با طول موج خاص استفاده می کند و با تجزیه و تحلیل تغییرات شدت جذب لیزر، غلظت گاز را به دست می آورد. روش جذب طیفی TDLAS می تواند غلظت گاز آمونیاک را مستقیماً اندازه گیری کند و می تواند اندازه گیری هایی را از % تا PPm انجام دهد.
فناوری TDLAS یک فناوری جذب طیفی با وضوح بالا است. تضعیف شدت نور هنگام عبور لیزر از گاز اندازه گیری شده را می توان با قانون لامبرت-بیر بیان کرد. در فرمول، IV، 0، IV نشان دهنده لیزر با فرکانس V، ورودی و لیزر عبوری از گاز با فشار P، غلظت X و مسیر نوری L است؛ S(T) نشان دهنده شدت خط جذب است؛ تابع خطی g(v-v0) شکل خط جذب را نشان می دهد. جذب گاز به طور کلی کم است و این روابط نشان می دهد که هرچه غلظت گاز بیشتر باشد، تضعیف نور بیشتر است. بنابراین، غلظت گاز را می توان با اندازه گیری تضعیف لیزر توسط گاز اندازه گیری کرد.
اصل تحلیلگر گاز لیزری بر اساس اصول طیف سنجی لیزری و جذب نوری است. فرآیند کاری آن را می توان به مراحل کلیدی زیر تقسیم کرد:
منبع لیزر: تحلیلگر گاز لیزری از یک پرتو لیزر همدوس تک رنگ به عنوان منبع نور استفاده می کند. تضعیف شدت نور پرتو لیزر هنگام عبور از گاز اندازه گیری شده را می توان با قانون لامبرت-بیر بیان کرد. در فرمول، IV، 0، IV نشان دهنده لیزر با فرکانس V، ورودی و لیزر عبوری از گاز با فشار P، غلظت X و مسیر نوری L است؛ S(T) نشان دهنده شدت خط جذب است؛ تابع خطی g(v-v0) شکل خط جذب را نشان می دهد. جذب گاز به طور کلی کم است و این روابط نشان می دهد که هرچه غلظت گاز بیشتر باشد، تضعیف نور بیشتر است. بنابراین، غلظت گاز را می توان با اندازه گیری تضعیف لیزر توسط گاز تعیین کرد.
پردازش داده تحلیلگر گاز لیزری: تحلیلگر نسبت شدت نور جذب شده به شدت نور جذب نشده را برای تعیین غلظت مولکول هدف محاسبه می کند.
در صنایعی مانند متالورژی، کک سازی، نیروگاه و سیمان که از زیست توده به عنوان سوخت استفاده می کنند، حذف اکسیدهای نیتروژن از گازهای خروجی احتراق و جلوگیری از آلودگی محیط زیست به شدت مورد توجه مردم قرار گرفته است و همچنین یک مسئله چالش برانگیز است. حذف اکسیدهای نیتروژن (نیتروژن زدایی) عمدتاً به دو فرآیند اصلی تقسیم می شود: SCR و SNCR. داروهای مورد نیاز برای بهره برداری از SCR و SNCR آمونیاک و اوره هستند (دلیل اصلی استفاده از اوره این است که می توان آن را ذخیره کرد و در صورت نیاز استفاده کرد، و اوره همچنان برای استفاده تجزیه می شود). هنگام نظارت بر راندمان عملیات SCR و SNCR، باید از یک سیستم تجزیه و تحلیل آنلاین گاز آمونیاک استفاده شود تا مصرف آب آمونیاک از طریق سیستم تجزیه و تحلیل گاز آمونیاک کنترل شود.
نظارت بر فرار آمونیاک از خروجی SCR اهمیت زیادی دارد. در طول فرآیند نیتروژن زدایی، مصرف آمونیاک در نسبت استوکیومتری شیمیایی 0.8 تا 1.2 با کل مقدار NOx است. بنابراین، کنترل مقدار تزریق آمونیاک بسیار مهم خواهد بود؛ مقدار تزریق آمونیاک باید به اندازه کافی NH3 برای واکنش با NOx برای کاهش انتشار NOx و برآورده کردن الزامات انتشار منبع آلودگی داشته باشد؛ و از تزریق بیش از حد NH3 به گاز خروجی جلوگیری شود، که نه تنها خوردگی را افزایش می دهد، طول عمر کاتالیزور SCR را کوتاه می کند، بلکه گرد و غبار دود را نیز آلوده می کند و رسوب نمک آمونیوم را در پیش گرم کننده هوا افزایش می دهد و انتشار NH3 به جو را افزایش می دهد.
فرار آمونیاک در فرآیند نیتروژن زدایی، تشخیص NH3، نیتروژن زدایی گاز خروجی به معنای کاهش NOX به N2 برای حذف NOX از گاز خروجی است. فرآیندهای اصلی نیتروژن زدایی عبارتند از: نیتروژن زدایی SCR و نیتروژن زدایی SNCR. فناوری نیتروژن زدایی SCR یک روش کاهش کاتالیزوری انتخابی است. در حضور کاتالیزور (فناوری نیتروژن زدایی SNCR یک روش کاهش غیر کاتالیزوری انتخابی است، بدون کاتالیزور و دمای بالا)، گاز آمونیاک حاصل از تجزیه آمونیاک مایع یا اوره به عنوان عامل کاهنده برای کاهش اکسیدهای نیتروژن و آب در گاز خروجی استفاده می شود. در طول فرآیند کاهش، فرار آمونیاک ناشی از عوامل کاهنده باقی مانده اجتناب ناپذیر است. آمونیاک فرار به راحتی با SO3 در گاز خروجی سولفات هیدروژن آمونیوم تشکیل می دهد، مانند سولفات هیدروژن آمونیوم، که چسبندگی قوی، خورندگی، جامدات شبیه قیر دارد و باعث خوردگی، انسداد و تجمع گرد و غبار در پیش گرم کننده هوا می شود و بر اثر حذف گرد و غبار تأثیر می گذارد. حتی ممکن است به تجهیزات حذف گرد و غبار پایین دست آسیب برساند؛ در عین حال، به معنای افزایش مصرف آمونیاک مایع/اوره، کاهش منافع اقتصادی دستگاه نیتروژن زدایی است؛ گاز آمونیاک باقی مانده به جو تخلیه می شود و باعث آلودگی ثانویه جو می شود.
بنابراین، تشخیص آمونیاک فرار در طول فرآیند نیتروژن زدایی برای بهینه سازی کنترل تزریق آمونیاک و کاهش انتشار آلاینده ها اهمیت زیادی دارد.
در صنایعی که از زیست توده به عنوان سوخت استفاده می کنند، مانند متالورژی، کک سازی، تولید برق و سیمان، اهمیت حذف اکسیدهای نیتروژن از گازهای خروجی احتراق و جلوگیری از آلودگی محیط زیست به شدت درک شده است. این نیز یک مشکل چالش برانگیز است. رایج ترین فرآیندها برای حذف اکسیدهای نیتروژن (نیتروژن زدایی) SCR و SNCR هستند. برای بهره برداری از SCR و SNCR، مواد شیمیایی مورد نیاز آمونیاک و اوره هستند (اوره عمدتاً به این دلیل استفاده می شود که به راحتی در دسترس است و هنگام استفاده، همچنان به آمونیاک تجزیه می شود تا مورد استفاده قرار گیرد). برای نظارت بر راندمان SCR و SNCR، باید از یک سیستم تجزیه و تحلیل آنلاین آمونیاک استفاده شود تا مصرف آب آمونیاک کنترل شود.
نظارت بر لغزش آمونیاک در خروجی SCR اهمیت زیادی دارد. در طول فرآیند نیتروژن زدایی، نسبت استوکیومتری مصرف آمونیاک به کل مقدار NOx باید بین 0.8 تا 1.2 باشد. بنابراین، کنترل مقدار آمونیاک تزریق شده بسیار مهم است. مقدار آمونیاک تزریق شده باید کافی باشد تا با NOx واکنش داده و انتشار NOx را کاهش دهد و الزامات انتشار منبع آلودگی را برآورده کند. در عین حال، لازم است از تزریق بیش از حد NH3 به گاز خروجی جلوگیری شود. تزریق بیش از حد آمونیاک نه تنها خوردگی را افزایش می دهد، طول عمر کاتالیزور SCR را کوتاه می کند، بلکه گرد و غبار دود را نیز آلوده می کند، رسوب نمک آمونیوم را در پیش گرم کننده هوا افزایش می دهد و انتشار NH3 به جو را افزایش می دهد.
تشخیص لغزش آمونیاک در فرآیند نیتروژن زدایی نیتروژن زدایی گاز خروجی به معنای کاهش NOx تولید شده به N2 است، بنابراین NOx را از گاز خروجی حذف می کند. رایج ترین فرآیندها نیتروژن زدایی SCR و نیتروژن زدایی SNCR هستند. فناوری نیتروژن زدایی SCR یک روش کاهش کاتالیزوری انتخابی است. در حضور کاتالیزور (فناوری نیتروژن زدایی SNCR یک روش کاهش غیر کاتالیزوری انتخابی است که بدون کاتالیزور و در دماهای بالا رخ می دهد)، آمونیاک تجزیه شده از آمونیاک مایع یا اوره به عنوان عامل کاهنده برای کاهش اکسیدهای نیتروژن در گاز خروجی به نیتروژن و آب استفاده می شود. در طول فرآیند کاهش، لغزش آمونیاک ناشی از عوامل کاهنده باقی مانده اجتناب ناپذیر است. آمونیاک فرار به راحتی با SO3 در گاز خروجی سولفات هیدروژن آمونیوم تشکیل می دهد. سولفات هیدروژن آمونیوم یک جامد بسیار چسبنده، خورنده و شبیه قیر است که باعث خوردگی، انسداد و تجمع گرد و غبار در پیش گرم کننده هوا می شود و بر راندمان حذف گرد و غبار تأثیر می گذارد. حتی ممکن است به تجهیزات حذف گرد و غبار پایین دست آسیب برساند. در عین حال، به معنای افزایش مصرف آمونیاک مایع/اوره است که باعث کاهش بهره وری اقتصادی واحد نیتروژن زدایی می شود. آمونیاک باقی مانده به جو تخلیه می شود و باعث آلودگی ثانویه هوا می شود.
بنابراین، تشخیص لغزش آمونیاک در طول نیتروژن زدایی برای بهینه سازی کنترل تزریق آمونیاک و کاهش انتشار آلاینده ها اهمیت زیادی دارد.
