水泥行业 | 氨水留样及智能在线分析系统

背景

在我国社会经济不断发展的背景下，水泥行业对产品质量监控提出了更高的要求。而在水泥行业生产过程中，氨水一直是人们常用的脱硝剂之一，其可以起到比较理想的脱硝效果，在烟气脱硝环节扮演着至关重要的角色。据《中国水泥工业年鉴》数据显示，随着环保法规的日益严格，氨水的使用量呈逐年上升趋势。

氨水的质量直接关联到脱销反应的化学转化率和反应深度，如果使用的氨水质量不达标，脱硝反应的转化率，反应深度都会产生非常大的影响。氨水质量不稳定会造成脱硝效率下降，烟气氮氧化物排放浓度变大。这与国家《大气污染防治法》中对氮氧化物排放的严格限制相违背。因此，确保氨水质量的稳定性，已成为水泥企业环保管理中的关键指标。

在这一背景下，氨水留样及智能在线分析系统的引入显得尤为重要。以Ok138大阳城集团开发的MUST OR2系统为例，该系统能够实现氨水浓度的在线实时监测，通过高精度的折光测试法和自动温度补偿，确保了测量的准确性和可靠性。MUST OR2系统采用专业的传感技术和自动化控制，实现了从取样、测量到数据记录的全流程自动化。系统还能够自动清洗探头，减少维护工作量，并通过网络将数据实时传输至中控室，便于集中管理和决策支持。

氨水留样及智能在线分析系统

1、传统与在线检测方法的比较

1.1 取样方式

传统检测采用人工定点取样，测试的数据只针对特定位置的样品，氨水实际存储中存在分层的情况，所以人工取样的位置不同，检测结果会有较大区别；人工瞬时取样，温度会发生变化，样品容易失真。而在线检测采用连续在线分析的方式，得到整车氨水的实时浓度和平均浓度；全程在卸氨管路里面实时分析，避免了数据失真。内置的温度传感器，可以对检测数据进行实时温度补偿，以保证浓度检测更为精准。

1.2 测试方式

传统检测利用滴定方式，对人工取来的样品进行手工浓度分析；酸碱中和滴定，由于每个人的手法差异，取样、检验过程中可能造成的样品污染，都可能对检验结果，造成大的影响。而在线检测采用折光测试法，卸氨全程无人化运行，自动完成取样、存样、自动检测，不会产生由于人为的原因，导致数据误差的情况发生。

1.3 特点分析

传统检测取样及分析过程对工作人员有一定安全风险；数据较少，且单一，不能真实反应整车氨水浓度；需要相关工作人员，在一些特殊情况下，人员会有一定的劳动强度；无法实现工厂的智能化过程控制。而在线检测降低了企业的安全风险，氨水属于危险品，技改后全程无人化，无需接触氨水，保证了员工的人身安全；检测结果丰富，可以完整的了解整个卸氨过程的实时浓度、平均浓度、温度等数据；可以优化企业人力，降低了一线操作人员的工作强度，提高了企业的智能化水平，为智能工厂打下良好的基础。

智能在线检测氨水浓度与化验室滴定法浓度对比

2、氨水在线检测系统产品介绍

2.1 产品整体介绍

氨水浓度在线分析系统MUST OR2，是一款可以在线对氨水的实时浓度、平均浓度、实时温度自动进行精确测量的智能化系统，并具有温度自动补偿功能。当氨水浓度出现异常时，可自动声光报警；同时配置了全程自动均匀取样和密封储存的自动留样装置，以及每次卸氨完毕后都会自启动的清洗装置，确保探头清洁，保障后期测试的精准可靠。

Ok138大阳城集团氨水浓度在线分析系统MUST OR2示意图

智能检测系统软件界面示意图

卸氨过程中，系统可以与卸氨泵联动。当操作人员开泵卸氨时，系统接收到卸氨泵发出的启动信号，就会自动运行，自动记录氨水的实时浓度和实时温度。当结束卸氨关闭泵时，设备接收到卸氨泵发出的停止信号，系统自动关闭，同时计算出整个卸氨时间内氨水的平均浓度值，然后将卸氨开始时间、卸氨时长、氨水实时浓度、氨水平均浓度等数据保存到系统。历史数据可以分页查看，也可以检索当前或前一天的数据。系统通过局域网将数据实时上传至中控室，可一键导出数据报表。

卸氨结束后，系统自动开启冲洗功能，通过安装在测量探头对侧的喷射头消除粘附的物料。冲洗完毕自动关闭设备，确保每一次测试都精准可靠，减少人工拆洗的维护工作量。系统探头的测量光源寿命可长达10万小时，可以保证系统拥有一个长使用寿命，同时探头内置了温度传感器，可以对浓度检测数据进行实时温度补偿，以保证浓度检测更为精准。

卸氨流程示意图

1、在线实时监测

系统通过安装在氨水卸车管道中的测量探头，实时监测氨水的实时浓度和温度。

2、折光测试法

系统采用折光测试法来测定氨水的浓度。这种方法利用光在不同浓度液体中的折射率不同，通过测量折射率来计算氨水的浓度。

3、温度自动补偿

内置的温度传感器可以实时监测氨水的温度，并对浓度测量数据进行温度补偿，以确保在不同温度下测量结果的准确性。

4、自动取样与留样

系统配置了自动均匀取样和密封储存的自动留样装置，确保样品的代表性和可追溯性。

5、自动清洗功能

卸氨结束后，系统自动启动清洗装置，通过喷射头清除探头上的残留物，保证探头的清洁和测量的准确性。

6、数据记录与传输

系统自动记录卸氨过程中的实时浓度、平均浓度、实时温度等数据，并将数据保存到系统中。历史数据可以分页查看或检索。系统通过局域网将数据实时上传至中控室，便于数据管理和分析。

7、声光报警

当氨水浓度出现异常时，系统会自动启动声光报警功能，及时提醒操作人员。

8、联动控制

系统可以与卸氨泵联动，当操作人员开泵卸氨时，系统接收到启动信号后自动运行；卸氨结束关闭泵时，系统接收到停止信号后自动关闭，并计算出整个卸氨时间内氨水的平均浓度值。

9、用户界面

系统配备8寸工业触摸屏，提供直观的操作界面和数据展示。

10、信号输出

系统支持多种信号输出接口，包括ModbusTCP协议、RS485数字量、4-20mA模拟量、开关量等，便于与工厂的其他自动化系统集成。

2.2 技术参数

2.3 系统特点

1、方案简单，成本低，改造时间短，不影响正常生产

通过卸氨管路(通常为DN50管道)安装法兰串接在原有的卸氨进口管道上，简单快捷，不影响正常生产。技改成本低，施工期短，半个工作日可完成卸氨管路技改。安装方式灵活、体积小巧，可选卡箍/法兰/螺纹安装。

2、测量精度高，自动计算平均浓度

系统采用光折射的原理来检测液体浓度值，光在不同浓度液体中产生的折射率不同，设备内置的传感器将接收到的感光信号先转换为折射率，再经过一定的浓度转换算法计算出不同液体的浓度值，该方法解决了氨水中添加碱性物质的测量问题，同时内置温度补偿，解决了氨水在不同温度下浓度差异问题。卸氨全程自动均匀取样，杜绝人为作弊的可能，全程无人化，避免取样、检测的人为污染，造成结果失真，卸氨结束后，给出平均浓度，这个数据对于用户更加具有生产指导意义。

3、自动清洗功能

卸氨结束后，系统自动开启冲洗功能，通过安装在测量探头对侧的超声波清洗器或喷射头消除粘附的物料，冲洗完毕自动关闭设备，确保每一次测试都精准可靠，减少人工拆洗的维护工作。

4、内置温度补偿算法

内置温度补偿算法，克服了单片机内存小，温度补偿范围受限制的缺点；温度传感器与浓度探头集成，紧贴测量介质，保证温度补偿及时、准确、可靠。

5、检测结果丰富，检测结果一目了然

自动记录实时浓度、实时温度、平均浓度、卸氨起始时间、卸氨时长等；自动保存历史记录，支持U盘、SD卡外置存储器，支持sqlite数据库。在线监测，实时出检测结果，结果可以自动生成图表。浓度、密度、温度以趋势曲线的形式表现。实时了解卸氨情况和氨水数据，第一时间掌握进厂氨水的质量情况。

6、全程无人操作，安全性高

从卸氨到检测出结果，全程无人化操作，不接触到氨水，杜绝氨水对人员的伤害。

7、具有良好的可追溯性

卸氨全程每次检测的数据自动形成报表，有异常的时候可追溯整个卸氨的数据，可以留样重新比对。

8、操作简单便捷

仪器具有全自动操作，简单便捷，正常情况全程无人化操作。出厂附带标定证书，即装即用，无需现场校准，也不需要定期校准。所有的用户设置参数保存在设备内置的高速存储器中，掉电不丢失。内置探头自动诊断功能，对于有可能出现的故障一目了然。

9、更好的工厂管理，更好的物联网平台

标配多点数据采集系统，可将每个卸氨点的数据通过无线/有线远传功能实时远传至中控室PLC、PC、DCS等上位机系统；通过PC远程集中查看现场实时状态、保存数据、异常报警。标配多组信号模拟输出：可选4-20mA、RS485/232数字量、开关量，便于客户集成控制，提高自动化程度，提高生产效率。采用8寸人机交互界面，显示内容更详细，彩色界面，操作便利，可拓展性强。

应用效果

1、提高安全性

氨水属于危险品，智能化监测系统实现了无人化操作，避免了员工直接接触氨水，显著降低了安全风险。

2、实时监控

系统能够实时监测氨水的浓度和温度，确保氨水在脱硝工艺中的稳定性和有效性。

3、数据准确性

通过折光测试法和温度自动补偿，系统提供了更准确的浓度测量，避免了人工取样和分析过程中可能出现的误差。

4、提高效率

自动化的取样、留样和清洗功能减少了人工操作，提高了工作效率，同时减少了因人为因素导致的停机时间。

5、优化人力

由于系统实现了自动化监测，减少了对操作人员的依赖，从而优化了人力资源配置，降低了一线操作人员的工作强度。

6、智能化控制

系统与卸氨泵联动，自动记录氨水的实时浓度和温度，实现智能化过程控制，为智能工厂建设打下基础。

7、数据管理

系统自动保存历史记录，支持多种数据存储方式，便于数据管理和追溯，有助于质量控制和生产决策。

8、环境适应性

系统设计考虑了工业环境的复杂性，具备防爆等级和防护等级，确保在恶劣环境下也能稳定运行。

9、易于集成

系统支持多种信号输出接口，便于与现有的自动化系统集成，提高整个工厂的自动化水平。

10、维护简便

系统设计考虑了维护的便利性，内置探头自动诊断功能，便于及时发现和解决问题。

11、提升生产管理

通过实时数据的反馈，生产管理人员可以更有效地监控和调整生产过程，优化工艺参数。

12、环境友好

精确控制氨水使用量，减少过量使用，有助于减少对环境的影响。

结论

在水泥生产领域，氨水作为关键的脱硝剂，其浓度的精确控制对于保障烟气处理效率至关重要。通过引入氨水浓度智能在线检测系统，我们可以成功实现了氨水浓度的自动化、智能化监测，这一过程无需人工干预，从而提升了操作的便捷性和数据的准确性。

该系统通过高精度传感器和专业的算法，能够实时采集并分析氨水的浓度、温度、密度和折射率等关键参数，这些数据随后自动同步至中央控制系统，不仅消除了人为操作的误差，而且通过提供平均浓度数据，为生产过程提供了更为精确的指导，这一点对于确保脱硝反应的稳定性和效率至关重要。

与传统的人工检测方法相比，智能在线检测系统的应用提高了检测的响应速度和精确度，同时减轻了操作人员的劳动强度，降低了潜在的安全风险。此外，系统所提供的详尽数据记录和分析功能，为质量控制和生产优化提供了坚实的数据支撑。

在推动水泥行业向智能制造转型的过程中，氨水浓度智能在线检测系统不仅展现了其在提升生产效率和保障产品质量方面的潜力，而且作为智能化升级的典范，具有重要的示范和推广价值。随着技术的不断进步和行业需求的增长，该系统的深入应用将为水泥行业的可持续发展提供强有力的技术支撑。

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