Produkty

emisja
Typowa instalacja kotła energetycznego
pomiar emisyjny
(tlenu i wilgotności
spalin)
–––– paliwo
–––– tlen
–––– efektywność
elektro
filtr
przegrz
ewacz
najwyższa efektywność
podgrz
ewacz
–––– tlenek węgla
–––– dwutlenek węgla
Analizator
CIA
ef
ek
ty
wn
oś
ć
CO2
monitoring niespalonego węgla
w popiołach lotnych
O2
oł
CO
koci
pa
liw
o
Sonda AZ20
pomiar efektywności
nadmiar paliwa
36 Dzisiaj Lipiec 2010
–––– tlenek węgla
–––– dwutlenek węgla
spalanie
stechiometryczne
ciągłych pomiarów i uzyskiwaniu oszczędku zastosowano układ kontroli dozowania
ności w paliwie w mniejszych aplikacjach
gazu wzorcowego, co umożliwia automaenergetycznych.
tyczną, precyzyjną kalibrację i redukcję
kosztów obsługi. Stabilność ogniwa cyrkoAnalizator niezupełnego spalania
nowego jest wyjątkowo duża, co ogranicza
częstość wykonywanych kalibracji i zużycie
Efekt niepełnego natlenienia paleniska objagazu wzorcowego. Nowoczesny przetworwia się przez emisję w spalinach związków
nik z intuicyjnym menu (przypominającym
zawierających niewykorzystaną energię.
standardowe telefony komórkowe) zapewJest on obserwowany tam, gdzie paliwo
nia prostą obsługę urządzenia. Aby w pełni
przechodzi przez proces rozkładu termiczdopasować się do różnorodnych potrzeb
nego (pirolizy) i powstają duże ilości gazoużytkowników, przygotowano kilka wersji:
wych pozostałości (np. przy spalaniu lub
współspalaniu biomasy). Uzyskanie odpon z różnymi długościami sondy od 0,5 (dla
wiedniej efektywności spalania zależy wtemniejszych kotłów) do 4 m (jedna z najdy od doprowadzania powietrza wtórnego
dłuższych sond dostępnych na rynku),
do komory dopalania składników lotnych.
n ze zintegrowanym lub zdalnym przeWśród emitowanych związków najczęściej
twornikiem,
za straty odpowiedzialny jest tlenek węgla,
n z automatyczną lub manualną kalibracją,
ale mogą pojawiać się również wodór, men w wersji wysokotemperaturowej z ceratan lub inne lotne związki organiczne. Dlamiczną obudową,
tego pomiar samego CO (np. za pomocą
n w wersji do strefy zagrożonej wybuchem
analizatora EL3020 Uras 26) nie zawsze
Ex (w przygotowaniu).
jest wystarczający. W rozwiązaniu produkcji
Dzięki temu AZ20 znajdują zastosowanie
ABB SMA Smart Analyzer 90 zastosowanie tylko w energetyce, ale również w ceno katalityczny czujnik mierzący wszystmentowniach, hutnictwie, przemyśle cerakie gazowe palne substancje w spalinach
micznym, petrochemii, przemyśle chemicz(jako ekwiwalent COe). Instrument ten, przy
nym itp. Sondę AZ20 wraz z analizatorem
ekstrakcyjnym (EL3020 Magnos 206)
jednoczesnym pomiarze zawartości tlenu
można wykorzystać do prostego pomiaru
na czujniku cyrkonowym, staje się kluczowilgotności spalin koniecznego dla systewym elementem optymalizacji procesu
mów monitoringu emisji spalin.
spalania, szczególnie wszędzie tam, gdzie
Siostrzana wersja analizatorów cyrkoistnieje problem odpowiedniego napowienowych AZ100 została zaprojektowana
trzania paleniska. Urządzenie jest instalowado użycia w kotłach o mniejszych mocach
ne „in-situ”, w pełni zautomatyzowane (auopalanych gazem ziemnym lub lekkim
oletomatyczny przedmuch i kalibracja), co daje
–––– paliwo
––––
tlen
jem. Te sondy charakteryzują się
ekonopełną satysfakcję jego wykorzystywania przy
–––– efektywnośćzminimalizowanym serwisie obsługowym.
miczną ceną inwestycji przy prowadzeniu
najwyższa efektywność
Analizator niespalonego węgla
w popiele
Innym z efektów wpływających na straty
wynikające z procesów spalania jest odprowadzanie paliwa w postaci nieopalonej
w popiołach lotnych. Może to być spowodowane nieodpowiednim przygotowaniem paliwa (złe rozdrobnienie lub zmieszanie paliw
wieloskładnikowych) lub źle prowadzonym
procesem spalania. Jednym ze sposobów
ograniczania tych strat jest monitoring niespalonego węgla w popiołach lotnych.
Opatentowany analizator Carbon-In-Ash
(CIA) produkcji ABB umożliwia pomiar bez
konieczności zastosowania jakiegokolwiek
systemu pobierania próbki. Uniknięto w ten
sposób cykliczności pomiaru, a dostęp
do wyników na bieżąco („on-line”) umożliwia wykorzystanie tego pomiaru w pętlach
regulacyjnych optymalizacji procesu spalania. Metoda pomiaru bazuje na pochłanianiu
przez węgiel promieniowania mikrofalowego
(ok. 100 MHz) w odróżnieniu od innych nieorganicznych składników pyłu. System pomiarowy składa się z dwóch mikrofalowych
głowic-zwierciadeł nadajnika i odbiornika
montowanych po przeciwnych stronach
kanału spalin, uzupełnionych o sondy elektrodynamicznego pomiaru zapylenia i układ
przetwarzający. Urządzenie CIA jest w pełni
bezobsługowe, instalowane z reguły przed
podgrzewaczem powietrza. Analizator przesyła sygnały gęstości węgla i popiołu (g/m3)
oraz procentowej zawartości węgla. Daje
to pełną informację o jakości lotnego pyłu,
co ma znaczenie przy jego późniejszym wykorzystaniu.
Procesy kontroli pracy źródła energetycznego są nakierowywane przez kilka
kryteriów:
n efektywne procesy spalania,
n redukcję emisji zanieczyszczeń (SO2,
NOx, pyłu),
n uzyskiwanie odpowiednich parametrów
procesowych.
Prezentowane pomiary dotyczą pierwszego
z wymienionych kryteriów. Łącznie z pomiarami podstawowymi (temperatury, ciśnienia, przepływów, obserwacji płomienia itp.)
stanowią podstawę do sterowania kotłów
w oparciu o systemy DCS lub dla bardzo
małych jednostek poprzez sterowniki PLC.
W zależności od skali i zastosowanej technologii kotła energetycznego ilość sygnałów
wynosi od kilkudziesięciu do nawet kilku
tysięcy. Poprawę efektywności procesu
spalania gwarantuje wdrażanie zaawansowanych układów regulacji predykcyjnej
opartych o dynamiczne modele obiektu.
Przykładem takiego rozwiązania jest ABB
Optimax, który realizuje nie tylko funkcje
złożonych regulacji i optymalizacji, ale zapewnia też zaawansowane metody analizy
procesów starzenia się urządzeń.
Więcej informacji:
Janusz Dzielendziak, tel. 71 34 75 625
e-mail: [email protected]
Marek Strymer, tel. 71 34 75 329
e-mail: [email protected]
nadmiar powietrza
Cyrkonowy analizator zawartości tlenu
J
est ogniwem stężeniowym, w którym pomiędzy dwoma elektrodami
wykonanymi z porowatej platyny
znajduje się elektrolit stały w postaci
tlenku cyrkony ZrO2 wzbogacanego
(dotowanego) kilkuprocentową zawartością tlenku itru Y2O3. W temperaturze
powyżej 600°C elektrolit ten zaczyna
przewodzić jony tlenkowe i jeśli w przestrzeniach obu elektrod będą inne stężenia (ciśnienia parcjalne) tlenu, nastąpi
„przepływ” tlenu od większego stężenia
do mniejszego. Pomiędzy elektrodami
pojawi się siła elektromotoryczna, której
różnica potencjałów opisywana jest
równaniem Nernsta:
RT ln ––
p1
E=–––
4F
p2
gdzie:
E – siła elektromotoryczna (różnica
potencjałów) [V]
R – stała gazowa
T – temperatura [K]
F – stała Faradaya
p1 – ciśnienie parcjalne tlenu
referencyjne (np. powietrza)
p2 – ciśnienie parcjalne tlenu
mierzonej próbki (spalin)
Sonda cyrkonowa mierzy w warunkach
rzeczywistych – tzn. zawilgoconych
spalin. W stosunku do pomiarów ekstrakcyjnych (analizatory paramagnetyczne, ogniwa elektrochemiczne), które są
wykonywane na próbkę suchą, wartość
wskazań będzie mniejsza. W ten sposób
stosując oba rodzaje analizatorów
i mierząc tą różnicę można określać
wilgotność spalin.
Sondy cyrkonowej nie należy stosować
w środowisku zawierającym dużą ilość
gazów palnych. Ze względu na wysoką
temperaturę pracy czujnika, gazy palne
będą na elektrodzie platynowej spalać
tlen, zafałszowując pomiar, a w skrajnym
przypadku (mieszaniny wybuchowej)
sonda może być inicjatorem eksplozji.
Sonda AZ20
Pomiar różnicy potencjałów daje wartość zależną
od zawartości tlenu w spalinach.
engin
Lipiec 2010 Dzisiaj 37
ef
ek
ty
wn
oś
ć
Fot. na kolumnach: Arch. ABB; engineeringtoolbox.com
komin
Typowy skład spalin
i efektywność spalania
spalanie
stechiometryczne
Produkty