Nowa technologia pomiarów emisji Pentol

Nowa technologia pomiarów emisji Pentol

Nowa technologia pomiarów emisji Pentol-Codel za instalacją
mokrego odsiarczania spalin, testowana w jednym z zakładów
Tauron Wytwarzanie S.A.
Codel International jest jednym z liczących się producentów analizatorów spalin i kompletnych
systemów monitoringu emisji. Firma specjalizuje się w zastosowaniu metody pomiaru „in situ”
i znacząco przyczyniła się do postępu technicznego w tej kategorii przyrządów, wdrażając szereg
nowatorskich rozwiązań.
Pentol dostarczył do Polski pierwsze analizatory Codela, służące do kontroli pracy instalacji
kondycjonowania spalin dokładnie 20 lat temu, w roku 1992. Jedną z pierwszych lokalizacji była
Elektrociepłownia Kraków. Osiem dostarczonych wówczas przepływomierzy spalin pracuje po dziś
dzień, co potwierdza trwałość aparatury Codela. W ciągu minionych 20 lat Pentol dostarczył
i uruchomił około 50 systemów ciągłego monitoringu emisji na obiektach energetycznych
i przemysłowych w Polsce i kilku innych krajach Europy Środkowo-Wschodniej.
W ciągu minionych dwóch dekad dokonał się znaczący postęp w konstrukcji analizatorów „in
situ”, idący w parze z rosnącymi wymaganiami legislacyjnymi dla systemów ciągłego monitoringu
emisji. Obecnie oferta Codela obejmuje:




Dwie linie optycznych analizatorów gazowych „in situ” pracujących na zasadzie absorpcji
w podczerwieni G-CEM4000 i G-CEM40
Optyczne pyłomierze D-CEM2100 (wcześniej D-CEM2000)
Unikalną konstrukcję optycznego przepływomierza V-CEM5100 (wcześniej V-CEM5000)
Cyfrową transmisję danych, oprogramowanie zapewniające archiwizację, wizualizację,
zdalną diagnostykę i raportowanie zgodnie z obowiązującymi wymaganiami legislacyjnymi.
Najnowsza generacja analizatorów przechodzi obecnie proces certyfikacji w systemie TŰV –
niedawno certyfikat otrzymał przepływomierz V-CEM5100.
Optyczne analizatory „in situ” doskonale spełniają swoje zadanie monitorowania składu spalin
kotłowych dla wszystkich zastosowań z nielicznymi wyjątkami – jednym z nich jest pomiar za
mokrym odsiarczaniem spalin, a więc przy niskiej temperaturze spalin (poniżej wodnego punktu
rosy) oraz przy obecności wolnych kropel wody.
Codel postawił sobie za cel skonstruowanie analizatora optycznego „in situ” zdolnego do pracy
w takich warunkach. Nowy model nosi oznaczenie G-CEM4000 WG (od angielskiego Wet Gas –
Wilgotny Gaz).
Rys. 1 Schemat analizatora G-CEM4000WG
Nowatorska koncepcja Codela (rys. 1) zakłada umieszczenie standardowej sondy analizatora
optycznego „in situ” w grzanej osłonie. Spaliny przechodzą do wnętrza osłony poprzez filtry
dyfuzyjne zabudowane w ścianie czołowej osłony (rys. 2). Dzięki grzaniu osłony temperatura filtrów
utrzymywana jest powyżej wodnego punktu rosy, co skutecznie zabezpiecza przed tworzeniem się
osadów mogących zakleić filtry. Grzanie zapobiega również kondensacji w płaszczu sondy i strefie
pomiarowej. Przepływ próbki do przestrzeni między osłoną a sondą wymuszony jest przez eżektor.
Rys. 2 Filtry dyfuzyjne na wlocie spalin do przestrzeni wewnątrz osłony
Pozbawiona aerozolu oraz pyłu próbka gazu przedostaje się do strefy pomiarowej wewnątrz sondy
poprzez filtry dyfuzyjne. Sam pomiar odbywa się identycznie jak w standardowych analizatorach
Codela G-CEM4000 i 40. Wzdłuż strefy pomiarowej wewnątrz sondy przechodzi zogniskowana
wiązka promieniowania podczerwonego emitowana przez źródło w głowicy, a po odbiciu od lustra
wraca do detektora. Zasada pomiaru oparta jest na niedyspersyjnym pochłanianiu
promieniowania podczerwonego (NDIR). Wykorzystuje się zjawisko pochłaniania promieniowania
podczerwonego przez gazy heteroatomowe (jak np. CO lub NO) – dla każdego gazu da się określić
2
indywidualne częstotliwości promieniowania podczerwonego silnie pochłaniane przez dany gaz.
W zależności od modelu (G-CEM40 lub 4000) można mierzyć 5 do 7 różnych gazów. Możliwy jest
więc pomiar wszystkich gazów wymaganych dla systemu ciągłego pomiaru emisji. Więcej
szczegółów na temat standardowych analizatorów gazowych Codela można znaleźć
w udostępnianych przez Pentol materiałach producenta. Rysunek 3 przedstawia widok sondy
i osłony przed montażem w kanale spalin.
Rys. 3 Widok sondy (po lewej) i osłony. Do montażu należy obrócid elementy względem siebie o 180ᵒ
Jedynie metoda „in situ” pozwala na pomiar pary wodnej. Pomiar alternatywną metodą
ekstrakcyjną w swej najczęściej stosowanej wersji z osuszoną próbką jest obarczony ryzykiem
błędu spowodowanego usunięciem z próbki wraz z wilgocią części mierzonych substancji, które
uległy rozpuszczeniu w wodzie. Zjawisko to nasila się w przypadku wysokiej zawartości wilgoci
w spalinach, a w szczególności za absorberem mokrego odsiarczania spalin.
Pierwszym obiektem, na którym nowo zaprojektowany analizator Codela został zabudowanych do
pracy ciągłej była Elektrownia Puttalam na Sri Lance. Blok nr 1 o mocy 300MW opalany węglem
jest wyposażony w instalację odsiarczania spalin pracującą z wykorzystaniem wody morskiej.
Analizator został uruchomiony w kwietniu 2011r. i od tego czasu pracuje bezawaryjnie.
Zastosowana technologia odsiarczania nie eliminowała pyłu zawartego w spalinach, co
dodatkowo utrudniało pomiar. W zależności od obciążenia kotła temperatura spalin w miejscu
pomiaru utrzymuje się w zakresie 60-100°C. Na rys. 4 przedstawiono widok analizatora
zabudowanego w elektrowni na Sri Lance.
Ponieważ większość współczesnych IOS pracujących w technologii mokrej jest pozbawionych
podgrzewu spalin za absorberem i temperatury w przekroju pomiarowym są rzędu 50°C Codel
zdecydował dodatkowo przetestować nowe rozwiązanie w takich warunkach. We współpracy
z Pentolem i dzięki uprzejmości Koncernu Tauron Wytwarzanie S.A. próby prowadzone są
3
w Elektrowni Jaworzno III na kanale spalin za IOS (absorber kotłów 5 i 6). Próby rozpoczęły się we
wrześniu 2011 roku. Już pierwszy okres pracy analizatora potwierdził poprawność jego koncepcji
i przyjętego rozwiązania. Pierwszy etap prób został zakończony w grudniu 2011. Analiza
sprawozdania z przebiegu testu pozwoliła na wprowadzenie pewnych modyfikacji. Obecnie
analizator jest przygotowany do przeprowadzenia drugiego etapu testu, którego celem jest
potwierdzenie poprawności działania wprowadzonych zmian. Pomyślny wynik tych prób pozwoli na
wprowadzenie analizatora do seryjnej produkcji.
Rys. 4 Analizator G-CEM4000WG zabudowany na kanale spalin za instalacją odsiarczania spalin
W ostatnich latach Codel rozszerzył swoją ofertę o analizatory CO w młynach, służące jako
narzędzie wczesnego wykrywania zagrożeń pożarowych lub wybuchem w młynie. Jest to przyrząd
ekstrakcyjny o prostej konstrukcji, a analogiczna do analizatorów spalin metoda absorpcji
w podczerwieni gwarantuje wiarygodność i stabilną jakość wskazań przy minimalnych nakładach
na obsługę.
Pentol oferuje również produkty własne:
 Dodatek do węgla Pentomag 2550 przeciw szlakowaniu kotłów; od ponad 20 lat
stosowany w polskich elektrowniach, a przeprowadzone w ub.r. kilkumiesięczne testy
potwierdziły skuteczność dodatku również na kotłach opalanych węglem brunatnym;
 Instalacje kondycjonowania spalin dla poprawy skuteczności elektrofiltrów; jest to godna
rozpatrzenia alternatywa dla gruntownej modernizacji istniejącego elektrofiltru lub
wymiany na nowy. Liczne zastosowania w Niemczech potwierdziły przydatność
kondycjonowania spalin dla ochrony absorbera mokrego odsiarczania przed nadmierną
zawartością popiołu.
Oferta Pentolu obejmuje ponadto produkty i technologie renomowanych producentów:
 Odgazowywacze z elementem rozpylającym w technologii holenderskiej firmy Stork;
 Łopatki do turbin parowych i gazowych dowolnego producenta;
 System wczesnego wykrywania nieszczelności parowych w kotłach oferowane we
współpracy z brytyjską firmą Procon Engineering, mające 250 referencji, w tym również
dla kotłów fluidalnych; obecnie toczą się rozmowy na temat przeprowadzenia prób
instalacji na kotle fluidalnym w jednym z zakładów Koncernu Tauron Wytwarzanie S.A.
PENTOL - ENVIRO POLSKA Sp. z o.o.
Osiedle Piastów 21B, 31-624 Kraków
Tel. +48 12 686 36 86, fax +48 12 686 11 01
www.pentol.pl, e-mail: [email protected]
4