Nagy teljesítményű tüzelőberendezések emisszió vizsgálata március 22. Előadó: Engel György

Nagy teljesítményű tüzelőberendezések emisszió vizsgálata

2013. március 22.

Előadó: Engel György

Program

● A Testo cég bemutatása ● Méréstechnikai ismeretek ● A Testo füstgázelemzők evolúciója ● Füstgázelemző műszerek bemutatása ● További mérési lehetőségek

Testo AG, Präsentationstitel (Version), Ersteller, Datum, Vertraulichkeitsstufe

2/42

A Testo bemutatása A Testo AG, mint minőséget képviselő német cég több, mint 50 éves tapasztalattal rendelkezik a mérőműszer gyártás területén. Az anyacég központja Németországban a fekete erdő szívében Lenzkirch-ben található. Legújabb központját a Titisee mellett nyitotta 2012-ben. Információk a Testo-ról: -

Alapítva 1957-ben Lenzkirch-ben

-

2300 alkalmazott világszerte (2012)

-

205 millió € forgalom (2011)

-

Minden évben a Testo AG a teljes nyereségének kb. 10 %-át visszaforgatja a kutatás/fejlesztésbe

-

A Testo Kft. 20 éve leányvállalatként a termékek forgalmazásával, szervizelésével és kalibrálásával foglalkozik


3/42

Miért van szükség füstgázelemző műszerre?

• Energia felhasználás felügyelete • Alacsonyabb károsanyag kibocsájtás • On-line monitoring • Automatizált folyamatok ellenőrzése • Felkészülés a környezetvédelmi ellenőrzésre


4/42

Az égés folyamata Széndioxid Szénmonoxid Kéndioxid Maradék-O2 Nitrogénoxidok Vízgőz

Tüzelőanyag

Levegő Oxigén Vízgőz Nitrogén Tüzelőanyagból Hamu Testo AG, Präsentationstitel (Version), Ersteller, Datum, Vertraulichkeitsstufe

Szén Hidrogén Kén Oxigén Nitrogén Víz 5/42

Tüzelőanyagok

Szilárd

Fa, szén

Folyékony

Fűtőolaj

Gáz

Földgáz, PB gáz …


6/42

Tüzeléstechnikai jellemzők Szilárd tüzelőanyagok: Fa / koksz:

O2 hiv: 13% CO2 max. 20,3%

Barnaszén:

O2 hiv: 8% CO2 max. 19,8%

Brikett:

O2 hiv: 8% CO2 max. 18,9%


7/42

Tüzeléstechnikai jellemzők Folyékony tüzelőanyagok: Fűtőolaj könnyű:

Fűtőolaj nehéz:


O2 hiv: 3% CO2 max. 15,4% O2 hiv: 3% CO2 max. 15,9%

8/42

Tüzeléstechnikai jellemzők Gáz halmazállapotú tüzelőanyagok:

Földgáz:

PB gáz:


O2 hiv: 3% CO2 max. 12%

O2 hiv: 3% CO2 max. 13,7%

9/42

Mérések, számítások

A mérés célja:

A távozó füstgáz összetételének elemzésével a tüzelőberendezés működése optimalizálható.


10/42

Mérések, számítások Mért paraméterek: Maradék oxigén szint CO Füstgáz hőmérséklet

Égéslevegő hőmérséklet Kéményhuzat Hálózati gáznyomás Égőnyomás Testo AG, Präsentationstitel (Version), Ersteller, Datum, Vertraulichkeitsstufe

11/42

Mérések, számítások

Számított paraméterek: CO2 Tüzeléstechnikai hatásfok ή Füstgázveszteség qA Légfelesleg λ CO hig


12/42

Mérések, számítások Számítási képletek: Hatásfok:

ή = 100-qA A2 +B 21-O2

Füstgázveszteség: qA = AT-VT x

Széndioxid: Légfelesleg: Légmennyiség: CO hígitatlan:

CO2= =

L= COhíg.=

CO2max x(21-O2) 21 CO2max CO2 λ x Lmin CO x 

L: tényleges légmennyiség; : légfelesleg; Lmin: elméletileg szükséges levegőszükséglet; CO2max: max. CO2 értét (tüzelőanyagfüggő); CO2: számított CO2- érték a füstgázban; CO: mért CO érték; qA: füstgázveszteség; A2, B: tüzelőanyagfüggő állandók (faktorok) Testo AG, Präsentationstitel (Version), Ersteller, Datum, Vertraulichkeitsstufe

13/42

Mértékegységek ppm (rész per millió) A ppm mértékegység egy arányszám, ugyanúgy mint a %. A ppm jelentése „néhány részecske az egy millió részből“. A ppm mértékegység független a nyomástól és a hőmérséklettől. Alacsony koncentrációnál használjuk. Nagyobb koncentrációt %-ban fejezünk ki. 10000 ppm 1000 ppm 100 ppm 10 ppm 1 ppm


= = = = =

1% 0,1% 0,01 % 0,001 % 0,0001 %

14/42

Mértékegységek 1 ppm = 1 az 1 millió részből = 1 cm³ / m³ 10.000 ppm = 1 Vol.-% = 10 dm³/m³

1 m³ = 1millió. kocka à 1 cm³

1 ppm


15/42

Mértékegységek mg/Nm³ (milligramm per normköbméter) A mg/Nm3 mértékegységnél az egy köbméterre vonatkoztatott károsanyag tömegét adjuk meg mg-ban. Mivel ez a mértékegység nyomás- és hőmérsékletfüggő, a normál körülmények térfogatára (OoC, 1013 mbar) vonatkoztatunk. Az oxigén arányának függvényében változnak a füstgáz térfogatarányai. A mért adatokat ezért egy meghatározott oxigéntérfogatra, a hivatkozott oxigénvolumenre (O2-hiv) át kell számolni. Testo AG, Präsentationstitel (Version), Ersteller, Datum, Vertraulichkeitsstufe

16/42

A füstgáz alkotóelemei

N2 CO2 O2 CO Nox

Nitrogén (N2) A nitrogén egy szintelen-, szagtalan és íztelen gáz, amely az égésben nem vesz részt, ballasztként cipeljük és kisérő gázként melegíti a kéményt. Típikus értékei a füstgázban: Olaj/gáztüzelésnél: > 70%


17/42


N2

Széndioxid (CO2)

CO2

A széndioxid egy szintelen és szagtalan gáz enyhén savas ízzel.

O2

CO NOx

A füstgáz CO2-tartalmából határozhatjuk meg a tüzelés minőségét. - Alacsony légfeleslegnél (teljes égés) az aránylag magas CO2-tartalom jelzi, hogy a füstgázveszteség a legkisebb.


18/42

A füstgáz alkotóelemei Oxigén (O2) N2 CO2 O2

CO NOx

A levegőben oldott oxigén (O2) egyesül a tüzelőanyagban található hidrogénnel (H2) és ebből részben víz (H2O) képződik. A füstgáz hőmérsékletétől függően ez a víz füstgáz nedvesség-tartalomként, vagy kondenzátként jelenik meg. A maradék gáz állapotú oxigénrész a tüzelés hatás-fokának a mértéke és a füstgázveszteség, valamint a széndioxid (CO2) kiszámításá-hoz használjuk. Tipikus értékei a füstgázban: Olajtüzelésnél: Gáztüzelésnél:


2%-5% 2%-6%

19/42


N2 CO2 O2 CO NOx

Szénmonoxid (CO) Szénmonoxid CO a nem teljesen elégett szénből (karbon) keletkezik. Az emberre nagyon veszélyes, mert erősen mérgező, viszont láthatatlan és szagtalan gáz. Keletkezésének okai: - léghiány - túl magas légfelesleg - a láng túl korai lehülése


20/42


N2 CO2 O2 CO NOx

A füstgázban megjelenő NO2- és NO gázokat nitrogénoxidoknak nevezzük. (NOx) Nitrogénoxidok minden olyan tüzelés során keletkeznek, ahol fosszilis (kövült) anyagok elégetésére kerül sor. Magas hőmérsékleten a levegőben és a tüzelőanyagban található nitrogén az oxigénnel nitrogéndioxidot képez, Tüdőméreg!


21/42

A füstgázelemző műszer felépítése


22/42

O2-mérőcella felépítése

friss levegő

katód n n n n

n n n

O2-molekulák a membránon keresztül a katódra jutnak kémiai reakció: OH--ionok keletkeznek ionok a vizes elektroliten keresztül az anódra vándorolnak ionvándorlás O2-koncentrációval arányos áramot gerjeszt a külső áramkörben feszültségesést mérünk az ellenálláson hőmérsékletszenzor kompenzálja a hőmérsékleti hatásokat élettartam: kb. 3 év

O2

OH-

OHOH-

OH-

OH-

-

OH OH-

-

OH -

OH

anód

OHOH-

hőmérsékletszenzor (NTC)

+ Testo AG, Präsentationstitel (Version), Ersteller, Datum, Vertraulichkeitsstufe

vizes elektrolit

külső áramkör 23/42

Toxikus szenzorok füstgáz (pl. CO) gázáteresztő membrán n

n n n

n

CO-molekulák a membránon keresztül a munkaelektródra jutnak + kémiai reakció  H -ionok keletkeznek ionok ellenelektródra vándorolnak második kémiai reakció friss levegőből származó O2 -vel  áram folyik a külső áramkörben élettartam: kb. 2 év

munka elektróda

+ H+

referencia elektróda ellen elektróda

gázáteresztő membrán

vizes elektrolit friss levegő


24/42

Testo füstgázelemzők evolúciója Folyamatos fejlesztés, megújulás

2012 2011 2010

2005

2004

2000

1997 1985

Új testo 350 ipari füstgázelemző

testo 340 ipari füstgázelemző

testo 330-1 LL grafikus kijelzővel

testo 335 ipari füstgázelemző műszer

testo 330 füstgázelemző műszer

testo 350-XL ipari füstgázelemző

testo 300-M/XL ipari füstgázelemző

testo 342-1 a mai napig találkozunk működő darabokkal kalibrálás alkalmával


25/42

Testo 350 füstgázelemző műszer

gázelőkészítő (Peltier elem) • Beépített Lehetővé teszi a nagy pontosságú mérést magas hőmérsékletű füstgáz esetén mivel mindig a száraz és lehűtött füstgáz kerül a mérőcellákra. (A füstgáz magas nedvességtartama és hőmérséklete befolyásolná a mérési pontosságot)

• Folyamatos mérések > 2 óra. mérési idő • CO2 mérés IR mérőcellával • Kondenzátum leválasztás a folyamatos mérések érdekében • Valamennyi mérőcella 2 / 5 /10 / 20 / 40x-es higítása


26/42


O2; CO(H2); CO2IR; NO; NO2; SO2; CxHy


27/42


Füstgáz Füstgáz+m/s Füstgáz+∆p Program

Füstgáz Füstgáz+m/s Füstgáz+∆p Program

Füstgáz Füstgáz+m/s Füstgáz+∆p Program Füstgáz katalizátor előtt/után (két db analizátor box szükséges)


28/42



29/42

Testo 350 füstgázelemző műszer Nagy rendszerek esetén a mintavételi és beállítási hely közötti távolság könnyen áthidalható a különálló kezelőegység és az analizátor közötti Bluetooth kapcsolat révén


30/42



31/42

Testo 350 füstgázelemző műszer Alkalmazási példák


32/42

Testo 350 füstgázelemző műszer Cementgyártás (Holcim)


33/42

Testo 350 füstgázelemző műszer Erőművi alkalmazás, folyamatos mérés


34/42

Testo 340 füstgázelemző műszer • Új 3 mérőcella szabadon választható

(egy második mérőcella szükséges a működéshez)

Csatl. 1

Csatl. 2 CO

O2 –mérőcella sztenderd

NO NOlow

Egy cella 5x hígítás

COlow

Csatl. 3

Csatl. 4

NO

CO

NOlow

COlow

NO2

SO2 NO2

SO2

Opció: minden mérőcella 2x-es higítása


35/42


testo 340

testo 350

Mérőcella hely

max. 4 mérőcella

Max. 6 mérőcella

H2S, CO2, HC-mérőcella

nem

Igen, opció

Nyomás- / áramlásmérés

igen

igen

Gázelőkészítő (peltier elem)

nem

igen

- Egy cella 5x-ös higítása: CO, COlow, NO, NOlow vagy SO2

•CO cella 2x;5x;10x;20x;40x-es higítása (opció),

- Opció: minden mérőcella 2x-es higítása

• Opció: Minden mérőcella 5x-ös higítása

Különálló kezelő egység + analizátor box

nem

Igen

Hosszú idejű mérések

max. 2 óra (kondenz csapdát ellenőrizni)

Több napig (spec. szivattyúval)

Higítás (méréstartomány bővítés)


36/42


• Mérőcellák hígítása friss levegővel • Egy mérőcella hígítása: - 2. mérőcella hely 5x- hígítása CO, COlow, NO, NOlow vagy SO2 • Opció: Minden mérőcella hígítása - méréstartomány bővítése (2x)

Előny: • A mérés nem áll le magas koncentráció esetén sem. • A mérőcella nincs kitéve nagyobb igénybevételnek, mint alacsony koncentráció esetén, így az élettartama optimális marad.


37/42

Testo 340 füstgázelemző műszer 1.

Folyamatos mérés max. 2 óra A testo 340-es műszer menüjéből 5 db felhasználó által definiált mérési program választható. Folyamatos mérés max. 2 óra hosszan lehetséges. Bluetooth® vagy USB kapcsolaton keresztül online mérésre van lehetőség az easyEmission szoftver segítségével.

2.

Diff. nyomás egyidejű mérése A füstgáz és az áramlási sebesség egyidejű mérése lehetővé teszi a tömegáram számítást.

3.

Különböző mérési pontok a rendszeren Hálózatfüggetlen működés: Akku üzemidő több, mint 6 óra

4.

Rugalmasan választható mérőcellák. O2 mérőcella sztenderd. További 3 db mérőcella szabadon választható: CO, COlow, NO, NOlow, NO2 & SO2


38/42

Testo 340 füstgázelemző műszer Alkalmazási mátrix Földgáz motorok NO- mérés

Hulladékégető

Dizel Kőszén motorok kazán

Földgáz égők

Igen

Igen

Igen

Igen

Igen

Igen, max. 2 óra

Kijelzett érték túl alacsony, de az NOx érték helyes

Igen

Igen

Igen, max. 2 óra

NOx (NO + NO2) - mérés

Igen

Igen

Igen

Igen

Igen

SO2- mérés

---

Igen, de csak, ha NO2 is

Nem alkalmazható

Igen

---

NO2- mérés


39/42

Mérés


40/42

EasyEmission szoftver


41/42

Szünet


42/42

Nagy teljesítményű tüzelőberendezések emisszió vizsgálata március 22. Előadó: Engel György

Recommend Documents