Continue emissiemonitoring en procesbeheersing

Continue emissiemonitoring zorgt voor samenwerking procesinstrumentatie en emissie-instrumentatie

Continue emissiemonitoring van de uitstoot van luchtverontreinigende stoffen uit elke grote schoorsteen gebeurd in veel landen. Deze gegevens worden geleverd aan regelgevende instanties die in theorie al deze gegevens in real time kunnen bekijken, en deze gegevens worden ook continu geïntegreerd in de procesbeheersystemen van de exploitant. Vanwege de hoge prioriteit die wordt gegeven aan het elimineren van emissies, wordt de werking van het proces afgestemd op het behalen van de emissiedoelstellingen. Als gevolg daarvan werken procesinstrumentatie en emissie-instrumentatie samen.

China is een wereldleider op het gebied van de coördinatie van de werking van kolengestookte centrales en emissiereducties. Het doel is om kolengestookte centrales net zo schoon te maken als de best werkende gasturbinecentrale. Het acroniem voor het programma is HELE (High Efficiency, Low Emissions).

Grote Chinese energiecentrales werken met minder CO2-uitstoot dan centrales waar ook ter wereld. Het land exploiteert meer dan 300.000 MW aan ultra-superkritische kolencentrales. Deze branders, die bij zeer hoge druk en temperatuur werken, verhogen de efficiëntie en verminderen de CO2-uitstoot met 30% in vergelijking met de meeste centrales. De VS daarentegen heeft slechts één ultra-superkritische installatie van 600 MW.

De Chinese regering is zo bezorgd over de exploitatie van deze centrales met de laagst mogelijke uitstoot van zure gassen, stof, kwik, NOx en organische stoffen, dat zij de werking van de systemen voor de controle van de luchtvervuiling door derden heeft aangemoedigd. Vanuit dat perspectief willen zij continue emissiemonitoring toepassen. De overtuiging is dat bekwame en betrouwbare gespecialiseerde bedrijven die zich toeleggen op het minimaliseren van de uitstoot, de meest betrouwbare exploitanten zullen zijn.

Ultra-superkritische kolengestookte eenheden worden goed in de gaten gehouden door continue emissiemonitoring en bewaken CO, CO2, zuurstof en andere bestanddelen in de ketel. Een meer recente ontwikkeling is het monitoren van deze gassen op verschillende punten in de brander en vervolgens het afstellen van de branders voor een optimale werking. Een voorbeeld hiervan is de Yokogawa tunable diode laser, die zorgt voor real-time meting van koolmonoxide in een oven.

Een andere aanpak wordt door GE gebruikt. Het levert neurale netwerken die werken volgens een empirisch principe. De software meet de resultaten met verschillende brandercombinaties en selecteert de beste.

Instrumentatie voor het meten van vloeistoffen en vaste stoffen moet vaak worden geïntegreerd met continue emissiemonitoring voor luchtvervuiling. Een praktijk is het mengen van kolen om de prestaties te optimaliseren. Dit vereist een nauwkeurige meting van elk type steenkool. De volumemeting is inferieur aan de gewichtsmeting. Thermo Fisher, Emerson en anderen hebben zwaartekrachtmeters voor stromende vaste stoffen. Deze noodzaak om materialen in het proces nauwkeurig te meten strekt zich uit tot vele industrieën, waaronder olie en gas, pulp en papier, chemicaliën en farmaceutica.

Verontreinigingen in de brandstof variëren aanzienlijk. Er zijn vluchtige bestanddelen in een product dat wordt verwerkt die leiden tot emissies. Zo bevat de kalksteen die in een oven wordt gecalcineerd om er cement van te maken, verschillende hoeveelheden kwik. Het vervluchtigt in de oven en moet dan worden opgevangen in het luchtvervuilingscontrolesysteem. Thermo Fisher heeft laboratoriuminstrumenten om het kwik in de kalksteen te meten. Deze periodieke metingen kunnen worden geïntegreerd in het procesmanagementsysteem, dat ook kwik in de uitgangsgassen van de oven meet.

Vloeistofmetingen kunnen ook van cruciaal belang zijn om de uitstoot in de lucht te verminderen. Schrobmachines, waarvan verwacht werd dat ze 80% van het kwik in de binnenkomende gassen zouden opvangen, lieten soms een toename van de emissie zien. De chloridegehaltes in de recirculerende wasserijvloeistof werden als boosdoener geïdentificeerd. Chloridemeting en -controle was het antwoord.

In meer dan 200.000 stapels over de hele wereld zijn systemen voor continue emissiemonitoring geïnstalleerd. De grootste investering is in kolengestookte ketels, gasturbines en afval naar energiecentrales.

De meest voorkomende meting is fijnstof, gevolgd door zure gassen, NOx, vluchtige organische stoffen en metalen. Veel systemen meten alle vervuilende stoffen in een schoorsteen. Pas sinds kort hanteren procesbeheersystemen een holistische benadering en omvatten ze ook vloeistoffen en vaste stoffen. De technologie blijft zich ontwikkelen, net als de regelgeving.

Referenties: IIoT en Remote O&M gepubliceerd door de McIlvaine Company

Bron:

Wellicht interessant:
Stikstofproblematiek en technologische mogelijkheden