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Jornada técnica CONTROL de EMISIONES ATMOSFÉRICAS

Aplicación de la norma UNE-EN-14181

INSTALACIÓN SISTEMAS AUTOMÁTICOS

Moisés Rodríguez Martín

I & C Analítica – Dpto Medio Ambiente

OEI. UNE.EN-14181© ALSTOM 2008. All rights reserved. Information contained in this document is provided without liability for information purposesonly and is subject to change without notice. No representation or warranty is given or to be implied as to the completeness of information or fitness for any particular purpose. Reproduction, use or disclosure to third parties, without express written authority, is strictly prohibited.

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ContenidosPower Plant

• 2.- Analítica de gases

• 1.- Introducción Compañia ALSTOM POWER


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Estructura global de ALSTOM

ALSTOM

TransportPower Systems

Power Service

Ser la elección de proveedor de servicios, facilitando plantas completas e integradas


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•Nuclear (Ciclo secundario)

Presencia en Mercados

•Industrial

•Gas •Carbón


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Servicios y Productos

•Generadores•Turbinas de Gas

•Calderas/HRSG •Medioambiente •Instrumentación & Control

•Turbinas de Vapor


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Emisiones a la atmósfera


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Planta tipo

Boiler

EconomizersStack

ReagentInjection Point

ID FanFabric Filter

ElectrostaticPrecipitator

Localización de los sistemas dentro de la Planta


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Reducción de Partículas;Filtro de Mangas

Gestión de las mangas

• Selección• Cambio• Instalación• Disposición

Control Remoto FF • Ajustes• Estado de Mangas• Funcionamiento• Proceso• Fallos

Diseño de Válvulas por pulsos

Optimización de la selección del material de las mangas

Laboratorio de análisisRevisión de diseño

Aerodinámico• Compuertas• Vanos Guía• Ventiladores• Conductos

Optimización de Tolvas• Diseño• Calentamiento• Salidas

Inspecciones en campo

• Proceso• Eléctricas• Mecánicas• Aisladores/fugas

Optimización de la Operación• Coste de Operación • Aire Comprimido• Aditivos

Actualizaciones • Mecánicas• Eléctricas • Control

Sistema de transporte • Capacidad• Propiedades• Equipamiento


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Reducción de Partículas;Electrofiltro

Gestión de repuestos

• Selección• Cambio• Instalación• Disposición

Control Remoto ESP • Ajustes• Estado Mecánico• Parámetros eléctricos• Funcionamiento• Proceso• Fallos

Diseño de golpeos

Optimización de los tiempos de golpeo y Reparaciones realizadas

Laboratorio de análisisRevisión de diseño

Aerodinámico• Distribución de Flujo• Pantallas distribuidoras• Ventiladores• Conductos

Optimización de Tolvas• Diseño• Calentamiento• Salidas

Inspecciones en campo

• Proceso• Eléctricas• Mecánicas• Aisladores/fugas

Optimización de la Operación• Coste de Operación • Consumo electrico• Aditivos

Actualizaciones• Mecánicas• Eléctricas • Control

Sistema de transporte • Capacidad• Propiedades• Equipamiento


10Reducción de Partículas(Pequeñas dimensiones);ELPAC & FABPAC

•FABPAC; Filtro de mangas para caudales de 20.000 a 230.000 m3/h

•ELPAC; Electrofiltro para caudales de 7.000 a 170.000 m3/h


11Reducción de Contaminantes; Nox, DSOx, Hg, Metales,Ácidos, Dioxinas,etc

•Distintos Sistemas según el tipo, la cantidad y la sinergia de los contaminantes.

•Ejemplos;• Inyección de NH3 antes de Filtro de Mangas• Desulfuradoras(WFGD, FGD,NID)• Sistemas Denox (SCR, SNCR)


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Equipamiento complementario

•Electrofiltro;• Transformador de alta frecuencia SIR• Controlador EPIC III• Repuestos Mecánicos

•Filtro de Mangas;• Controlador EFFIC• Válvulas de soplado por Pulsos


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Amplio espectro de Servicios

Asset ManagementServices & Products

Assessment, Diagnostics & Monitoring, upgrades, modernisation

Parts, maintenance and technical services

Full PlantServiceProvider

Supplier ofValue-added

Solutions

Parts &Maintenance

Supplier

Maintenance management,service contracts,Operation & Maintenance

Service Alliances


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CASUÍSTICA QAL2 corrientes no laminares

Orden 18-10-1976 “Anexo III Situación Mediciones

“ 1 Situación... la distancia a cualquier perturbación del flujo gaseoso sea como mínimo ... ocho diámetros en el caso que la perturbación se halle antes del punto de medida según la dirección del flujo, o de dos diámetros si se encuentra en dirección contraria”

“Debe tenerse en cuenta que la disminución de las distancias L1 y L2 por debajo de los valores 8D y 2D, ... Obligan a un mayor número de puntos de medición y muestreo en la sección de la chimenea”

En cualquier caso, nunca se admitirán valores de

L1< 2D y L2 < 0,5 D


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UNE 13284-1 determinación punto muestreo

UNE 13284-1:2001

Punto 5.2 “d) el cociente entre la mayor y menor velocidad del gas local inferior a 3:1

Nota – Generalmente,los requisitos anteriores se obtienen en secciones del conducto con al menos 5 diámetros hidráulicos del conducto entre el plano de muestreo y la perturbación anterior y dos diámetros hidráulicos resprecto a la perturbación posterior”


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UNE 77 219 determinación punto muestreo

UNE 77218 Cap. 5.2.2. Localizacion del punto de muestreo

“..... Si un analisis preliminar de las medidas obtenidas en la seccion transversal indica una variacion mayor de +/- 15% en las concentraciones y si no se dispone de una localizacion alternativa aceptable, se recomienda un muestreo multipunto.

Esto se puede realizarse bien moviendo la sonda de punto a punto o disponiendo de una sonda con orificios de entrada multiple. ...”

CONCLUSION

1 Sistema multiextractivo, varias sondas extractivas

2 Sistema extractivo multipunto, una sola sonda extractiva

3 Sistema insitu DOAS, no extractivo


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•GASES LIMPIOS (BR010): Conducto salida a chimenea

Analítica de gases Power


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Analítica de gases Power



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Analítica de gases


Normal operation: 100% gas flow to WFGD

Pressure loss:

400 Pa

Total pressure loss:

3896 Pa


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Analítica de gases

•Cv: 7%•Max deviation: + 9%•Min deviation: - 24%

Velocity [m/s] at measure section SO2 at measure section

•Cv: 0%•Max deviation: + 0%•Min deviation: - 0%

•GASES LIMPIOS (BR010): Conducto salida a chimeneaOPERACION 35% BY -PASS


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Analítica de gases

•GASES LIMPIOS (BR010): Conducto salida a chimenea35% Part. by-pass operation


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Analítica de gases


•Cv: 5%

•Max deviation: + 8%

•Min deviation: - 19%

Velocity [m/s] at measure section SO2 at measure section

•Cv: 69%

•Max deviation: +150%

•Min deviation: - 88%

OPERACION 35% BY -PASS


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Analítica de gases

•GASES LIMPIOS (BR010): Conducto salida a chimeneaOPACÍMETRO:

Medida óptica

CAUDALÍMETRO:

Ultrasónico

30 ... 60°

ANALÍTICA:

IR y UV [SO2, Nox, CO, O2, H2O]


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Analítica de gases Power Plant

•GASES SUCIOS (BR004): Aspiración booster fan

TOMA DE MUESTRAS

Inclinación 10ºC

LINEA TRACEADA

160-170ºC

Reguladores de temperatura sonda y línea calentada

0.5-1 l/min

Alarma bajo caudal

Filtro SO3Filtro aerosoles

Alarma baja temperatura

Alarma de humadad


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Analítica de gases Power Plant

•GASES SUCIOS (BR004): Aspiración booster fan

ENTRADAS ANALOGICAS, DIGITALES

ANALIZADOR DE SO2 / 02

RotámetroRegulador Tª línea calentada

Filtro deaerosoles

Filtro de SO3

Enfriador de muestra

Aire acondicionado

Entrada sonda calibración

Salida calibración O2 humedo

Salida calibraciónsonda Entrada línea calentada

Entrada aire deinstrumentación

OPACIMETRO

Salida venteo, condensado s


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1. Multiextractivo, 3 Sondas


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Analítica de gases

•GASES LIMPIOS (BR010): Conducto salida a chimenea1.- SISTEMA MULTIEXTRACTIVO: 6 SONDAS


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Analítica de gases

•GASES LIMPIOS (BR010): Conducto salida a chimenea2.- SISTEMA MULTIEXTRACTIVO: 1 SONDA


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2. Extractivo multipunto, una sola sonda


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Determinación punto medida optimo

¿Como definir la mejor posición (representatividad) en un sistema in situ cross stack?

Analizamos 8 posibles lineas de posición


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Estudio Fluodinámico

♦ Deviation defined as following:

In this case the max. and min. deviation of a certain parameter is evaluated taking into consideration any possible value of the parameter on the trasverse section. For this application, it is calculated based on a grid of 64 points, as done for the Cv.

[ ]medium

mediumminmax,

VVV −

Realizamos un estudio fluodinamico en la sección de medida

Coefficient of variation (Cv) defined as follows:

For the present application, it is calculated based on a grid of N points defined by the meshed domain.

[ ]V N

VVCV 2medium

N1i mediumi

⋅∑ −

= =2


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Estudio Fluodinámico by pass 35 %

Fig. 5.1-1– SO2 mass fraction [%] – distribution on analysis section

MS 17-analysis section

Analysis line 1

Analysis line 2

Analysis line 3

Analysis line 4

Analysis line 5

Analysis line 6

Analysis line 7

Analysis line 8


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Estudio Fluodinámico Cálculo Cv al 35 %

SO2 MASS FRACTION [%]

LINE 1 LINE 2 LINE 3 LINE 4 LINE 5 LINE 6 LINE 7 LINE 8

-6.47 -8.03 -6.97 -4.21 -0.89 2.11 4.48 6.19


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Estudio Fluodinámico by pass al 10 %

MS 17-analysis section

Analysis line 1

Analysis line 2

Analysis line 3

Analysis line 4

Analysis line 5

Analysis line 6

Analysis line 7

Analysis line 8


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Estudio Fluodinámico Cálculo Cv al 10 %

SO2 MASS FRACTION [%]

LINE 1 LINE 2 LINE 3 LINE 4 LINE 5 LINE 6 LINE 7 LINE 8

6.23 5.94 3.90 1.31 -1.83 -5.48 -9.08 -12.02


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Analítica de gases

•GASES LIMPIOS (BR010): Conducto salida a chimenea3.- SISTEMA DOAS IN SITU CROSS STACK: PRINCIPIO DE MEDIDA

Light source

Computer

A/Dconverter

Receiver

Multiplexer

Fibre opticcable

Detection system

Data storage

Monitor

Monitoring path

Grating set

Spectrometer

Grating

System Schematic

T1

Differential Optical Absorption Spectroscopy


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Analítica de gases

•GASES LIMPIOS (BR010): Conducto salida a chimenea3.- SISTEMA DOAS IN SITU CROSS STACK: PRINCIPIO DE MEDIDA

Sistema de monitorización en continuo

Su principio de medida se basa en la absorción de la luz que recorre un determinado camino óptico debida a los contaminantes atmosféricos presentes en ese recorrido.

Ley de Lambert-Beer que establece la relaciónentre la cantidad de luz absorbida y el número de moléculas presente en el recorrido de la luz.


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Analítica de gases

•GASES LIMPIOS (BR010): Conducto salida a chimenea3.- SISTEMA DOAS IN SITU CROSS STACK: HUELLA ESPECTRAL

λ nm/200 300 400

SO CS2 2

O 3

N O N H 3 N O 2

Cl ClO2 2H g0

FormaldehydeBenzene, TolueneStyrene, Phenol

2500 28001900 2200 λ nm/1300 1600

H O2 CO 2

CH 4H F

H Cl CO

N O2

Approximate Wavelength Intervals forSome Gases

T5


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Analítica de gases


• Para seleccionar la longitud de onda, un disco giratorio (que permite una resolución de 0,4 nm) se coloca frente al fotomultiplicador que detecta la intensidad luminosa, y la convierte en una señal digital que puede ser almacenada en la unidad central.

• El espectro atmosférico medido se usa para obtener el espectro diferencial

• A partir de la correlación múltiple entre el espectro medido y los valores pregrabados: HUELLA ESPECTRAL de los gases atmosféricos que absorben en la misma región del espectro se determinan las concentraciones, que son almacenadas en el ordenador junto a sus desviaciones estándar y niveles de luz.


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Analítica de gases



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Analítica de gases



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Analítica de gases

•GASES LIMPIOS (BR010): Conducto salida a chimenea3.- SISTEMA DOAS IN SITU CROSS STACK: CERTIFICACIONES

SIREP, U.K.

SO , NO, NO , CO 2 2 2

TÜV, Germany – in accordance with 17. BImSchV

Component

SONONONHH OPhenolFormaldehydeMercuryCOHCl

2

23

2

Minimum measurement range

3

3

3

3

3

3

3

3

3

0 – 80 mg/m0 – 150 mg/m 0 – 20 mg/m 0 – 10 mg/m0 – 30% Vol.0 – 20 mg/m0 – 20 mg/m0 – 150 g/m0 – 75 mg/m0 – 15 mg/m

μ

Minimum measurement

time (sec.)

310 510101030103030

U.S. EPA

Complies with the U.S.EPA. The U.S. installa-

tions are certified accor-ding to 40 CFR Part 60

and 40 CFR Part 75

Approved by Tested by

Process and Emission Control

EM37


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Analítica de gases

•GASES LIMPIOS (BR010): Conducto salida a chimenea3.- SISTEMA DOAS IN SITU CROSS STACK: CONFIGURACIÓN SISTEMA

AR 600/AR 650 System ConfigurationTop view

AC 180 Air-conditioned Cabinet

AR 650Analyser

AR 600Analyser

TIR2

EM 060Emitter

PW 061Purge aircassette

PS 150Power supply

NO, NO , SOHg, NH etc.

2 23

HCl, CO, HFCH , N O

H O, CO etc.4 2

2 2

RE 062Receiver

PW 061Purge aircassette

OF 100BFibre optic cable

OF 060RFibre optic cable


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Analítica de gases

•GASES LIMPIOS (BR010): Conducto salida a chimenea3.- SISTEMA DOAS IN SITU CROSS STACK: CONFIGURACIÓN SISTEMA

COMPONENTES PRINCIPALESEMISOR:

Equipado con una lámpara de xenon a alta presión que emite luz en longitudes de onda en el espectro visible, ultravioleta, e infrarrojo y un espejo parabólico que actúa como colimador.

RECEPTOREquipado con un espejo que focaliza la luz recibida hacia una fibra óptica que conduce el haz luminoso hacia una red de difracción ubicada en la Unidad central.

ANALIZADORSistema compuesto por fotodetectores y fotomultiplicadores que permite, junto al software adecuado, evaluar y analizar la perdida de luz debido a la absorción molecular que se produjo en el camino recorrido, y en función de dicha longitud obtener las concentraciones de los elementos atmosféricos deseados.


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Analítica de gases

•GASES LIMPIOS (BR010): Conducto salida a chimenea3.- SISTEMA DOAS IN SITU CROSS STACK


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Analítica de gases



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Analítica de gases

•GASES LIMPIOS (BR010): Conducto salida a chimenea3.- SISTEMA DOAS IN SITU CROSS STACK: CALIBRACIÓN

Span and Zero CalibrationContinuous Emission Monitoring

Vent (to outdoors)

Reference gas

EmitterEM 060

Calibration cells

ReceiverRE 060

Calibration Bench CB 100

Fibreoptic

cable

Power supplyPS 150

Analyser AR 600 series

Power cable

T8


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Analítica de gases



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Analítica de gases


Madrid, Mayo 2009

MUCHAS GRACIAS

Moisés Rodríguez Martín

[email protected]

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