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 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-O 2 Nitrogénoxidok Vízgőz Levegő Oxigén Vízgőz Nitrogén Tüzelőanyagból Hamu Tüzelőanyag 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: O2 hiv: 3% CO2 max. 15,4% Fűtőolaj nehéz: O2 hiv: 3% CO2 max. 15,9% 8/42
Tüzeléstechnikai jellemzők Gáz halmazállapotú tüzelőanyagok: Földgáz: O2 hiv: 3% CO2 max. 12% PB gáz: 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 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 Füstgázveszteség: qa = AT-VT x Széndioxid: CO2= A2 21-O2 CO2max x(21-o2) 21 Légfelesleg: = CO2max CO2 +B Légmennyiség: L = λ x Lmin CO hígitatlan: COhíg.= CO x L: tényleges légmennyiség; : légfelesleg; L min : elméletileg szükséges levegőszükséglet; CO 2max : max. CO 2 értét (tüzelőanyagfüggő); CO 2 : számított CO 2 - érték a füstgázban; CO: mért CO érték; qa: füstgázveszteség; A 2, B: tüzelőanyagfüggő állandók (faktorok) 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 = 1 % 1000 ppm = 0,1% 100 ppm = 0,01 % 10 ppm = 0,001 % 1 ppm = 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/nm 3 mértékegységnél az egy köbméterre vonatkoztatott károsanyag tömegét adjuk meg mg-ban. Mivel ez a mértékegység nyomás- és hőmérsékletfüggő, a normál körülmények térfogatára (O o C, 1013 mbar) vonatkoztatunk. Az oxigén arányának függvényében változnak a füstgáz térfogatarányai. A mért adatokat ezért egy meghatározott oxigéntérfogatra, a hivatkozott oxigénvolumenre (O 2 -hiv) át kell számolni. 16/42
A füstgáz alkotóelemei N 2 CO 2 O 2 CO No x Nitrogén (N 2 ) 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
A füstgáz alkotóelemei N 2 CO 2 O 2 CO NO x Széndioxid (CO2) A széndioxid egy szintelen és szagtalan gáz enyhén savas ízzel. 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 (O 2 ) N 2 CO 2 O 2 CO NO x A levegőben oldott oxigén (O 2 ) egyesül a tüzelőanyagban található hidrogénnel (H 2 ) és ebből részben víz (H 2 O) 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 (CO 2 ) kiszámításá-hoz használjuk. Tipikus értékei a füstgázban: Olajtüzelésnél: 2%-5% Gáztüzelésnél: 2%-6% 19/42
A füstgáz alkotóelemei N 2 CO 2 O 2 CO NO x 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
A füstgáz alkotóelemei N 2 CO 2 O 2 CO NO x 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
O 2 -mérőcella felépítése katód friss levegő O 2 n O 2 -molekulák a membránon keresztül a katódra jutnak n kémiai reakció: OH - -ionok keletkeznek n ionok a vizes elektroliten keresztül az anódra vándorolnak n ionvándorlás O 2 -koncentrációval arányos áramot gerjeszt a külső áramkörben n feszültségesést mérünk az ellenálláson n hőmérsékletszenzor kompenzálja a hőmérsékleti hatásokat n élettartam: kb. 3 év hőmérsékletszenzor (NTC) OH - OH - OH - OH - OH - OH - OH - OH - OH - OH - OH - anód vizes elektrolit + külső áramkör 23/42
Toxikus szenzorok füstgáz (pl. CO) n CO-molekulák a membránon keresztül a munkaelektródra jutnak n kémiai reakció H + -ionok keletkeznek n ionok ellenelektródra vándorolnak n második kémiai reakció friss levegőből származó O 2 -vel áram folyik a külső áramkörben n élettartam: kb. 2 év + vizes elektrolit gázáteresztő membrán H + gázáteresztő membrán munka elektróda referencia elektróda ellen elektróda friss levegő 24/42
Testo füstgázelemzők evolúciója Folyamatos fejlesztés, megújulás 2012 Új testo 350 ipari füstgázelemző 2011 testo 340 ipari füstgázelemző 2010 testo 330-1 LL grafikus kijelzővel 2005 testo 335 ipari füstgázelemző műszer 2004 testo 330 füstgázelemző műszer 2000 testo 350-XL ipari füstgázelemző 1997 testo 300-M/XL ipari füstgázelemző 1985 testo 342-1 a mai napig találkozunk működő darabokkal kalibrálás alkalmával 25/42
Testo 350 füstgázelemző műszer Beépített gázelőkészítő (Peltier elem) 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
Testo 350 füstgázelemző műszer O2; CO(H2); CO2IR; NO; NO2; SO2; CxHy 27/42
Testo 350 füstgázelemző műszer 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
Testo 350 füstgázelemző műszer 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
Testo 350 füstgázelemző műszer 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 Csatl. 3 Csatl. 4 CO NO CO O 2 mérőcella sztenderd Egy cella 5x hígítás CO low NO low CO low NO NO 2 SO 2 NO low NO 2 SO 2 Opció: minden mérőcella 2x-es higítása 35/42
Testo 340 füstgázelemző műszer testo 340 testo 350 Mérőcella hely max. 4 mérőcella Max. 6 mérőcella H 2 S, CO 2, HC-mérőcella nem Igen, opció Nyomás- / áramlásmérés Gázelőkészítő (peltier elem) Higítás (méréstartomány bővítés) Különálló kezelő egység + analizátor box Hosszú idejű mérések igen nem - Egy cella 5x-ös higítása: CO, CO low, NO, NO low vagy SO 2 - Opció: minden mérőcella 2x-es higítása nem max. 2 óra (kondenz csapdát ellenőrizni) igen igen CO cella 2x;5x;10x;20x;40x-es higítása (opció), Opció: Minden mérőcella 5x-ös higítása Igen Több napig (spec. szivattyúval) 36/42
Testo 340 füstgázelemző műszer Mérőcellák hígítása friss levegővel Egy mérőcella hígítása: - 2. mérőcella hely 5x- hígítása CO, CO low, NO, NO low vagy SO 2 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. 2. 3. 4. 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. Diff. nyomás egyidejű mérése A füstgáz és az áramlási sebesség egyidejű mérése lehetővé teszi a tömegáram számítást. Különböző mérési pontok a rendszeren Hálózatfüggetlen működés: Akku üzemidő több, mint 6 óra Rugalmasan választható mérőcellák. O2 mérőcella sztenderd. További 3 db mérőcella szabadon választható: CO, CO low, NO, NO low, NO 2 & SO 2 38/42
Testo 340 füstgázelemző műszer Alkalmazási mátrix Földgáz motorok Hulladékégető Dizel motorok Kőszén kazán Földgáz égők NO- mérés Igen Igen Igen Igen Igen NO 2 - mérés Igen, max. 2 óra Kijelzett érték túl alacsony, de az NOx érték helyes Igen Igen Igen, max. 2 óra NOx (NO + NO 2 ) - mérés Igen Igen Igen Igen Igen SO2- mérés --- Igen, de csak, ha NO2 is Nem alkalmazható Igen --- 39/42
Mérés 40/42
EasyEmission szoftver 41/42
Szünet 42/42