CZ20021613A3 - Postup a zařízení pro měření koncentrace škodlivých plynů v kouřových plynech ve vytápěcím zařízení užitím fotospektrometrie - Google Patents

Postup a zařízení pro měření koncentrace škodlivých plynů v kouřových plynech ve vytápěcím zařízení užitím fotospektrometrie Download PDF

Info

Publication number
CZ20021613A3
CZ20021613A3 CZ20021613A CZ20021613A CZ20021613A3 CZ 20021613 A3 CZ20021613 A3 CZ 20021613A3 CZ 20021613 A CZ20021613 A CZ 20021613A CZ 20021613 A CZ20021613 A CZ 20021613A CZ 20021613 A3 CZ20021613 A3 CZ 20021613A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
light
flue gases
spectrometer
concentration
combustion
Prior art date
Application number
CZ20021613A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ301739B6 (cs
Inventor
Christer Andersson
Original Assignee
Vattenfall Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vattenfall Ab filed Critical Vattenfall Ab
Publication of CZ20021613A3 publication Critical patent/CZ20021613A3/cs
Publication of CZ301739B6 publication Critical patent/CZ301739B6/cs

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/33Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/12Heat utilisation in combustion or incineration of waste
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/18Sulfur containing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Chimneys And Flues (AREA)
  • Solid-Fuel Combustion (AREA)

Description

Vynález se týká postupu a zařízení pra měření koncentrace škodlivých plynů v kouřových plynech ve vytápěcím zařízení, které obsahuje první prostor pro spalování paliva a zařízení umístěné ve druhém prostoru pod spalovacím prostorem, přičemž uvedené zařízení ve druhém prostoru obsahuje trubky, jimiž může procházet látka, jako je voda, vzduch nebo pára tak, aby se ohřívala přenosem tepla z kouřových plynů vznikajících při spalování, a komín umístěný dole v potrubí, odvádějící kouřové plyny z vytápěcího zařízení.
Dosavadní stav techniky
Souběžná výroba tepla a páry spalováním tzv. biopaliva, tzn. pevného paliva obsahujícího dřevo nebo biomasu, je stále obvyklejším jevem, mimo jiné i proto, že tato výroba přináší úsporu energie, je dlouhodobě spolehlivá, lze k ní používat suroviny z domácí produkce a minimáině působí na životní prostředí. Ukázalo se však, že spalování biopaliva je proces, který je v určitých ohledech náročnější na provedení než spalování jiných pevných paliv, např uhlí. Jedna z komplikací spočívá v tom, že popel z biopaliva má jiné složení a jiné tavící vlastnosti než např popel z uhlí. Tato odlišnost je mimo jiné příčinou nákladných problémů s korozí a usazováním popela na trubkách, tvořících součást existujících vytápěcích zařízení. Po několika letech provozu se 100%-ními biopalivy byly u hlavních částí kombinovaných elektráren a výtopen ve Švédsku pozorovány závažné problémy způsobené korozí při vysokých teplotách. Problémy mohou být zvláště výrazné, přidávají-li se do paliva materiály, jako je dříví z demolic a tříděný odpad různého typu. V praxi se koroze projevuje tak, že se trubky přehřívače, které jsou obvykle z vysokolegovaných slitin a jsou tedy i velmi nákladné, pokryjí silnými a těsně přiléhajícími vrstvami nebo usazeninami
-2• a • ··· popela a trubka je pod povrchem zároveň vystavena korozním taveninám, které způsobují ztrátu materiálu.
Mezi odborníky panuje jednotný názor, že korozi ve výše uvedeném smyslu podporuje zejména chlór. Podle běžné teorie se chlór přenáší do usazenin popele na trubkách pfehřívače ve formě plynného chloridu draselného (KCI) nebo jinak v drobných kapkách chloridu draselného, který zkondenzoval v horní části pfehřívače. Pak dojde na povrchu trubky v usazeném popelu k reakci se sírou, čímž vznikne síran draselný a volný chlór, který v této podobě výrazně podporuje korozi. Tato teorie je sice přijatelná, v praxi se však projevují velké obtíže nejenom s jejím ověřením, ale rovněž s prostředky řešení tohoto problému, a to především v důsledku nedostatku vhodné měřicí techniky. Pravdou je, že v SE 8502946-0 je obecně popsáno, jak lze využít fotospektrometrie ke stanovení určitých parametrů, např. koncentrace plynných láteky, které vznikají ve spalovacích procesech při vysokých teplotách. V tomto případě se však technika zaměřuje zejména na měření v plamenech a dokument neobsahuje žádné pokyny, jak by se postup v praxi používal pro měření v zařízeních typu zmiňovaného v úvodní části
Obecně se ve vytápěcích zařízeních projevují kromě výše uvedených problémů s korozí také jiné obdobné problémy, způsobené přítomností chloridů plynných kovů nebo kovů v elementární podobě. V těchto zařízeních mohou být i jiné struktury než pouhá přehřívací zařízení, obsahující skupiny nebo systémy trubek, jimiž cirkuluje např. vzduch, čímž se zahřívá (v praxi tyto struktury obvykle obsahují předehřfvače vzduchu neboli tzv. ekonomizéry). Když jsou spalinami přenášeny plynné kovy, např. těžké kovy ve formě zinku a olova, narážejí do konstrukce a ukládají se na povrchu trubek Tím vznikají usazeniny, které sice nemusí být vždy korozívní, ale nepříznivě ovlivňují přenos tepla z kouřových plynů do látky obíhající v trubkách.
Podstata vynálezu
Cílem vynálezu je překonat nedostatky známého měřícího postupu a účinně odstranit nebo řešit problémy s korozí a usazeninami, jež vznikají v systémech trubek pro přenos tepla, např. v přehřívačích, ekonomizérech nebo předehřívačích, v dolní části spalovacího prostoru spalovacích zařízení. Proto je hlavním cílem vynálezu vytvořit proces a zařízení, které bude při praktickém provozu v obtížných vnějších podmínkách řídit specificky stanovený výskyt a • 4
-3«
44 • 444 • 4 4
4 4
444
4444 koncentraci plynných látek v kouřových plynech, vznikajících v procesu spalování a vyvolávajících silnou korozi nebo škodlivé usazeniny v trubkách, jež jsou součástí uvedených zařízení. Dalším cílem je poskytnout postup, jímž lze omezit tvorbu korozívních nebo škodlivých plynů v kouřových plynech procházejících trubkami.
Podle vynálezu lze dosáhnout na základě charakteristik daných význakovou částí patentových nároků 1 a 5 alespoň hlavního cíle. V závislých nárocích jsou dále vymezena preferovaná provedení vynálezu.
Přehled obrázků na výkresech
Na obrázku 1 je schematické znázornění obecné konstrukce kombinované výtopny a elektrárny, v níž lze použít vynález.
Na obrázku 2 je zvětšený detail půdorysu, znázorňující zařízení obsažené ve struktuře podle vynálezu pro vysílání a příjem světla, přičemž toto zařízení spolupracuje se spektrometrem.
Na obrázku 3 je schematické znázornění uvedeného spektrometru a zařízení pro kalibraci spektrometru a na obrázku 4 je schematické znázorněni kombinované výtopny a elektrárny a k němu připojeného systému podle vynálezu ve zmenšeném měřítku.
Příklady provedení vynálezu
Na obrázku 1 je znázorněno spalovací zařízenf na výrobu páry, které může obsahovat kotel na průmyslovou páru, jehož hlavním cílem je výroba páry např. pro produkci elektřiny, může se však také jednat o kombinovanou elektrárnu a výtopnu, která vyrábí nejenom páru, ale také teplo. Hlavními prvky, z nichž se zařízení skládá, je kotel 1 a komín 2. V kotli 1 je první prostor 3 ve formě spalovací komory, v níž je spalováno přiváděné palivo, V praxi tento kotel pracuje např. běžnou vířivou technikou (mezi odborníky nazývanou BFB, tj. bubbling fluídized bed), Ve větších zařízeních se výška kotle může pohybovat od 10 do 40 metrů. V dalším prostoru 4, který slouží jako kanálek pro kouřové plyny v dolní části spalovací komory 3, je jedno nebo několik přehřfvacích zařízení. V příkladu podle obrázku 1 jsou tři taková přehřfvací zařízení 5. Každé z těchto zařízení obsahuje skupinu trubek nebo trubkových smyček, jimiž může procházet pára,
-4·· · · · · • ··· · ···· , « · • ···· *··* * ·*· · · · » *·· ··· ,. ,,, .. «»»» která se přehřívá přenosem tepla z kouřových plynů vznikajících při spalování, procházejíci prostorem 4. Mezi prostory 3 a 4 je šikmá stěna 6, tvořící součást separačního zařízení, jejímž úkolem je shromažďovat pevné částice padající z kouřových plynů a vracet je do spalovací komory. Po průchodu pfehřívacím zařízením 5 jsou kouřové plyny ochlazovány v jenom nebo několika tzv. ekonomizérech 5', dále procházejí předehřívačem vzduchu 5” a nakonec jsou vypouštěny komínem 2 ven (obvykle poté, co projdou jedním nebo několika filtry, které nejsou znázorněny).
Na obrázku 1 označuje vztahová číslovka 7 zařízení pro vysíláni a příjem světla obsažené v systému podle vynálezu. Jak je zřejmé z obrázku 1, je toto zařízení 7 umístěno v bezprostřední blízkosti přehřfvaclho zařízeni 5, konkrétné přehřfvacího zařízeni, které přijde do kontaktu s procházejícími kouřovými plyny jako první.
Nyní budou popisovány odkazy na obrázek 2. Ten znázorňuje zařízení 7, obsahující jednotku pro vysílání světla 7', připevněnou na jedné ze dvou protilehlých stěn, které vymezuji kanálek pro kouřové plyny 4, a jednotku Τ' pro příjem světia 7 umístěnou na protilehlé stěně. Jako zdroj záření se v jednotce pro vysílání světla 7' preferuje xenonová žárovka 9, která může vysílat ultrafialové světlo s širokým rozsahem vlnových délek přibližně od 200 nm do 3 μτη. Jinak lze pro tento účel použít žárovku s deuteriem. Světlo z žárovky je po průchodu kouřovými plyny kolimováno např. pomocí čočky do paprsku 11 a šíří se dále do jednotky pro příjem světla 7, kde je soustřeďováno do optického vlákna 12. Toto optické vlákno nese světlo do spektrometru označeného jako celek číslovkou 13, v němž je analyzována intenzita světla jako funkce vlnové délky světla. Se spektrometrem spolupracuje počítač 14. Spektrometr obsahuje separační jednotku vlnové délky světla 15, jejímž účelem je vzájemně oddělovat vlnové délky dopadajícího světla, takže pak lze detektorem bez selekce vlnových délek 15' měřit intenzitu různých vlnových pásem. V praxi může jako separační jednotka vlnových délek sloužit monochromátor nebo spektrograf. Monochromátor, který propustí pouze úzké vlnové pásmo přicházejícího světla, využívá jako prvek separace vlnových délek např. mřížku, hranol nebo filtr optického pásma. Spektrograf promítá do své ohniskové roviny, kde je nainstalován detektor, kontinuální pásmo vlnových délek v daném rozsahu vlnových délek. Jako prvek k separaci vlnové délky ve spektrografu lze použít mřížku, hranol nebo tzv. Michaelsonův interferometr.
Jako spektrograf se normálně používá vícekanálový detektor, např. soustava fotodiod nebo rozšířený jednokanáfový detektor, např. fotomultiplikátor,
-54··
4
V *
4*4
444
4 • · • 44
4· ·44» v kombinaci s tenkou zdířkou, která se pohybuje po úsecích na povrchu detektoru a je orientována tak, že leží v ohniskové rovině spektrografu. Z praktického hlediska může být tato zdířka uložena radiálně na otočném disku, jak popisuje provedení podle Platta a Pernera z roku 1983 (Platt U. a Perner P., Optical and laser remote sensing [Optické a laserové dálkové snímání'], D. K. Kíllinger a A. Mooradian, Springer Senes in Optical Sciences 39, 97, 1983). Soustava fotodiod se skládá z řady fotodiod (jako v kameře), které současně měří intenzitu rozdělení světla na povrchu soustavy, přičemž po určité expoziční době je toto spektrum elektronicky snímáno. V kombinaci s monochromátorem se běžné používá jednokanálový detektor světla, např. fotodioda.
V provedení podle obrázku 2 se používá spektrograf v kombinaci se soustavou fotodiod, což je výhodné provedení. Vynález lze rovněž realizovat užitím postupu s monochromátorem, v takovém případě by však byly třeba k vytvoření měřícího systému pro hledané plynné složky, např, kovy alkalických kovů, alespoň dva monochromátory nastavené na různé vlnové délky, které nejsou ovlivněny širokopásmovým tlumením světla.
Signál z fotodetektoru je snímán pomocí speciálně zhotovené měřicí PC karty a sestavené spektrum je vyhodnocováno softwarem pro Windows, zvláštně upraveným pro tento účel.
Zhodnocení zjištěných měřicích spekter v softwaru počítače se děje podle principů, které předkládají ve výše uvedeném článku z roku 1983 Platt a Perner. Podle algoritmů uvedených v tomto článku se z informací o spektru počítají analýzou více proměnných kvantitativní data pro hledané plynné složky na základě porovnání naměřených spekter s referenčními spektry pro různé plynné složky. Tyto výpočty je možno provádět nepřetržitě na počítači (doba výpočtu nepřesahuje 2 s), což umožňuje on-line prezentaci naměřených dat např. na obrazovce 16 a aktualizaci výstupních analogových signálů na D/A kartě počítače.
Odborníci označují výše uvedenou měřicí techniku jako DOAS (diferenciální optická absorpční spektroskopie). Tento postup je rovněž obecně popsán ve výše uvedené SE 8502946-0.
Vynález je založen na myšlence, že techniku DOAS lze konkrétně využít pro měření koncentrace plynných kovů a (nebo) chloridů kovů, zejména chloridů alkalických kovů (chloridu draselného i chloridu sodného) v kouřových plynech. Konkrétněji se provede kalibrace spektrometru 13 pro záznam rozdělení intenzity spektra v rozsahu vlnových délek 200 až 310 nm. K tomuto účelu se používá kalibrační zařízení typu, jaký je znázorněn na obrázku 3. Toto zařízení obsahuje
-6• 4
4« • 4 4
4 444
4 4
444 • 4 4 4
4 4
4 4
4 4
4444 pec 17, v níž může být umístěna plynová kyveta 18 se dvěma křemennými okny 19, jimiž nichž lze přivádět plyn ze zdroje 20 přes přívodni potrubí 21 a odčerpávat jej přes čerpací potrubí 22. Jednotky pro vysílání světla 7'a příjem světla 7 jsou umístěny po obou stranách pece, takže světelný paprsek 11, může procházet kyvetou, přesněji řečeno jejími okny 19. Pec je nastavena na určitou teplotu, přednostně teplotu, pří níž má být provedeno měření plynu v prostoru 4. Plyn daného složení obsahující plynnou složku, např. chlorid draselný nebo chlorid sodný, která má být měřena v kanálku pro kouřové plyny 4, je dávkován ze zdroje plynu 20 přes řídicí ventil 23, který udržuje stálé proudění plynu, a dále prochází plynovou kyvetou 18. Když se má měřit chlorid draselný nebo chlorid sodný, umístí se na lžíci 24 sůl příslušné sloučeniny, která se zavede do přívodního potrubí 21 do kyvety. Nastavením teploty pece lze dosáhnout různých tlaků páry nad solí a měřící kyvetou budou proudit páry chloridu alkalických kovů s daným parciálním tlakem. Po stabilizaci koncentrace příslušné plynné složky (a dalších možných plynných složek, jejichž absorbce světla leží rozsahu vlnových délek využitelných pro měřeni) se absorpční spektrum složky změří a uloží podle stejného principu jako u běžného měření v kanálku pro kouřové plyny 4. Takto se získá referenční spektrum, tvořící základ pro automatické vyhodnocení spektra, které se uskutečni později při měření neznámé koncentrace plynu v kanálku pro kouřové plyny.
Spektrální struktura KCI a NaCI má tak široký rozsah (v rozmezí 230 až 280 nm) a leží v takové vlnové délce, že pro měření lze použít jednoduchý a levný typ spektrometru. Přesněji řečeno je možno výhodné využít moderního typu levného minispektrometru založeného na výše uvedeném užití skupiny diod (polovodičového čidla), který je součástí optické lavice.
Ačkoli toto má velkou hodnotu samo o sobě, pouze při detekci koncentrace chloridů plynných alkalických kovů v kouřových plynech in šitu, konkrétněji nepřetržitě během provozu zařízení, je zvláště důležité využívat zaznamenaných dat k řízení průběhu spalování paliva. Obrázek 4 schematicky znázorňuje zařízení, v němž byla tato možnost realizována. V tomto případě je jako příklad uvedeno provedení kombinované elektrárny a výtopny, v němž kotel 1 elektrárny spolupracuje s vířivým separátorem 25, který je instalován mezi spalovacím prostorem 3 a kanálkem pro kouřové plyny 4, v němž je instalována řada přehřlvaclch zařízení 5 (v tomto případě byl z prostorových i technických důvodů vynechán komín zařízení). V praxi se tento typ kotle označuje jako CFB (= cirkulační vířivý typ). Také toto zařízení obsahuje alespoň jeden ekonomizér 5'a předehřívač vzduchu 5. Podobné jako u uspořádání pro měření plynu podle _ ··· » · ···· _ 7 - · ··· · · ·*· · · · ' * · · · ·««»· • · · · ««·· *·· ··· ·· ··· ** ···· obrázků 1 až 3 obsahuje i systém na obrázku 4 jednotku pro vysílání světla 7'a jednotku pro příjem světla 7, která je přes optické vlákno 12 spojena se spektrometrem 13 a počítačem 14, s nimiž spolupracuje. Přes kabel 26 je možno vyslat výstupní signál z počítače do centrální řídicí jednotky 27, jejímž prostřednictvím lze regulovat různé parametry ovlivňující průběh procesu spalování.
Ve spojení s prostorem topeniště 3 kotle je znázorněn zásobník podavače paliva 28, do nějž lze dodávat palivo pomocí vhodného podavače paliva, který je schematicky znázorněn ve formě pásového dopravníku 29. Nad pásovým dopravníkem je znázorněna řada nádob 30, 31, 32 s výstupními podavači 33 např. v podobě šnekového podavače. V prvních dvou nádobách 30, 31 mohou být odděleně uložena různá paliva, např. biopalivo nebo hořlavý odpad. Ve třetí nádobě 32 je uložena látka pro redukci chlóru, kterou lze v případě potřeby přidat do paliva nebo směsi paliva pro spalovací komoru. Látka v nádobě 32 tak tvoří aditivum, jehož hlavním účelem je snížit množství chloridů alkalických kovů v kouřových plynech. V praxí může být touto látkou síra nebo materiál obsahující síru, lze však také použít minerály, jako je např. kaolinit. Provoz všech tří podavačů lze řídit jednotlivé pomocí samostatných řídících jednotek 34, které jsou připojeny k centrální řídicí jednotce 27, Prostřednictvím těchto řídicích jednotek mohou být aktivovány nebo inaktivovány podavače 33 k zahájení nebo ukončení dodávání příslušného materiálu na pásový dopravník 29. Na druhé straně regulují řídicí jednotky pracovní rychlost podavače, a tím i množství materiálu, který je dodáván na dopravník za jednotku času.
Tzv zapisovač vzduchu, který je běžnou součástí spalovacích zařízení diskutovaného typu, také do velké míry ovlivňuje průběh procesu spalování. V praxi mohou tyto zapisovače vzduchu obsahovat několik po sobě následujících přívodů vzduchu do kotle. V uvedeném příkladu jsou znázorněny pouze dva takovéto zapisovače, konkrétně první přívod 35 pro dodávání primárního vzduchu do spodní části spalovací komory, a přívod 36 pro dodávání sekundárního vzduchu, umístěný v dolní části přívodu paliva 28. Centrální větrák 37 může přes potrubí 38, 39 dodávat vzduch do přívodů 35, 36, přesněji řečeno přes křidélka 40, 41 do potrubí 38, 39. Funkci těchto křidélek 40, 41 lze řídit pomocí samostatných řídicích jednotek 42, 43, které jsou naopak ovládány centrální řídicí jednotou 27. V závislosti na daných měřených datech, týkajících se existence a koncentrace chloridů alkalických kovů v kouřových plynech, přesněji řečeno k maximálnímu možnému snížení množství chloridů alkalických kovů v oblastí přehřívače, lze takto regulovat přívod vzduchu do kotle. V tomto
-8··· smyslu by mělo být zdůrazněno, že vztah mezi nastavením zapisovačů vzduchu a obsahu chloridů alkalických kovů se u jednotlivých zařízení liší v závislosti na konstrukcí a principu spalování kotle.
Funkce a výhody vynálezu
Vynález vychází z myšlenky, že chloridy kovů lze zpracovat spektrální analýzou ultrafialovým světlem při vysokých teplotách. Umístěním jednotky pro vysílání světla a jednotky pro příjem světla v bezprostřední blízkosti zařízení přehřfvače, které je napadeno korozí a kde se teplota kouřových plynů pohybuje mezi 600 a 1400°C lze stanovit existenci a koncentraci chloridů alkalických kovů in šitu konkrétně v tomto místě, je-li výskyt chloridů kritický, konkrétně bezprostředně před tím, než narazí na povrch trubek přehřívače a začnou reagovat se sírou a vytvářet strany alkalických kovů a volný chlór. Toto je zejména důležité při odběru plynných vzorků pro extrakční analýzu nebo kdyby měření probíhala v dolní části přehřívacích zařízení, kde je teplota kouřových plynů nižší. Pak by silně reaktivní chloridy stačily zkondenzovat, případně reagovat s dalšími složkami, a proto by je nebylo možné měřit správným způsobem. Kdyby chloridy zkondenzovaly, měření by tak zcela ztratilo svou hodnotu. Mělo by být také zdůrazněno, že také není vhodné měřit obsah chlóru dříve v procesu, tzn. ve spalovací komoře, protože chloridy na své cestě k přehřívacímu zařízení reagují. Dále je velice důležité, aby byl přehled o koncentraci chloridů alkalických kovů v kouřových plynech zařízení zjišťován nepřetržitě. Je pravda, že jednotlivá nespojitá měření lze provádět i s přestávkami mezi opakovaným měřením. Pokud se však tyto přestávky zkrátí, např. na rozmezí 10 až 60 sekund, bude tak zajištěn v podstatě nepřetržitý přehled o existenci a koncentraci chloridů vyvolávajících korozi. Užitím nepřetržitě měřených údajů týkajících se koncentrace chloridů v kouřových plynech v souladu s preferovaným provedením vynálezu pro řízení procesu spalování lze navíc získat v praktickém provozu účinný prostředek k zabráněni korozi na trubkách přehřívače. Různé parametry, které ovlivňují průběh spalování a množství chloridů alkalických kovů vznikajících v plynech, lze regulovat různým způsobem. Jedním z účinných způsobů je, jak je popsáno výše v souvislosti s obrázkem, přidat aditivum k redukci chlóru např. v podobě síry nebo látky obsahující síru. Dodáním nevelkých, ale účinných množství síry do paliva se již v průběhu procesu spalování zmírní reakce mezi sirou a chloridy alkalických kovů. Vznikne mimo jiné hydrochlorid, což zajišťuje, že v oblasti přehřívacích zařízení není obsažen volný chlorid. Množství chlóru v této oblasti se sníží na absolutní
-9«, 4 f « I ( I- «. r * I I ί 4 I 4 <* ·> 4 v, r. * ft, 4,4.4 r ( minimum. Jinak lze změnit složení směsice paliva např. redukcí složek paliva, v jejíchž důsledku vzniká vysoký obsah chloridů alkalických kovů. V kombinaci s těmito měřeními je také možno nastavit zapisovač vzduchu za účelem minimalizace množství reaktivních chloridů v oblasti přehřívacích trubek.
Možné modifikace vynálezu
Systém podle vynálezu lze rovněž využívat pro měření výskytu a koncentrace oxidu siřičitého (SO2) v daném vlnovém rozsahu (200 až 310 nanometrů), konkrétněji pro vyloučení nebo zamezení předávkování aditiv síry nebo plynů obsahujících síru nebo k zabránění použití jiných provozních opatření, které mohou zvýšit obsah SO2 v kanálku pro kouřové plyny na hodnoty nad sjednanou hodnotou. Měli bychom rovněž zmínit, že vynález lze použít k měření koncentrace jiných chloridů plynných kovů než jen chloridu draselného a sodného, jako je např. chlorid zinku a olova, protože se rovněž vyznačují charakteristickou absorbcí světla ve vlnovém rozsahu 200 až 310 nanometrů. V rozsahu vynálezu je rovněž možné měřit koncentraci plynných kovů v elementární formě, např. elementárního zinku. Předpokládá se, že ve zplodinách plynů budou přítomny zejména různé formy zinku a olova. Chloridy zinku a olova mohou na trubce, v níž probíhá přenos tepla, tvořit usazeniny popela s relativné nízkou teplotou tavení, např. 300°C. To podporuje korozi i nárůst usazenin. Zejména mohou tvořit usazeniny na trubkách, tvořících část ekonomizéru. Po instalaci měřícího systému podle vynálezu v blízkosti tohoto typu trubkového zařízení lze vhodným způsobem měřit koncentraci těchto látek, přičemž naměřené výsledky je možno použít pro aplikaci opatření k zamezení množství škodlivých látek např. změnou složení paliva.
V tomto smyslu lze rovněž zmínit, že odborníci v uvedeném oboru prosazují teorii, že možná existence dioxinů v kouřových plynech je závislá na množství chloridů alkalických kovů. Proto je v rámci vynálezu možné využívat popsaný měřicí systém k nepřímému (konkrétně stanovením koncentrace chloridů alkalických kovů) měření výskytu a koncentrace dioxinů., které jsou nebezpečné pro životní prostředí.
Mělo by být rovněž uvedeno, že vynález je možno používat nezávisle na tom, zda vytápěcí zařízení obsahuje přehřívače či nikoli. Pak lze vynález, jak je nastíněno výše, využívat výhradně pro měření s ekonomizérem nebo s předehřívačem vzduchu.
Vynález na výkresech byl znázorněn v souvislosti se dvěma běžnými typy kombinovaných elektráren a výtopen, konkrétně pro zařízení s vířivými kotli typu
-10♦ * ··· * ··· ϊ
• *
··««
BFB a CFB, lze jej však rovněž použít pro další typy spalovacích zařízení, např. pro zařízení, která pracují s postupy roštového topení nebo s hořáky pro pulverizovaná paliva.

Claims (6)

1. Postup pro měření fotospektrometrií koncentrace škodlivých plynů v kouřových plynech ve vytápěcím zařízení, které obsahuje první prostor (3) pro spalování paliva, zařízení (5) umístěné ve druhém prostoru (4) umístěném pod spalovacím prostorem, přičemž uvedené zařízení (5) ve druhém prostoru obsahuje trubky, jimiž může procházet látka, jako je voda, vzduch nebo pára tak, aby se ohřívala přenosem tepla z kouřových plynů vznikajících při spalování, a komín (2) umístěný dole v uvedeném systému trubek (5), odvádějící kouřové plyny z vytápěcího zařízení, vyznačující se tím, že v oblasti u uvedeného systému trubek (5) je vysílán alespoň jeden paprsek (11) ultrafialového světla z jednotky pro vysílání světla (7') na jedné straně uvedeného druhého prostoru (4) do jednotky pro příjem světla (7), umístěné na opačném konci uvedeného prostoru (4), přičemž uvedená jednotka pro příjem světla je spojena se spektrometrem (13), který spolupracuje s počítačovou jednotkou (14), přičemž v uvedeném spektrometru se světlo rozkládá na spektrum, a spektrometr (13) je kalibrován pro zápis rozdělení spektrální intenzity světla v rozsahu vlnových délek 200 až 310 nanometrů, aby mohl téměř nepřetržitě během provozu zařízení detekovat in šitu koncentraci plynných kovů, případné chloridů kovů v kouřových plynech.
2. Postup podle nároku 1, vyznačující se tím, že zapsaná data, týkající se koncentrace kovů, případně chloridů kovů v kouřových plynech, se využívají.k řízení průběhu spalování paliva, konkrétněji výstupním signálem z počítačové jednotky (14) do řídicí jednotky (27) spojené s jedním nebo několika prvky obsaženými v zařízení a určenými pro dávkování paliva, případně dodávání vzduchu do různých zapisovačů vzduchu.
3. Postup podle nároku 2, vyznačující se tím, že řídicí jednotka (27) je v případě potřeby nastavena na řízení podavače (33) pro dávkování látky pro redukci chloridu kovu do spalovacího prostoru.
4. Postup podle nároku 3, vyznačující se tím, že látka obsahující síru je dodávána do paliva proto, aby se snížilo množství chloridů alkalických kovů v oblasti uvedeného systému trubek.
-12• *··
5. Zařízení pro měření fotospektrometrií koncentrace škodlivých plynů v kouřových plynech ve vytápěcím zařízení, které obsahuje první prostor (3) pro spalování paliva, zařízení (5) umístěné ve druhém prostoru (4) umístěném pod spalovacím prostorem, přičemž uvedené zařízení (5) ve druhém prostoru obsahuje trubky, jimiž může procházet látka, jako je voda, vzduch nebo pára tak, aby se ohřívala přenosem tepla z kouřových plynů vznikajících při spalování, a komín (2) umístěný dole v uvedeném systému trubek (5), odvádějící kouřové plyny z vytápěcího zařízení, vyznačující se tím, že v oblasti u uvedeného systému trubek (5) je na jedné straně uvedeného druhého prostoru (4) jednotka pro vysílání světla (7'), sloužící k vysílání alespoň jednoho paprsku ultrafialového světla (11) do jednotky pro příjem světla (7) umístěné na opačném konci uvedeného druhého prostoru, přičemž uvedená jednotka pro příjem světla je spojena se spektrometrem (13), který spolupracuje s počítačovou jednotkou (14), přičemž v uvedeném spektrometru se světlo rozkládá na spektrum, a spektrometr (13) je kalibrován pro zápis rozdělení spektrální intenzity světla v rozsahu vlnových délek 200 až 310 nanometrů, aby mohl téměř nepřetržitě během provozu zařízení detekovat in šitu koncentraci plynných kovů, případně chloridů kovů v kouřových plynech
6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že spektrometr (13) je miniaturní spektrometr na bázi soustavy diod.
CZ20021613A 1999-10-12 2000-09-27 Postup a zarízení pro merení koncentrace škodlivých plynu v kourových plynech ve vytápecím zarízení užitím fotospektrometrie CZ301739B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9903656A SE515046C2 (sv) 1999-10-12 1999-10-12 Förfarande och inrättning för att medelst fotospektroskopi mäta koncentrationen av skadliga gaser i rökgaserna genom värmeproducerande anläggning

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20021613A3 true CZ20021613A3 (cs) 2002-09-11
CZ301739B6 CZ301739B6 (cs) 2010-06-09

Family

ID=20417313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20021613A CZ301739B6 (cs) 1999-10-12 2000-09-27 Postup a zarízení pro merení koncentrace škodlivých plynu v kourových plynech ve vytápecím zarízení užitím fotospektrometrie

Country Status (20)

Country Link
US (1) US7229833B1 (cs)
EP (1) EP1221036B1 (cs)
JP (1) JP2003511692A (cs)
CN (1) CN1377459A (cs)
AT (1) ATE322675T1 (cs)
AU (1) AU779139B2 (cs)
BR (1) BR0014622B1 (cs)
CA (1) CA2385599C (cs)
CZ (1) CZ301739B6 (cs)
DE (1) DE60027181T2 (cs)
DK (1) DK1221036T3 (cs)
ES (1) ES2259615T3 (cs)
HU (1) HU224856B1 (cs)
NO (1) NO329421B1 (cs)
PL (1) PL194567B1 (cs)
PT (1) PT1221036E (cs)
RU (1) RU2002108175A (cs)
SE (1) SE515046C2 (cs)
TR (1) TR200200947T2 (cs)
WO (1) WO2001027593A1 (cs)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2846095B1 (fr) * 2002-10-18 2005-04-08 Proengin Procede et dispositif pour la detection de la presence dans l'atmosphere et l'analyse en temps reel de substances chimiques et/ou biologiques.
US20060246592A1 (en) * 2004-04-06 2006-11-02 Arcadis G&M, Inc. Identification of low vapor pressure toxic chemicals
US8327839B2 (en) * 2009-01-07 2012-12-11 Pratt & Whitney Rocketdyne, Inc. Air instrumentation system for concentrated solar power generation systems
DE102009020366A1 (de) * 2009-04-27 2010-10-28 Siemens Aktiengesellschaft Intelligenter Flammenwächter
FI121944B (fi) 2009-06-17 2011-06-15 Metso Power Oy Menetelmä termisen prosessin tuloksena syntyvän savukaasun koostumuksen valvomiseksi
DE102010032266A1 (de) * 2010-07-26 2012-01-26 Fritz Egger Gmbh & Co. Og Vorrichtung und Verfahren zur Heißgaserzeugung mit integrierter Erhitzung eines Wärmeträgermediums
FI125615B (en) 2011-06-29 2015-12-15 Valmet Technologies Oy Method and Measurement Arrangement
FI124987B (fi) 2011-12-05 2015-04-15 Metso Automation Oy Alkalihalidien mittaus polttoprosesseissa
ES2611192T3 (es) 2012-06-08 2017-05-05 Valmet Technologies Oy Medición de compuesto gaseoso utilizando espectroscopía
JP6084399B2 (ja) * 2012-08-20 2017-02-22 株式会社四国総合研究所 光学式ガスセンサおよびガス濃度監視方法
US9506804B2 (en) 2013-01-17 2016-11-29 Detector Electronics Corporation Open path gas detector
US8502152B1 (en) * 2013-01-20 2013-08-06 Atmosfir Optics Ltd. Method for open path detection of air contaminants
CN103852433A (zh) * 2014-03-25 2014-06-11 南京霍普斯科技有限公司 一种抽取式高温热湿法烟气在线监测系统
CN104849260B (zh) * 2015-05-18 2017-08-01 华中科技大学 一种锅炉燃烧火焰中的气相碱金属浓度的在线检测方法
JP6537490B2 (ja) * 2016-12-27 2019-07-03 中外炉工業株式会社 熱交換器
KR101946567B1 (ko) * 2017-01-12 2019-02-11 주식회사 포스코건설 보일러의 부식방지 제어장치 및 제어방법
CN107219247B (zh) * 2017-06-16 2023-05-12 浙江大学 一种模拟飞灰在受热面沉积的试验装置及方法
CN107631293A (zh) * 2017-10-27 2018-01-26 湘潭锅炉有限责任公司 一种循环流化床锅炉
CN108318486B (zh) * 2017-12-25 2020-11-06 王桂婷 有害气体对植物影响性观察实验装置
TWI738164B (zh) * 2019-02-01 2021-09-01 日商住友重機械工業股份有限公司 防腐裝置及防腐方法
EP3938757B1 (en) * 2019-03-12 2024-10-30 Hattingh, Paul System and method for detecting an anti-corrosion organic compound in a water sample
US11639872B1 (en) * 2019-04-30 2023-05-02 Ge Inspection Technologies, Lp Combustion monitoring system
US11881093B2 (en) 2020-08-20 2024-01-23 Denso International America, Inc. Systems and methods for identifying smoking in vehicles
US11760169B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Particulate control systems and methods for olfaction sensors
US11932080B2 (en) 2020-08-20 2024-03-19 Denso International America, Inc. Diagnostic and recirculation control systems and methods
US11636870B2 (en) 2020-08-20 2023-04-25 Denso International America, Inc. Smoking cessation systems and methods
US11813926B2 (en) 2020-08-20 2023-11-14 Denso International America, Inc. Binding agent and olfaction sensor
US12269315B2 (en) 2020-08-20 2025-04-08 Denso International America, Inc. Systems and methods for measuring and managing odor brought into rental vehicles
US12251991B2 (en) 2020-08-20 2025-03-18 Denso International America, Inc. Humidity control for olfaction sensors
US11760170B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Olfaction sensor preservation systems and methods
US11828210B2 (en) 2020-08-20 2023-11-28 Denso International America, Inc. Diagnostic systems and methods of vehicles using olfaction
US12017506B2 (en) 2020-08-20 2024-06-25 Denso International America, Inc. Passenger cabin air control systems and methods
US12377711B2 (en) 2020-08-20 2025-08-05 Denso International America, Inc. Vehicle feature control systems and methods based on smoking
DE102021103729A1 (de) 2021-02-17 2022-08-18 Vaillant Gmbh Verfahren und Anordnung zur Beobachtung eines Verbrennungsprozesses in einem Heizgerät
CN114166776B (zh) * 2021-12-07 2022-07-29 深圳市佰特生态环保科技有限公司 一种多组分废气在线监测仪
CN116448679A (zh) * 2023-03-31 2023-07-18 苏州芯仪半导体科技有限公司 一种混合化学品浓度测量仪器及其具备诊断的测量方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE453017B (sv) * 1985-06-13 1988-01-04 Opsis Ab Ideon Sett och anordning for bestemning av parametrar for gasformiga emnen som er nervarande vid forbrenningsprocesser och andra processer som sker vid hog temperatur
US5070246A (en) * 1989-09-22 1991-12-03 Ada Technologies, Inc. Spectrometer for measuring the concentration of components in a fluid stream and method for using same
US5750992A (en) * 1996-09-18 1998-05-12 Tennessee Valley Authority Method to compensate for interferences to mercury measurement in gases

Also Published As

Publication number Publication date
EP1221036B1 (en) 2006-04-05
EP1221036A1 (en) 2002-07-10
AU779139B2 (en) 2005-01-06
HU224856B1 (en) 2006-03-28
PL357365A1 (en) 2004-07-26
NO20021438D0 (no) 2002-03-22
NO329421B1 (no) 2010-10-18
ATE322675T1 (de) 2006-04-15
NO20021438L (no) 2002-04-12
WO2001027593A1 (en) 2001-04-19
AU1065401A (en) 2001-04-23
HUP0203452A2 (en) 2003-03-28
CA2385599A1 (en) 2001-04-19
DE60027181T2 (de) 2006-08-24
TR200200947T2 (tr) 2002-09-23
CN1377459A (zh) 2002-10-30
SE9903656D0 (sv) 1999-10-12
SE515046C2 (sv) 2001-06-05
BR0014622B1 (pt) 2013-03-19
JP2003511692A (ja) 2003-03-25
RU2002108175A (ru) 2004-02-10
DE60027181D1 (de) 2006-05-18
PL194567B1 (pl) 2007-06-29
SE9903656L (sv) 2001-04-13
CA2385599C (en) 2011-09-13
US7229833B1 (en) 2007-06-12
DK1221036T3 (da) 2006-08-07
BR0014622A (pt) 2002-06-11
PT1221036E (pt) 2006-07-31
CZ301739B6 (cs) 2010-06-09
ES2259615T3 (es) 2006-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ20021613A3 (cs) Postup a zařízení pro měření koncentrace škodlivých plynů v kouřových plynech ve vytápěcím zařízení užitím fotospektrometrie
AU656986B2 (en) Apparatus for combustion, pollution and chemical process control
US5829962A (en) Method and apparatus for optical flame control of combustion burners
US5621213A (en) System and method for monitoring a stack gas
Chansa et al. Determination of alkali release during oxyfuel co-combustion of biomass and coal using laser-induced breakdown spectroscopy
EP0901598A1 (en) Method and apparatus for optical flame control of combustion burners
CN105008894A (zh) 具有光学传感器的粉尘管和用于测量粉尘组成的方法
Qu et al. Distribution of temperature, H2O and atomic potassium during entrained flow biomass combustion–Coupling in situ TDLAS with modeling approaches and ash chemistry
CN106066314B (zh) 一种碳氢燃烧火焰中气相碱金属浓度的检测方法
Wiatros-Motyka Optimising fuel flow in pulverised coal and biomass-fired boilers
Liu et al. A TDLAS-based photofragmentation method for spatially resolved measurement of KOH and KCl as well as its application in biomass combustion processes
Bar-Ziv et al. Evaluation of performance of Anglo-Mafube bituminous South African coal in 550áMW opposite-wall and 575áMW tangential-fired utility boilers
US20110062056A1 (en) Excess Air Control For Cracker Furnace Burners
TWI738164B (zh) 防腐裝置及防腐方法
Leffler et al. Online alkali measurement during oxy-fuel combustion
FI121944B (fi) Menetelmä termisen prosessin tuloksena syntyvän savukaasun koostumuksen valvomiseksi
Dai et al. Ultra-Narrowband Spectral Imaging for in-situ measurement of sodium release during Zhundong coal combustion
JP2014219113A (ja) 燃焼炉内の温度計測システムおよび燃焼炉の燃焼制御システム
Rezaei Co-axial turbulent diffusion flames with directed oxygen injection
CN114112936A (zh) 一种锅炉水冷壁的近壁烟气成分测量装置及方法
Bie et al. Release characteristics and kinetic model of alkali metals during municipal solid waste incineration based on multipoint laser-induced breakdown spectroscopy
Nguyen et al. Mitigation of Aerosol Impacts of Ash Deposition and Emissions from Coal Combustion (Final Technical Report)
Charagundla et al. A Remote Sensing Technique For Combustion Gas Temperature Measurement In Black Liquor Recovery Boilers
Silva Investigation of pulverized, pre-dried lignite combustion under oxy-fired conditions in a large-scale laboratory furnace
Clausen et al. Combustion zone investigation in fuel flexible suspension

Legal Events

Date Code Title Description
MK4A Patent expired

Effective date: 20200927