Reducer din NOx-udledning

Finjuster din iltoverskudskoefficient og optimer dit DeNO_x-anlæg

Med afgiften på udledning af NO_x og kravene og ønskerne om miljørigtige kraftværker, er det nu mere aktuelt end nogensinde før, at nedbringe emissionerne til et minimum. Øges indsatsen på optimeringen af de forskellige trin i værkets proces, vil det afspejles direkte som resultater i de grønne regnskaber.

Hvordan? 

Med TDLS (Tunable Diode Laser Spektofotometri) fra Yokogawa er det muligt at optimere forbrændingsprocessen til det optimale, samt overvåge og styre DeNO_x-processen mht. NH³ (ammoniak). Dels mindskes NO_x-dannelsen gennem optimal forbrænding, og dels kan den dannede mængde NO_x fjernes effektivt ved måling og styring af NH³ dosering i SCR-reaktoren på DeNOx anlægget.

Forbrænding – Facts og styring

I dag anvender de fleste værker en type brændere, der er designet og udviklet til at kunne nedbringe NO_x-dannelsen under selve forbrændingen, såkaldte lowNO_x brændere. Ud over dette tiltag er det styringen af overskudsluften, også kaldet ilt-overskudskoefficienten, der er den primære parameter for, hvor effektiv forbrændingen kan være.

Ved at måle iltindholdet i kedlen in-line, kan lufttilførslen løbende reguleres til det ønskede luftoverskud. Ilt i kedlen måles typisk in-line med Zirkonia iltsensorer. I en kedel er luftsammensætningen aldrig ligeligt fordelt, hvorfor iltoverskuddet skal måles med flere Zirkoniasensorer strategisk placeret rundt omkring i kedlen.

Yokogawas robuste og stabile zirkoniasensorer kan sidde enkeltvis med hver sin mA-udgang til styresystemet, hvorfra der beregnes et gennemsnit af iltindholdet. Flere Zirkoniasensorer kan også tilsluttes Yokogawas multikanalstransmitter, der håndterer og midler op til 8 Zirkoniasensorer på en gang. Se figur 1 herunder: 

Figur 1: Øverst til højre ses en multikanalstransmitter, der kan håndtere op til 8 zirkoniasensorer. Nederst til højre ses en zirkoniasensor + transmitter.
Til venstre i billedet ses, hvordan ilt-indholdet kan variere forskellige steder i kedlen.

En anden mulighed er med Yokogawas TDLS at skyde på tværs gennem kedlen og få en midlet værdi af ilt-indholdet, som laseren har set. Denne metode kan med ét instrument erstatte adskillige Zirkoniasensorer i samme niveau. Se figur 2 herunder:

Figur 2: Skitse af kedel. CO skal måles så tidligt som muligt, da det omdannes til CO₂ med  overskudsluften. TDLS-laser ses her, hvor den skyder på tværs i kedlen.

Ved forbrænding med et støkiometrisk underskud af luft, i forhold til brændsel (kul, olie, gas m.m.) udvikles voldsomme mængder CO, samtidig med at der går en masse brændsel til spilde i røggaskanalen. Den tabte brændværdi nedsætter kedlens effektivitet drastisk, og store mængder sod m.m. udvikles og danner belægninger i røggaskanalen. Ved støkiometrisk overskud af luft, i forhold til brændsel, stiger effektiviteten til en vis grænse, hvorefter den begynder at falde igen. Ved et tilpas lille overskud af luft haves en minimal udvikling af CO samt NO_x, samtidig med, at effektiviteten er høj. Det er her, at in-line ilt-, CO- samt emissionsmålinger sammen kan estimere det rette set-punkt for overskudsluften. Ved for højt overskud af ilt, dannes som det ses af figur 3, store mængder NO_x, og det nedsætter også effektiviteten, da en stor mængde energi går tabt, som følge af alt den ekstra luft, der skal opvarmes. 

Figur 3:
RØD ZONE: Iltunderskud medfører kraftig CO-udvikling og tabt brændsel.
GRØN ZONE: Minimalt iltoverskud giver god forbrænding og minimal emission.
GUL ZONE: For højt iltindhold giver kraftig NO_x-udvikling.

Optimal iltoverskudskoefficient, hvordan?

Til finjustering af iltoverskudskoefficienten gør Yokogawas TDLS det muligt, som sekundær parameter til styring af luften, at måle CO indholdet in-line i kedlen i det helt lave område ved høje temperaturer m.m. Værdien af in-line CO-måling er at kunne køre iltoverskudskoefficienten helt til det optimale set-punkt, lige inden CO-udviklingen for alvor begynder. Ved at kunne detektere og følge CO-udviklingen omgående fra start helt nede fra få ppm og opefter, kan luftoverskuddet reguleres løbende til at ligge lige på grænsen til CO-udvikling hele tiden, hvorved mindst muligt NO_x dannes. Se figur 4:

Figur 4: Med TDLS CO-måling detekteres CO øjeblikkeligt og iltoverskuddet kan finjusteres helt til grænsen for optimalt set-punkt.

Denne regulering er ikke mulig med måling af ilt alene, hvilket gør Yokogawas TDLS til et unikt regulerings- og optimeringsintrument til at opnå bedst mulig forbrændning med mindst mulig NO_x-dannelse. Længere fremme i røggaskanalen vil denne reguleringsteknik afspejles direkte som mindre forbrug af NH³ i SCR-reaktoren, hvis en NH3 måling etableres.

NH³ slip, få styr på ammoniakken i DeNO_X anlægget

Inden røggassen udledes til atmosfæren, skal den blandt andet igennem et DeNO_x-anlæg. DeNO_x-anlæggets funktion er at fjerne den dannede mængde NO_x ved hjælp af en kemisk reaktion med NH³ henover en katalysator. Efter katalysatoren ønskes både NO_x indhold samt NH³ indhold nedbragt til et minimum. Med en TDLS fra Yokogawa til måling af NH³ slip er det muligt at detektere NH³ fra 1-2 ppm og opefter. Ved at måle NH³ efter katalysatoren, kan NH³ doseringen hurtigt reguleres op eller ned, så mindst muligt NH³ udledes, samtidig med at mest muligt NO_x reduceres. Hvis der ikke kan detekteres NH³, er det en god indikation om, at der stadig er NO_x tilbage i røggassen, da alt NH³ dermed forventes at være reageret. Ved indhold af få ppm NH³ efter katalysatoren må det forventes at stort set al NO_x er reduceret, da den overskydende NH³ ellers ville reagere med NO_x.

Er TDLS fra Yokogawa et instrument du kunne se fordelene i på dit kraftværk eller andet, så ring endelig og lad os få en snak om din opgave eller læs mere om instrumentet herunder.