ES2259615T3 - Un procedimiento y dispositivo para medir, mediante fotoespectrometria, la concentracion de gases nocivos en los humos a traves de un equipo de produccion de calor. - Google Patents

Un procedimiento y dispositivo para medir, mediante fotoespectrometria, la concentracion de gases nocivos en los humos a traves de un equipo de produccion de calor.

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ES2259615T3 ES00971914T ES00971914T ES2259615T3 ES 2259615 T3 ES2259615 T3 ES 2259615T3 ES 00971914 T ES00971914 T ES 00971914T ES 00971914 T ES00971914 T ES 00971914T ES 2259615 T3 ES2259615 T3 ES 2259615T3
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Abstract

Un procedimiento para medir, mediante espectrofotometría, la concentración de gases nocivos en los gases de combustión a través de un equipo de producción de calor del tipo que comprende un primer espacio (3) para la combustión de un carburante, un dispositivo (5) situado en un segundo espacio (4) localizado aguas abajo del espacio de combustión, comprendiendo dicho dispositivo (5) en el segundo espacio tubos a través de los que un medio, tal como agua, aire o vapor, puede pasar para calentarse por transferencia de calor desde los gases de combustión formados durante la combustión y una chimenea (2) localizada aguas debajo de dicho dispositivo de tubo (5) para dejar salir los gases de combustión desde el equipo, en el que en una región cercana a dicho dispositivo de tubo (5), al menos se envía un haz (11) de luz ultravioleta desde un emisor de luz (7¿) en un lado de dicho segundo espacio (4) a un receptor de luz (7¿¿) localizado en el lado opuesto de dicho segundo espacio (4), cuyo receptor de luz se conecta a un espectrómetro (13) que funciona con un ordenador (14), en cuyo espectrómetro se divide la luz espectralmente y en que el espectrómetro (13) se calibra para que registre la distribución de intensidad espectral de la luz dentro del intervalo de longitudes de onda de 200 a 310 nanómetros, para detectar fundamentalmente de manera continua in situ la concentración de metales gaseosos y/o cloruros metálicos en los gases de combustión durante el funcionamiento del equipo.

Description

Un procedimiento y dispositivo para medir, mediante fotoespectrometría, la concentración de gases nocivos en los humos a través de un equipo de producción de calor.
Campo técnico de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para medir, mediante espectrofotometría, la concentración de gases nocivos en los gases de combustión a través de un equipo de producción de calor del tipo que comprende un primer espacio para la combustión de un carburante, un dispositivo situado en un segundo espacio localizado aguas abajo del espacio de combustión, comprendiendo dicho dispositivo en el segundo espacio tubos a través de los que un medio, tal como agua, aire o vapor, puede pasar para calentarse por transferencia de calor desde los gases de combustión formados durante la combustión y una chimenea localizada aguas abajo del dispositivo de tubo para dejar salir los gases de combustión del equipo.
Antecedentes de la invención y técnica anterior
La producción simultánea de calor y vapor por combustión de un denominado biocombustible, es decir, un carburante sólido que consta de madera o biomasa, ha llegado a ser últimamente cada vez más común, entre otras cosas debido a los hechos de que tal producción tiene potencia eficaz, muestra resistencia a largo plazo, puede basarse en materias primas domésticas y tiene una influencia mínima en el medio ambiente. Sin embargo, ha resultado que la combustión de biocombustible es un procedimiento que en algunos aspectos es más complicado y difícil de manejar que la combustión de otros carburantes sólidos, tal como carbón. Una complicación es que las cenizas de un biocombustible tienen otra composición y otras propiedades de fusión que, por ejemplo, la ceniza de carbón. Entre otras cosas, esta diferencia supone problemas muy costosos por la corrosión y deposición de ceniza en los tubos incluidos en los equipos recalentadores existentes. Además, se ha observado una gran corrosión por temperaturas muy altas en la mayor parte de los equipos de potencia y calor combinados en Suecia tras algunos años de funcionamiento con biocombustible 100%. Los problemas pueden llegar a acentuarse particularmente cuando al carburante se le añaden materiales tales como madera de demolición y desperdicios clasificados de diferentes tipos. En la práctica, la corrosión aparece por sí misma ya que los tubos normalmente de alta aleación, y por lo tanto caros, recalentadores están cubiertos con capas adherentes fuertes y sólidas o depósitos de ceniza, al mismo tiempo que la superficie inferior del tubo aguas abajo está expuesta a fusiones corrosivas que dan lugar a pérdida de metal.
Entre los expertos, reina la unanimidad de que el cloro constituye el principal acelerador de la corrosión en el contexto anteriormente mencionado. Una teoría convencional es que el cloro se transporta en el depósito de ceniza sobre los tubos recalentadores en forma de cloruro potásico en fase de gas (KCl), de manera alternativa como aerosoles muy pequeños de cloruro potásico que se han condensado justo aguas arriba del dispositivo recalentador. A partir de aquí, tiene lugar una reacción con azufre en la superficie del tubo en el depósito de ceniza, formándose de este modo sulfato potásico y cloro libre, que en esta forma es muy corrosivo. Si bien es cierto que esta teoría es plausible, en la práctica existen grandes dificultades no sólo para verificar esta teoría, sino también para tomar medidas para resolver el problema, sobre todo debido a la falta de una técnica de medición adecuada. Es cierto que en el documento SE 8.502.946-0, se describe en términos generales cómo puede utilizarse la espectrofotometría para determinar ciertos parámetros, por ejemplo, la concentración, para sustancias gaseosas que aparece en tales procedimientos de combustión que se llevan a cabo a altas temperaturas, pero en este caso la técnica está enfocada principalmente a la medición de llamas y el documento no contiene ninguna instrucción sobre cómo se usaría la técnica, en la práctica, para la medición en equipos del tipo presentado en el preámbulo.
De modo bastante general, en los equipos de producción de calor tienen lugar, además de los problemas de corrosión anteriormente mencionados, también otros problemas similares que son causados por la presencia de cloruros de metal gaseoso o metales en forma elemental. Por lo tanto, en los equipos pueden incluirse también otras disposiciones que sean meramente dispositivos recalentadores que comprendan series o paquetes de tubos, a través de los que circule, por ejemplo, aire, para calentarlo (en la práctica, tales disposiciones consisten normalmente en precalentadores de aire o los denominados economizadores). Cuando metales, tales como metales pesados en forma de cinc y plomo en forma gaseosa, son transportados por los gases de combustión y alcanzan las disposiciones, se depositan en las superficies de los tubos, formando de este modo depósitos que no son necesariamente corrosivos, pero que deterioran la transferencia de calor desde los gases de combustión al medio que circula dentro de los tubos.
El documento WO8.607.455, describe un aparato y un procedimiento para medir los parámetros de gases presentes en los procedimientos de combustión que comprende una luz en un lado de un objeto, tal como una llama, para ser medida, un dispositivo de recepción, un espectrómetro y medios de grabación. D1 expone en general que el dispositivo puede usarse para determinar el espectro a través de toda la región óptica desde IR a UV.
Objetos y características de la invención
La presente invención tiene como objetivo superar las deficiencias asociadas con la técnica de medición conocida anteriormente y modo de determinación a eliminar o contrarrestar los problemas de corrosión y depósito que surgen en los dispositivos que incluyen tubos para la transferencia de calor, por ejemplo, dispositivos recalentadores, economizadores o precalentadores de aire que estén aguas abajo del espacio de combustión en los equipos de combustión. Por lo tanto, un objeto principal de la invención es crear un procedimiento así como un dispositivo que en condiciones externas difíciles en el funcionamiento práctico, se dirijan a determinar específicamente la presencia y concentración de exactamente aquellas sustancias gaseosas en los gases de combustión del proceso de combustión que den lugar a grandes depósitos de corrosión o nocivos en los tubos que se incluyen en dichos dispositivos. Otro objeto es proporcionar un procedimiento, por medio del que pueda impedirse la creación de muchos gases corrosivos o nocivos en los gases de combustión que pasarán a través de los dispositivos de tubo.
Según la invención, al menos el principal objeto se logra mediante las características dadas en las cláusulas de caracterización de las reivindicaciones 1 y 5. Además, en las reivindicaciones dependientes se definen formas de realización ventajosas de la invención.
Breve descripción de los dibujos adjuntos
En los dibujos,
la figura 1 es una ilustración esquemática que muestra la estructura general de un equipo combinado de calor y potencia, en el que puede aplicarse la invención,
la figura 2 es una vista en detalle plana aumentada que muestra un dispositivo que se incluye en una disposición según la invención para enviar y recibir luz, dispositivo que funciona con un espectrómetro,
la figura 3 es una ilustración esquemática de dicho espectrómetro y un equipamiento para calibrar el espectrómetro y
la figura 4 es una ilustración esquemática, mostrada a escala reducida, de una forma de realización alternativa de un equipo combinado de calor y potencia y una disposición según la invención conectada al mismo.
Descripción detallada de la invención
En la figura 1, se muestra un equipo de combustión que produce vapor que puede constar de una caldera de vapor industrial con el propósito principal de producir vapor, por ejemplo, para la producción de electricidad, pero que también puede constar de un equipo de potencia y calor combinado del tipo que produce no sólo vapor sino también calor. Como componentes principales, el equipo comprende una caldera 1 y una chimenea 2. En la caldera 1 se incluye un primer espacio 3 en forma de una cámara de combustión, en la que se quema el carburante de entrada. En la práctica, la caldera puede trabajar con la técnica de lecho fluidificado convencional (denominada entre los expertos BFB = "lecho fluidificado de burbujas"). En equipos de mayor tamaño, la caldera puede tener una altura dentro del intervalo de 10 a 40 metros. En otro espacio 4 que sirve como un conducto de gas de combustión, aguas abajo de la cámara de combustión 3, se proporcionan uno o varios dispositivos recalentadores. En el ejemplo según la figura 1, se muestran tres de dichos dispositivos recalentadores 5. Cada uno de estos dispositivos comprende una serie de tubos o circuito de tubos, a través de los que puede pasar el vapor para sobrecalentarse por transferencia de calor desde los gases de combustión que se crean durante la combustión y que pasan a través del espacio 4. Entre los espacios 3 y 4 se extiende una pared oblicua 6 incluida en un separador, cuyo propósito es recolectar partículas sólidas que caen desde los gases de combustión y son devueltas a la cámara de combustión. Después de que los gases de combustión hayan pasado los dispositivos recalentadores 5, se enfrían en uno o varios denominados economizadores 5' y pasan además a través de un precalentador de aire 5'' para emitirse finalmente por la chimenea 2 (normalmente después de que primero hayan penetrado a través de uno o varios filtros, no mostrados).
En la figura 1, la referencia numérica 7 designa un dispositivo que emite luz y recibe luz que está comprendido en la disposición según la invención. Como puede verse más claramente en la figura 1, este dispositivo 7 se sitúa en la proximidad inmediata de un dispositivo recalentador 5, es decir el dispositivo recalentador que primero se pone en contacto con los gases de combustión que pasan.
Se hace ahora referencia a la figura 2, que ilustra cómo el dispositivo 7 comprende una unidad que emite luz 7' que está montada en una de las dos paredes opuestas 8 que delimitan el conducto de gas de combustión 4 y una unidad que recibe luz 7'' situada en la pared opuesta. Como fuente de radiación en la unidad de emisión 7' se usa de forma ventajosa una bombilla de xenón 9, que tiene la capacidad de emitir luz ultravioleta con un amplio espectro de longitud de onda dentro del intervalo de aproximadamente 200 nm - 3 \mum. De modo alternativo, puede también usarse una bombilla de deuterio para el mismo propósito. La luz de la bombilla se colima, por ejemplo, a través de una lente, pasando después a través de los gases de combustión en el conducto 4 como un haz de luz 11 y aún más lejos en la unidad de recepción 7'', donde la luz es enfocada en una fibra óptica 12. Esta fibra óptica lleva la luz a un espectrómetro designado 13 en su totalidad, en el que se analiza la intensidad de la luz como una función de la longitud de onda de la luz. Un ordenador 14 funciona con el espectrómetro. En el espectrómetro se incluye una unidad que separa longitudes de onda 15, cuyo propósito es separar las diferentes longitudes de onda de la luz entrante, de modo que puede medirse la intensidad de diferentes longitudes de onda con un detector no selectivo de longitud de onda 15'. En la práctica, la unidad que separa longitudes de onda puede constar de un monocromador o un espectrógrafo. El monocromador deja a su paso sólo una estrecha banda de onda de la luz entrante y puede utilizarse como un elemento que separa longitudes de onda, por ejemplo, una rejilla, un prisma o un filtro de paso de banda óptica. El espectrógrafo proyecta una banda continua de longitudes de onda dentro de un intervalo dado de longitudes de onda en su plano focal donde está montado el detector. Una rejilla, un prisma o un denominado "interferómetro de Michaelson" pueden usarse como elemento de separación de longitudes de onda en el espectrógrafo.
Para el espectrógrafo se usa normalmente un detector multicanal, por ejemplo, un detector por ordenación de fotodiodos (PDA), o un detector de un canal ampliado, por ejemplo, un fotomultiplicador, en combinación con una ranura delgada que se mueve secuencialmente sobre la superficie del detector y está montada de modo que coincide con el plano focal del espectrógrafo. Desde un punto de vista práctico, esta ranura puede disponerse radialmente en un disco rotatorio según la forma de realización descrita en Platt y Perner, 1983 (Platt U. & Perner P., "Optical and laser remote sensing", eds. Killinger, DK y Mooradian, A., "Springer ser". Optical Sci. 39, 97, 1983). La ordenación de fotodiodos consiste en una fila de fotodiodos (compárese con una cámara) que mide simultáneamente la distribución de intensidad de la luz sobre la superficie de la ordenación, leyéndose después este espectro electrónicamente tras un cierto tiempo de exposición. Se usa normalmente un detector de luz de un canal, en combinación con un monocromador, por ejemplo un fotodiodo.
En la forma de realización según la figura 2, se usa un espectrógrafo en combinación con una ordenación de fotodiodos, lo que es una forma de realización ventajosa. La invención puede también realizarse utilizando la técnica del monocromador, pero en este caso se necesitarían al menos dos monocromadores, que se ajustan a diferentes longitudes de onda para hacer el sistema de medición específico para los componentes gaseosos buscados, por ejemplo, cloruros de metal alcalino y que no estén influenciados por la amortiguación de bandas anchas de la luz.
La señal desde el fotodetector se lee por medio de una tarjeta para medir de PC hecha especialmente y software para PC-Windows, que está adaptado especialmente para el propósito, que evalúa el espectro integrado.
La evaluación de los espectros de medición registrados en el software del ordenador tiene lugar según los principios propuestos en el artículo anteriormente mencionado de Platt y Perner, 1983. Según los algoritmos dados en este artículo, los datos cuantitativos se calculan para los componentes gaseosos buscados a partir de la información del espectro por espectros medidos en relación a espectros de referencia para diferentes componentes gaseosos mediante análisis multivariable. Estos cálculos pueden llevarse a cabo continuamente en el ordenador (tiempo de cálculo < 2 s), lo que permite una presentación en línea de los datos de medición, por ejemplo, en una pantalla 16 y actualización de señales externas análogas en una tarjeta D/A en el ordenador.
Entre expertos, la técnica de medición anteriormente descrita se denomina técnica DOAS (espectroscopia de absorción óptica diferencial). Esta técnica se describe también, en términos generales, en el documento SE 8.502.946-0 mencionado previamente.
La presente invención se basa en la idea de que la técnica DOAS puede utilizarse específicamente para medir la concentración de metales gaseosos y/o cloruros metálicos y en particular cloruros de metal alcalino (tanto cloruro potásico como cloruro sódico) en los gases de combustión. Más específicamente, esto se realiza calibrando el espectrómetro 13 para el registro de distribución de intensidad espectral de la luz dentro del intervalo de longitudes de onda de 200 - 310 nm. Para este propósito, se usa un equipo calibrador del tipo mostrado en la figura 3. Este equipo comprende un horno 17, en el que puede situarse una cubeta de gas 18 con dos ventanas de cuarzo 19, cubeta a la cual el gas puede ser conducido desde una fuente 20 mediante un conducto de suministro 21 y evacuado mediante un conducto de evacuación 22. Las unidades que emiten luz y que reciben luz, respectivamente, 7', 7'', se sitúan en ambos lados del horno, de modo que el haz de luz 11 pueda pasar a través de la cubeta, de modo más preciso, por su ventana 19. El horno está regulado a una cierta temperatura, preferentemente una temperatura a la que se lleva a cabo poco después la medición de gas en el espacio 4. El gas de una composición dada que contiene el componente gaseoso, por ejemplo, cloruro potásico o cloruro sódico, que se busca medir en el conducto de gas de combustión 4, se dosifica desde la fuente de gas 20 mediante una válvula de control 23 que mantiene el flujo de gas constante y además a través de la cubeta de gas 18. En el caso en que se mida cloruro potásico o cloruro sódico, se sitúa una sal del compuesto respectivo en una cuchara 24, que se introduce en el conducto de entrada 21 a la cubeta. Ajustando la temperatura del horno, se obtienen diferentes presiones de vapor sobre la sal y vapores de cloruro metálico alcalino con una presión parcial dada saldrán a través de la cubeta de medición. Cuando la concentración de gas del componente gaseoso en cuestión (y otros posibles componentes gaseosos que tengan absorción de luz en el intervalo de longitud de onda que debería utilizarse para medir) se ha estabilizado, entonces el espectro de absorción del componente se mide y almacena según el mismo principio de medición regular en el conducto de gas de combustión 4. Aquí, se obtiene un espectro de referencia que se usa como base para la evaluación del espectro automática que tiene lugar después, cuando se mide la concentración de gas desconocido en el conducto de gas de combustión.
La estructura espectral de KCl y NaCl tiene tal banda ancha (en el intervalo de 230 - 280 nm) y se localiza en una longitud de onda tal que puede usarse un tipo de espectrómetro sencillo y económico para llevar a cabo la medición. De modo más preciso, puede usarse ventajosamente un moderno tipo de miniespectrómetro económico que se base en el uso anteriormente mencionado de una ordenación de diodos (detector semiconductor) integrado en el banco de óptica.
Aunque es de considerable valor en sí, sólo siendo capaz de detectar la concentración in situ de cloruros de metal alcalino gaseosos en los humos, más específicamente continuamente durante el funcionamiento del equipo, es particularmente interesante utilizar datos registrados para controlar el curso de la combustión del carburante. La figura 4 ilustra, esquemáticamente, un equipo en que se ha realizado esta posibilidad. En este caso, se ejemplificó una forma de realización alternativa de un equipo combinado de potencia y calor, en el que la caldera 1 del equipo funciona con un separador de ciclón 25 que está instalado entre el espacio de combustión 3 y el conducto de gas de combustión 4 en el que se monta un número de dispositivos recalentadores 5 (en este ejemplo, la chimenea del equipo se ha omitido debido a razones técnicas y de espacio). En la práctica, este tipo de caldera se denomina CFB (= "lecho fluidificado circulante"). También se incluye en este equipo al menos un economizador 5' y un precalentador de aire 5''. De modo similar a la disposición para medir gas según las figuras 1 a 3, la disposición según la figura 4 comprende una unidad de emisión de luz 7' y una unidad de recepción de luz 7'' que mediante una fibra óptica 12 se conectan a un espectrómetro 13 y un ordenador 14 que funciona con él. Mediante un cable 26, se puede enviar una señal de salida desde el ordenador a una unidad de control central designada 27, pudiendo controlarse por medio de diferentes parámetros, que determinan el curso de la combustión.
Junto al espacio de la caldera en el que tiene lugar el fuego 3, se muestra un cañón de chimenea de alimentación de carburante 28, al que puede llegar el carburante por medio de un alimentador de carburante adecuado, que se indica esquemáticamente en forma de una cinta transportadora 29. Sobre la cinta transportadora se muestra un número de contenedores 30, 31, 32, comprendiendo cada uno un medio de alimentación de carburante 33, por ejemplo, en forma de un tornillo de alimentación. En los dos primeros contenedores 30, 31, pueden guardarse dos tipos de carburante diferentes, por ejemplo biocombustible y desperdicios que pueden quemarse, respectivamente. En el tercer contenedor 32 se almacena un material que reduce cloro, que, cuando se necesite, pueda suministrarse al carburante o a la mezcla de carburantes de la cámara de combustión. Además, el material en el contenedor 32 constituye un aditivo, cuyo propósito principal es reducir la cantidad de cloruros de metal alcalino en los gases de combustión. En la práctica, esta sustancia puede constar de azufre o un material que contenga azufre, aunque también es posible usar minerales, tales como caolinita. El funcionamiento de los tres dispositivos de alimentación puede controlarse individualmente por medio de dispositivos de control por separado 34 que están conectados a la unidad de control central 27. Por medio de estos dispositivos de control, los dispositivos de alimentación 33 pueden, por un lado, activarse o inactivarse para iniciar o finalizar la entrada del material en cuestión en la cinta transportadora 29 y, por otro lado, controlar la velocidad de trabajo del dispositivo de alimentación y, de ese modo, la cantidad del material respectivo que entra en el transportador por unidad de tiempo.
El denominado registro de aire está también en un grado de determinación alto para el curso del procedimiento de combustión, cuyo registro se incluye de modo convencional en los equipos de combustión del tipo en cuestión. En la práctica, tales registros de aire pueden comprender diversas entradas de aire consecutivas en la caldera. Sin embargo, en el ejemplo sólo se muestran dos de tales entradas, concretamente una primera entrada 35 para aire principal a la parte inferior de la cámara de combustión y una entrada 36 para aire secundario, que está situada aguas abajo de la entrada de carburante 28. Un ventilador central 37 puede, mediante conductos 38, 39, suministrar aire a las entradas 35, 36, más precisamente mediante ventiladores 40, 41 en los conductos 38, 39. El funcionamiento de estos ventiladores 40, 41 puede controlarse por medio de medios de control separados 42, 43, que por turnos se controlan por la unidad de control central 27. Dependiendo de los datos de medición en cuestión considerando la existencia y concentración, respectivamente, de cloruros de metal alcalino en los gases de combustión, puede además regularse el suministro de aire al interior de la caldera, más precisamente para reducir la cantidad de cloruros de metal alcalino en la región de las disposiciones recalentadoras a la mayor extensión posible. En este contexto, debería señalarse que la relación entre el ajuste de los registros de aire y el contenido de cloruros de metal alcalino varía de un equipo a otro, dependiendo del diseño y el principio de combustión de la caldera.
Función y ventajas de la invención
Inicialmente, la presente invención se basa en la idea de que los cloruros metálicos pueden analizarse por espectro con luz ultravioleta a altas temperaturas. Situando las unidades de emisión de luz y recepción de luz del dispositivo de medición descrito en la proximidad inmediata del(de los) dispositivo(s) recalentador(es) que se somete(n) a corrosión y donde la temperatura de los gases de combustión está dentro del intervalo de 600 a 1400ºC, la existencia y concentración de cloruros metálicos alcalinos puede establecerse in situ, específicamente en ese lugar, donde es crítica la existencia de cloruros, concretamente inmediatamente antes de que alcancen las superficies de los tubos del recalentador y reaccionen con azufre bajo la formación de sulfato metálico alcalino y cloro libre. Esto sería de considerable importancia hasta cierto punto si las muestras de gas se tomaran por análisis extractivo, o si tuvieran lugar las mediciones aguas abajo de los dispositivos recalentadores, donde la temperatura del gas de combustión es inferior, teniendo entonces los cloruros muy reactivos el tiempo para condensarse y/o reaccionar con otros compuestos y, de ese modo, sería posible medirlos de un modo apropiado. Además, la medición podría perder su importancia por completo si los cloruros se hubieran condensado. Debería destacarse también que tampoco es conveniente medir el contenido de cloruro antes en el procedimiento, es decir, en la cámara de combustión, en la que reaccionan los cloruros a su manera hacia el dispositivo recalentador. Además, es de gran importancia que la medición de la concentración de cloruro metálico alcalino en los gases de combustión del equipo tenga lugar fundamentalmente de manera continua. Es cierto que es posible hacer intermitentemente mediciones individuales, hasta cierto punto en que se limite el tiempo entre ocasiones de medición recurrentes permitidos. Sin embargo, haciendo estos límites cortos, por ejemplo dentro del intervalo de 10 a 60 segundos, se asegura una medición continua fundamentalmente de la existencia y concentración de los cloruros que inician la corrosión. Por otra parte, utilizando los datos de medición obtenidos de forma continua en relación a la concentración de cloruro en los gases de combustión, según la forma de realización preferente de la invención, para controlar el procedimiento de combustión, se obtiene un medio efectivo durante el funcionamiento práctico para contrarrestar los ataques de corrosión en los tubos recalentadores. Controlando los diferentes parámetros que determinan el curso de la combustión y las cantidades de cloruro metálico alcalino desarrolladas en los gases puede llevarse a cabo de diferentes maneras. Un modo efectivo es, como se describe anteriormente junto con la figura 4, añadir un reactivo reductor de cloro, por ejemplo, en forma de azufre o un material que contenga azufre.
Mediante suministro moderado, si bien es cierto que de cantidades eficaces de azufre al carburante, se consigue durante el procedimiento de combustión una reacción entre el azufre y los cloruros metálicos alcalinos, formándose , de ese modo, entre otras cosas, ácido clorhídrico, lo que supone que no se desarrolla cloro libre en la región de los dispositivos recalentadores. Al menos, las cantidades de cloro se reducen en esta región a un mínimo absoluto. Otro modo es alterando la composición de la mezcla de carburante, por ejemplo, reduciendo el(los) componente(s) que se producen para dar lugar a contenidos altos de cloruros metálicos alcalinos. Junto con estas mediciones, puede también ajustarse el registro de aire para minimizar la cantidad de cloruros reactivos en la región de los tubos recalentadores.
Modificaciones posibles de la invención
La disposición según la invención puede utilizarse también para medir la existencia y concentración de dióxido de azufre (SO_{2}) dentro del intervalo de longitudes de onda dado (200 a 310 nanómetros), más específicamente para evitar o contrarrestar la sobredosificación de aditivos de azufre o carburantes que contengan azufre, respectivamente, o de manera alternativa, contrarrestar la toma de otras mediciones vigentes que pueden aumentar el contenido de SO_{2} en el conducto de gas de combustión a valores aguas arriba de los límites estipulados. Debería mencionarse también que la invención puede usarse para medir la concentración de otros cloruros metálicos gaseosos como cloruros potásico y sódico, por ejemplo cloruros de metales pesados, tales como cinc y cloruro de plomo, respectivamente, teniendo estos también una absorción de luz característica dentro del intervalo de longitudes de onda de 200 a 310 nanómetros. Dentro del ámbito de la invención, es también posible medir la concentración de metales gaseosos en forma elemental, por ejemplo, cinc elemental. Se prevé que formas existentes diferentes de cinc y plomo están presentes especialmente de manera frecuente en la combustión de carburantes relacionados con desperdicios. Los cloruros de cinc y plomo pueden formar depósitos de cenizas de un punto de fusión relativamente bajo, por ejemplo, 300ºC, en el dispositivo del tubo de transferencia de calor; esto aumenta la corrosión así como el crecimiento del depósito. En particular, pueden formar depósitos en los tubos que forman parte de un economizador. Instalando un dispositivo de medición según la invención en la proximidad de este tipo de dispositivos que contienen el tubo, la concentración de estas sustancias puede medirse de modo apropiado, pudiéndose utilizar después los resultados de la medición para hacer mediciones para reducir la cantidad de sustancias nocivas, por ejemplo, alterando la composición del carburante.
En este contexto, puede mencionarse también que expertos en el campo en cuestión avalan la teoría de que una posible existencia de dioxinas en los humos es dependiente de la cantidad de cloruros metálicos alcalinos. Por lo tanto, dentro del ámbito de la invención, es posible utilizar la disposición de medición descrita para medir, concretamente estableciendo la concentración de cloruros metálicos alcalinos, indirectamente la existencia y concentración de dioxinas que son peligrosas para el medio ambiente.
Debería mencionarse también que la invención puede aplicarse independientemente de si el equipo de producción de calor comprende dispositivos recalentadores o no. Además, la invención puede, como se esbozó anteriormente, utilizarse exclusivamente para mediciones junto con un economizador o un precalentador de aire.
Aunque la invención se ha ilustrado en los dibujos junto con dos tipos convencionales de equipos combinados de potencia y calor, es decir, equipos con calderas de lecho fluidificado de los tipos BFB y CFB, respectivamente, es también aplicable en otros tipos de equipos de combustión, por ejemplo, de modo que se usa la técnica de combustión en parrilla o quemadores para quemar carburantes pulverizados.

Claims (6)

1. Un procedimiento para medir, mediante espectrofotometría, la concentración de gases nocivos en los gases de combustión a través de un equipo de producción de calor del tipo que comprende un primer espacio (3) para la combustión de un carburante, un dispositivo (5) situado en un segundo espacio (4) localizado aguas abajo del espacio de combustión, comprendiendo dicho dispositivo (5) en el segundo espacio tubos a través de los que un medio, tal como agua, aire o vapor, puede pasar para calentarse por transferencia de calor desde los gases de combustión formados durante la combustión y una chimenea (2) localizada aguas debajo de dicho dispositivo de tubo (5) para dejar salir los gases de combustión desde el equipo, en el que en una región cercana a dicho dispositivo de tubo (5), al menos se envía un haz (11) de luz ultravioleta desde un emisor de luz (7') en un lado de dicho segundo espacio (4) a un receptor de luz (7'') localizado en el lado opuesto de dicho segundo espacio (4), cuyo receptor de luz se conecta a un espectrómetro (13) que funciona con un ordenador (14), en cuyo espectrómetro se divide la luz espectralmente y en que el espectrómetro (13) se calibra para que registre la distribución de intensidad espectral de la luz dentro del intervalo de longitudes de onda de 200 a 310 nanómetros, para detectar fundamentalmente de manera continua in situ la concentración de metales gaseosos y/o cloruros metálicos en los gases de combustión durante el funcionamiento del equipo.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los datos registrados en relación con la concentración de metales y/o cloruros metálicos en los gases de combustión se utilizan para controlar el curso de la combustión del carburante, más específicamente mediante una señal externa desde el ordenador (14) a una unidad de control (27) conectada a uno o varios dispositivos incluidos en el equipo para alimentar de carburante y/o suministrar aire a diferentes registros de aire.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque la unidad de control (27), cuando se requiere, se acerca para controlar un dispositivo de alimentación (33) para introducir un material que reduce cloruro metálico en el espacio de combustión.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque el material que contiene azufre se introduce en el carburante para reducir la cantidad de cloruros de metal alcalino en la región de dicho dispositivo de tubo.
5. Un dispositivo para medir, mediante espectrofotometría, la concentración de gases nocivos en los gases de combustión a través de un equipo de producción de calor del tipo que comprende un primer espacio (3) para la combustión de un carburante, un dispositivo (5) situado en un segundo espacio (4) localizado aguas abajo del espacio de combustión, comprendiendo dicho dispositivo (5) en el segundo espacio tubos a través de los que un medio, tal como agua, aire o vapor, puede pasar para calentarse por transferencia de calor desde los gases de combustión formados durante la combustión y una chimenea (2) localizada aguas debajo de dicho dispositivo de tubo (5) para dejar salir los gases de combustión desde el equipo, en el que en una región cercana a dicho dispositivo de tubo (5), a un lado de dicho segundo espacio (4) se proporciona un emisor de luz (7') con el propósito de emitir al menos un haz (11) de luz ultravioleta a un receptor de luz (7'') localizado en el lado opuesto de dicho segundo espacio, receptor de luz que se conecta a un espectrómetro (13) que funciona con un ordenador (14), en cuyo espectrómetro se divide espectralmente la luz recibida y el espectrómetro (13) se calibra para que registre la distribución de intensidad espectral de la luz dentro del intervalo de longitudes de onda de 200 a 310 nanómetros, para detectar fundamentalmente de manera continua in situ la concentración de metales gaseosos y/o cloruros metálicos en los gases de combustión durante el funcionamiento del equipo.
6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque el espectrómetro (13) consta de un espectrómetro en miniatura basado en una ordenación de diodos.
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