SE515046C2 - Förfarande och inrättning för att medelst fotospektroskopi mäta koncentrationen av skadliga gaser i rökgaserna genom värmeproducerande anläggning - Google Patents

Förfarande och inrättning för att medelst fotospektroskopi mäta koncentrationen av skadliga gaser i rökgaserna genom värmeproducerande anläggning

Info

Publication number
SE515046C2
SE515046C2 SE9903656A SE9903656A SE515046C2 SE 515046 C2 SE515046 C2 SE 515046C2 SE 9903656 A SE9903656 A SE 9903656A SE 9903656 A SE9903656 A SE 9903656A SE 515046 C2 SE515046 C2 SE 515046C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
light
flue gases
concentration
combustion
space
Prior art date
Application number
SE9903656A
Other languages
English (en)
Other versions
SE9903656L (sv
SE9903656D0 (sv
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
Priority to SE9903656A priority Critical patent/SE515046C2/sv
Publication of SE9903656D0 publication Critical patent/SE9903656D0/sv
Priority to EP00971914A priority patent/EP1221036B1/en
Priority to DE60027181T priority patent/DE60027181T2/de
Priority to ES00971914T priority patent/ES2259615T3/es
Priority to AT00971914T priority patent/ATE322675T1/de
Priority to JP2001530555A priority patent/JP2003511692A/ja
Priority to AU10654/01A priority patent/AU779139B2/en
Priority to RU2002108175/28A priority patent/RU2002108175A/ru
Priority to CN00813725A priority patent/CN1377459A/zh
Priority to US10/110,164 priority patent/US7229833B1/en
Priority to DK00971914T priority patent/DK1221036T3/da
Priority to CA2385599A priority patent/CA2385599C/en
Priority to PCT/SE2000/001866 priority patent/WO2001027593A1/en
Priority to PT00971914T priority patent/PT1221036E/pt
Priority to CZ20021613A priority patent/CZ301739B6/cs
Priority to PL00357365A priority patent/PL194567B1/pl
Priority to TR2002/00947T priority patent/TR200200947T2/xx
Priority to BRPI0014622-6A priority patent/BR0014622B1/pt
Priority to HU0203452A priority patent/HU224856B1/hu
Publication of SE9903656L publication Critical patent/SE9903656L/sv
Publication of SE515046C2 publication Critical patent/SE515046C2/sv
Priority to NO20021438A priority patent/NO329421B1/no

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

25 30 sis 046 2 rande rörytan exponeras för korrosiva smältor som ger upphov till metallförlust.
Inom fackmannakretsar råder samstämmighet om att klor utgör den huvudsakliga korrosionsacceleratorn i ovannämnda sam- manhang. En vedertagen teori är att klor transporteras in i askbeläggningen på överhettarrören i form av gasfasig kalium- klorid (KCl) alternativt såsom mycket små aerosoler av kalium- klorid, som kondenserat omedelbart uppströms överhettaranord- ningen. På rörytan i askbeläggningen sker därefter en reaktion med svavel under bildande av kaliumsulfat och fri klor, som i denna form är mycket korrosiv. Ehuru denna teori är plausibel föreligger i praktiken stora svårigheter att icke blott verifi- era teorin utan även åtgärda problemet, framförallt på grund av att ändamålsenlig mätteknik saknas. Visserligen är i SE 8502946-0 i allmänna termer beskrivet hurusom fotospektroskopi kan utnyttjas för att bestämma vissa parametrar, t ex koncent- rationen, för gasformiga ämnen som förekommer vid sådana för- bränningsprocesser som genomförs vid höga temperaturer, men i detta fall är tekniken framförallt inriktad på mätning i flam- mor, varvid skriften icke innehåller några anvisningar om hur tekniken praktiskt skulle kunna användas för mätningar i an- läggningar av ingressvis angivet slag.
I värmeproducerande anläggningar i största allmänhet fö- rekommer förutom ovannämnda korrosionsproblem även andra, lik- artade problem förorsakade av förekomsten av gasformiga metall- klorider eller metaller i elementär form. sålunda ingå även andra anordningar än just överhettaranord- I anläggningarna kan ningar som inbegriper satser eller paket av rör genom vilka t ex luft cirkuleras i syfte att värmas (i praktiken utgörs dylika anordningar vanligen av luftförvärmare eller sk economi- zers). Då metaller, såsom tungmetaller i form av zink och bly i gasform, medföljer rökgaserna och träffar anordningarna avsätts desamma på rörens ytor under bildande av beläggningar som ej nödvändigtvis behöver vara korrosiva, men som försämrar värme- överföringen från rökgaserna till det medium som cirkulerar inuti rören.
W U 20 25 30 515 046 3 Uppfinningens syften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte på att komma tillrätta med de ofullkomligheter som är förknippade med tidigare känd mätteknik och på ett målinriktat sätt undanröja eller motverka de korrosions- och beläggningsproblem som uppträder på rörinne- hållande anordningar för värmeöverföring, exempelvis överhet- taranordningar, economizers eller luftförvärmare, som förekom- mer nedströms eldstadsutrymmet i förbränningsanläggningar. Ett grundläggande syfte med uppfinningen är därför att skapa såväl ett förfarande som en anordning som i praktisk drift under svåra yttre betingelser förmår specifikt bestämma förekomst av och koncentrationen hos just sådana gasformiga ämnen i förbrän- ningsprocessens rökgaser som ger upphov till grav korrosion el- ler skadliga beläggningar på de rör som ingår i nämnda anord- ningar. Ett ytterligare syfte är att skapa ett förfarande med vars hjälp själva uppkomsten av korrosiva eller skadliga gaser i de rökgaser som skall passera röranordningarna låter sig un- dertryckas.
Enligt uppfinningen nås åtminstone det grundläggande syftet medelst de särdrag som framgår av de kännetecknande de- larna av kraven 1 och 5. Fördelaktiga utföranden av uppfin- ningen är vidare angivna i de osjälvständiga kraven.
Kort beskrivning av bifogade ritningar På ritningarna är: en schematisk illustration visande den allmänna uppbygg- naden hos ett kraftvärmeverk vid vilket uppfinningen är Fig 1 tillämpbar, en förstorad detaljplanvy visande en i en uppfinnings- enlig inrättning ingående anordning för sändande och Fig 2 mottagande av ljus, vilken samverkar med en spektrome- ter, en schematisk illustration av nämnda spektrometer jämte och Fig 3 en utrustning för kalibrering av spektrometern, en i förminskad skala visad, schematisk illustration av ett alternativt utförande av ett kraftvärmeverk jämte en därtill ansluten inrättning enligt uppfinningen.
Fig 4 Un 10 15 20 25 515 046 4 Detaljerad beskrivning av uppfinningen I fig 1 visas en ångproducerande förbränningsanlåggning, som kan utgöras av en industriångpanna med huvudsaklig uppgift att alstra ånga, exempelvis för elproduktion, men som även kan utgöras av ett kraftvärmeverk av det slag som producerar icke blott ånga utan även värme. Såsom huvudkomponenter inbegriper anläggningen en panna 1 och en skorsten 2. I pannan 1 ingår ett första utrymme 3 i form av en eldstad i vilken inmatat bränsle förbränns. I praktiken kan pannan arbeta med konventionell vir- velbäddsteknik (inom fackmannakretsar benämnd BFB = "Bubbling Fluidized Bed"). inom området 10-40 meter.
Vid större anläggningar kan pannan ha en höjd I ett andra, såsom rökgaskanal tjä- nande utrymme 4 nedströms eldstaden 3 är anordnad en eller flera överhettaranordningar. I exemplet enligt fig 1 visas tre dylika överhettaranordningar 5. Var och en av dessa anordningar inbegriper en sats rör eller rörslingor genom vilka ånga kan passera i syfte att överhettas genom värmeöverföring från de rökgaser som bildas vid förbränningen och som passerar genom utrymmet 4. Mellan utrymmena 3 och 4 sträcker sig en snedställd vägg 6 ingående i en avskiljare som har till uppgift att samla nedfallande fasta partiklar ur rökgaserna och återföra dessa till eldstaden. Sedan rökgaserna passerat överhettaranordning- arna 5 kyls desamma i en eller flera sk economizers S' och pas- serar vidare en luftförvärmare 5" för att slutligen släppas ut via skorstenen 2 (vanligen efter att först ha genomträngt ett eller flera icke visade filter).
I fig 1 betecknar 7 en ljussändande och -mottagande an- ordning som ingår i den uppfinningsenliga inrättningen. Såsom tydligt framgår av fig 1 är denna anordning 7 placerad i ome- delbar närhet av en överhettaranordning 5, nämligen den över- hettaranordning som först kommer i kontakt med de passerande rökgaserna.
Nu hänvisas till fig 2 som illustrerar hurusom anord- ningen 7 inbegriper en ljussändande enhet 7', vilken är monte- rad i den ena av två motsatta väggar 8 som avgränsar rökgas- kanalen 4, samt en ljusmottagande enhet 7" placerad i den mot- satta väggen. Såsom strâlkälla i sändarenheten 7' används med fördel en Xenon-lampa 9, som har förmåga att emittera ultravio- lett ljus med ett brett våglångdsspektrum inom intervallet ca W U 20 25 515 046 5 200 nm - 3 um. Alternativt kan även en deuteriumlampa användas för samma ändamål. Ljuset från lampan kollimeras, t ex genom en lins, varefter detsamma passerar genom rökgaserna i kanalen 4 såsom en sträle 11 och vidare in i mottagarenheten 7", där lju- set fokuseras pà en optisk fiber 12. Denna optiska fiber leder ljuset till en i sin helhet med 13 betecknad spektrometer, i vilken ljusets intensitet analyseras såsom en funktion av lju- sets våglängd. Med spektrometern samverkar en dator 14. I spektrometern ingår en ljusvåglängdsseparerande enhet 15 vars uppgift är att separera det infallande ljusets olika våglängder så att intensiteten hos olika väglängdsband kan mätas med en icke-våglängdsselektiv detektor 15'. Den ljusväglängdssepare- rande enheten kan i praktiken utgöras av en monokromator eller en spektrograf. Monokromatorn släpper igenom endast ett smalt våglängdsband av det infallande ljuset och kan som våglängds- separerande element utnyttja exempelvis ett gitter, ett prisma eller ett optiskt band-passfilter. Spektrografen projicerar ett kontinuerligt band av våglängder inom ett givet våglängdsområde i sitt fokalplan, där detektorn monteras. Som våglängdssepare- rande element i spektrografen kan utnyttjas ett gitter, ett prisma eller en sk "Michaelson-interferometer"_ För spektrografen används normalt en flerkanalig detek- tor, t ex en fotodiodarray (PDA), eller en utsträckt en-kanalig detektor, t ex en fotomultiplikator, i kombination med en smal spalt som rör sig sekventiellt över detektorns yta och som mon- teras så att den sammanfaller med spektrografens fokalplan.
Rent praktiskt kan denna spalt anordnas radiellt på en rote- rande skiva enligt det utförande som beskrivs i Platt & Perner 1983 (Platt U & Perner P., "Optical and laser remote sensing", eds. Killinger, DK, and Mooradian, A., "Springer ser". Optical Sci. 39,97,l983). Fotodiodarrayen består av en rad av fotodio- der (jämför kamera), som simultant mäter ljusets intensitets- fördelning över arrayens yta, varefter detta spektrum läses ut elektroniskt efter en viss exponeringstid. I kombination med en monokromator används normalt en en-kanals ljusdetektor, t ex en fotodiod.
I utförandet enligt fig 2 används en spektrograf i kom- bination med en fotodiodarray, vilket är ett fördelaktigt utfö- rande. Uppfinningen kan även realiseras genom att utnyttja mo- W U 20 25 30 35 515 046 6 nokromatorteknik, men i ett sådant fall torde krävas åtminstone två monokromatorer som är justerade till olika våglängder för att göra mätsystemet specifikt för sökta gaskomponenter, t ex alkalimetallklorider, och som ej påverkas av bredbandig dämp- ning av ljuset.
Signalen från fotodetektorn avläses med hjälp av ett specialkonstruerat PC-mätkort, varjämte en för ändamålet spe- ciellt utförd programvara i PC-Windowsmiljö utvärderar det in- tegrerade spektrumet.
Utvärderingen av registrerade mätspektra i datorns pro- gramvara sker i enlighet med de principer som föreslagits i 1983. Enligt i artikeln angivna algoritmer beräknas kvantitativa data för sökta gaskom- ovannämnda artikel av Platt & Perner, ponenter ur den spektrala informationen genom att uppmätta spektra korreleras mot referensspektra för olika gaskomponenter med multivariat analys. Dessa beräkningar kan genomföras fort- löpande i datorn (beräkningstid < 2 s), vilket ger möjlighet till on-line presentation av mâtdata, t ex på en skärm 16, samt uppdatering av analoga utsignaler på ett D/A-kort i datorenhe- ten.
Den ovan beskrivna mättekniken benämns inom fackkretsar DOAS-teknik (Differentiell Optisk Absorptions Spektroskopi).
Denna teknik är i allmänna ordalag även beskriven i förutnämnda SE 8502946-O.
Föreliggande uppfinning bygger på insikten att DOAS-tek- nik låter sig specifikt utnyttjas för att mäta koncentrationen av gasformiga metaller och/eller metallklorider och i synnerhet alkalimetallklorider (såväl kaliumklorid som.natriumklorid) i rökgaserna. Detta sker närmare bestämt genom att spektrometern 13 kalibreras för registrering av ljusets spektrala intensi- tetsfördelning inom våglängdsintervallet 200-310 nm. För detta ändamål används en kalibreringsutrustning av det slag som visas i fig 3. Denna utrustning inbegriper en ugn 17 i vilken kan placeras en gaskyvett 18 med två kvartsfönster 19 till vilken gas kan ledas från en källa 20 via en tillförselledning 21 och evakueras via en evakueringsledning 22. Ljussåndande resp -mot- tagande enheter 7', 7" placeras på ömse sidor av ugnen så att ljusstrålen 11 kan passera genom kyvetten, närmare bestämt via dennas fönster 19. Ugnen regleras till en viss temperatur, fö- 10 15 20 25 30 35 515 046 7 reträdesvis en temperatur vid vilken gasmätning i utrymmet 4 därefter skall ske. Gas med en given sammansättning innehåll- ande den gaskomponent, t ex kaliumklorid eller natriumklorid, som är avsedd att mätas i rökgaskanalen 4 doseras från gaskäl- lan 20 via en reglerventil 23, som håller gasflödet konstant, och vidare genom gaskyvetten 18. I det fall kaliumklorid eller natriumklorid skall mätas placeras ett salt av respektive före- ning i en sked 24, som förs in i inloppsledningen 21 till ky- vetten. Genom att styra ugnens temperatur erhålls olika ång- tryck över saltet, varvid alkalimetallkloridàngor med ett givet partialtryck kommer att strömma igenom mätkyvetten. När gaskon-, centrationen för den aktuella gaskomponenten (samt andra even- tuella gaskomponenter som har ljusabsorption i det våglängdsin- tervall som skall utnyttjas för mätningen) stabiliserats, mäts och lagras komponentens absorptionsspektrum enligt samma prin- cip som vid reguljär mätning i rökgaskanalen 4. Härvid erhålls ett referensspektrum som läggs till grund för den automatiska spektralutvärdering, som senare sker vid mätning av den okända gaskoncentrationen i rökgaskanalen.
Spektralstrukturen för KCl och NaCl är så bredbandig (= området 230-280 nm) enkel och prisbillig typ av spektrometer låter sig användas för och belägen vid sådan våglängd att en mätningens genomförande. Närmare bestämt kan med fördel använ- das en modern typ av billig minispektrometer som bygger på ovannämnda användning av en diodarray (halvledarsensor) integ- rerad i den optiska bänken.
Ehuru det i och för sig är värdefullt att enbart kunna in situ detektera koncentrationen av gasformiga alkalimetall- klorider i rökgaserna, närmare bestämt kontinuerligt under an- läggningens drift, är det särskilt intressant att utnyttja re- gistrerade data för att styra bränsleförbränningens förlopp. I fig 4 illustreras schematiskt en anläggning vid vilken denna möjlighet förverkligats. I detta fall exemplifieras ett alter- nativt utförande av ett kraftvärmeverk vid vilket anläggningens panna 1 samverkar med en cyklonavskiljare 25, som är installe- rad mellan eldstadsutrymmet 3 och den rökgaskanal 4 i vilken ett antal överhettaranordningar 5 är monterade (i detta exempel är anläggningens skorsten utelämnad av utrymmestekniska skäl).
Denna typ av panna benämns i praktiken CFB (= "Circulating 10 U 20 25 515 046 8 Fluidized Bed"). Även i denna anläggning ingår åtminstone en economizer S' och en luftförvärmare 5". I likhet med gasmät- ningsinrättningen enligt fig l-3 inbegriper inrättningen enligt fig 4 en ljussändarenhet 7' och en ljusmottagarenhet 7" som via en optisk fiber 12 är kopplad till en spektrometer 13 och en därmed samverkande dator 14. Via en kabel 26 kan en utsignal från datorn sändas till en med 27 betecknad central styrenhet med vars hjälp olika parametrar som bestämmer förbränningsför- loppet kan regleras.
I anslutning till pannans eldstadsutrymme 3 visas ett bränsleinmatningsschakt 28 till vilket bränsle kan matas med hjälp av en lämplig bränslematare, som schematiskt antyds i form av ett transportband 29. Ovanför transportbandet visas ett antal behållare 30, 31, 32 som var för sig inbegriper ett bränsleutmatningsdon 33, t ex i form av en transportskruv. I de två förstnämnda behållarna 30, 31 kan två olika typer av bräns- len förvaras, I den tredje behållaren 32 förvaras ett klorreducerande material som vid behov kan tillsättas bränslet eller bränsleblandningen till eldstaden. Materialet i behållaren 32 utgör sålunda ett till- satsmedel vars primära uppgift är att reducera mängden av al- kalimetallklorider i rökgaserna. I praktiken kan detta medel utgöras av svavel eller ett svavelinnehållande material, ehuru t ex biobränsle resp brännbart avfall. det även är tänkbart att använda mineraler, såsom kaolinit.
Driften av de tre utmatardonen låter sig individuellt styras med hjälp av separata styrdon 34 som är kopplade till den cent- rala styrenheten 27. Med hjälp av dessa styrdon kan matardonen 33 dels aktiveras eller inaktiveras i syfte att påbörja resp avsluta utmatning av det aktuella materialet på transportören 29, dels reglera utmatardonets arbetshastighet och därmed den mängd av respektive material som per tidsenhet matas ut pä transportören.
Bestämmande för förbränningsprocessens förlopp är i hög grad även de sk luftregister som på konventionellt sätt ingår i förbränningsanläggningar av det aktuella slaget. I praktiken kan dylika luftregister inbegripa flera på varandra följande luftinlopp till pannan. I exemplet visas dock endast två dylika inlopp, nämligen ett första inlopp 35 för primärluft till eld- stadens undre del samt ett inlopp 36 för sekundärluft, vilket 10 15 20 25 30 35 515 046 9 är placerat nedströms bränsleinloppet 28. En central fläkt 37 39 tillföra luft till inloppen 35, 36, närmare bestämt via spjäll 40, 41 i ledningarna 38, 39. Funk- tionen hos dessa spjäll 40, 41 regleras med hjälp av separata styrdon 42, 43, vilka i sin tur styrs av den centrala styrenhe- ten 27. I beroende av aktuella mätdata avseende förekomst resp koncentration av alkalimetallklorider i rökgaserna kan tillför- seln av luft till pannans inre sålunda regleras, närmare be- stämt i syfte att i möjligaste män reducera mängden alkali- I detta kan via ledningar 38, metallklorider i området av överhettaranordningarna. sammanhang skall påpekas att sambandet mellan luftregistrens inställning och alkalimetallkloridhalten varierar från anlägg- ning till anläggning i beroende av pannans utformning och för- bränningsprincip.
Uppfinningens funktion och fördelar Föreliggande uppfinning bygger initialt på insikten att metallklorider låter sig spektralanalyseras med ultraviolett ljus vid höga temperaturer. Genom att placera den beskrivna mätinråttningens ljussändande och -mottagande enheter i omedel- bar närhet av den eller de överhettaranordningar som är utsatta för korrosion och där rökgasernas temperatur ligger inom områ- det 600-1400°C, kan förekomsten och koncentrationen av alkali- metallklorider fastställas in situ just på det ställe där före- komsten av kloriderna är kritisk, nämligen omedelbart innan de- samma träffar ytorna på överhettarrören och reagerar med svavel under bildande av alkalimetallsulfat och fri klor. Detta är av väsentlig betydelse såtillvida att om gasprover skulle tas ut för extraktiv analys eller mätning ske nedströms överhettar- anordningarna - där rökgastemperaturen är lägre - skulle det synnerligen reaktiva kloriderna hinna kondensera och/eller rea- gera med andra föreningar och därför icke kunna mätas på ett adekvat sätt. Sålunda skulle mätningen helt förlora sin bety- delse om kloriderna kondenserat. Det skall även understrykas att det ej heller är ändamålsenligt att mäta kloridhalten tidi- gare i processen, dvs i eldstaden, i det att kloriderna reage- rar på sin väg mot överhettaranordningen. Av stor betydelse är även att övervakningen av alkalimetallkloridkoncentrationen i anläggningens rökgaser sker i allt väsentligt kontinuerligt. 10 15 20 25 35 515 046 10 Visserligen är det möjligt att utföra enskilda mätningar inter- mittent såtillvida att tidsuppehåll mellan återkommande mättillfällen tillåts. Genom att göra dessa uppehåll korta, t ex inom området 10-60 sekunder, säkerställs emellertid en i allt väsentligt kontinuerlig övervakning av förekomst och kon- centration av de korrosionsinitierande kloriderna. Genom att i enlighet med det föredragna utförandet av uppfinningen utnyttja kontinuerligt erhållna mätdata avseende kloridkoncentrationen i rökgaserna för att styra förbränningsprocessen, erhålls vidare ett under praktisk drift verksamt medel för att motverka korro- sionsangrepp på överhettarrören. Styrning av de olika paramet- rar som bestämmer förbränningsförloppet och de alkalimetall- kloridmängder som utvecklas i rökgaserna, kan ske på olika sätt. Ett effektivt sätt är - såsom ovan beskrivits i samband med fig 4 - att tillsätta ett klorreducerande additiv, t ex i form av svavel eller ett svavelinnehållande material. Genom tillsättning av måttliga, ehuru ändamålsenliga mängder svavel till bränslet erhålls redan under förbränningsprocessen en re- aktion mellan svavlet och alkalimetallkloriderna under bildande av bl a väteklorid, något som innebär att fritt klor icke låter sig utvecklas i området av överhettaranordningarna. Åtminstone klormängderna reduceras i detta område till ett absolut mini- mum. Ett annat sätt är att förändra bränsleblandningens samman- sättning, t ex genom reduktion av den eller de bränslekomponen- ter som visar sig ge upphov till höga halter av alkalimetall- klorider. I kombination med dessa åtgärder kan även luftregist- ret regleras i syfte att minimera mängden reaktiva klorider i området av överhettarrören.
Tänkbara modifikationer av uppfinningen Den uppfinningsenliga inrättningen kan även utnyttjas för att inom det angivna vàglängdsintervallet (200-310 nanome- ter) mäta förekomsten och koncentrationen av svaveldioxid (S02), närmare bestämt i syfte att undvika eller motverka över- dosering av svaveladditiv resp svavelinnehållande bränslen, el- ler alternativt motverka vidtagande av andra driftsátgärder, som kan öka SO,-halten i rökgaskanalen till värden över stipu- lerade gränsvärden. Det skall även nämnas att uppfinningen kan användas för mätning av koncentrationen av andra gasformiga me- 10 15 20 25 30 515 046 11 tallklorider än just kalium- och natriumklorider, t ex tungme- tallklorider, även dessa uppvisar karakteristisk ljusabsorption inom våg- längdsintervallet 200-310 nanometer. Inom uppfinningens ram är det även tänkbart att mäta koncentration av gasformiga metaller såsom zinkklorid resp blyklorid, i och med att i elementår form, t ex elementär zink. Olika förekomstformer av zink och bly beräknas förekomma särskilt frekvent vid förbrän- ning av avfallsrelaterade bränslen. Zink- och blyklorider kan bilda askbeläggningar med relativt låg småltpunkt, t ex 300°C, på den värmeöverförande röranordningen; vilket påskyndar såväl korrosion som beläggningstillväxt. läggningar på de rör som ingår i en economizer. Genom att sätta in en mätinrättning enligt uppfinningen i närheten av denna typ av rörinnehållande anordningar kan koncentrationen av dessa äm- nen mätas pä ett adekvat sätt, varefter mätresultaten kan ut- nyttjas för att vidta åtgärder i syfte att reducera mängden av skadliga ämnen, t ex genom förändring av bränslets sammansätt- ning.
I detta sammanhang må även nämnas att fackmän inom det berörda området vidimerar teorin att eventuell förekomst av dioxiner i rökgaserna är avhängig av mängden alkalimetallklori- der. Inom uppfinningens ram är det därför möjligt att utnyttja den beskrivna mätinrättningen för att indirekt - nämligen genom fastställande av koncentrationen av alkalimetallklorider - mäta förekomst och koncentration av miljöfarliga dioxiner. 1 Det skall även påpekas att uppfinningen kan tillämpas oberoende av huruvida den aktuella värmeanläggningen inbegriper överhettaranordningar eller ej. Sålunda kan uppfinningen, såsom ovan antytts, utnyttjas uteslutande för mätningar i anslutning till en economizer eller en luftförvärmare.v Ehuru uppfinningen på ritningarna åskådliggjorts i sam- band med två vanliga typer av kraftvärmeverk, nämligen verk med virvelbäddspannor av typen BFB resp CFB, är densamma även till- lämpbar vid andra typer av förbränningsanläggningar, t ex så- dana som använder sig av rosterteknik eller pulverbrännare för att förbränna bränslet.
I synnerhet kan de bilda be-.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 515 046 12 Patentkrav
1. Förfarande för att medelst fotospektroskopi mäta koncentra- tionen av skadliga gaser i rökgaserna genom en värmeproduce- rande anläggning av det slag som innefattar ett första utrymme (3) för förbränning av ett bränsle, en i ett nedströms förbrän- ningsutrymmet befintligt andra utrymme (4) placerad anordning (5) som inbegriper rör genom vilka ett medium, såsom vatten, luft eller ånga kan passera i syfte att värmas genom värmeöver- föring från vid förbränningen bildade rökgaser, samt en ned- ströms sagda röranordning (5) befintlig skorsten (2) för ut- släppning av rökgaserna ur anläggningen, k ä n n e t e c k - n a t därav, att i ett område nära sagda röranordning (5) sända åtminstone en stràle (ll) av ultraviolett ljus från en ljussän- dare (7') pà en sida av sagda andra utrymme (4) till en på mot- satt sida av detta befintlig ljusmottagare (7“), vilken är kopplad till en med en datorenhet (14) samverkande spektrometer (13) i vilken ljuset spektraluppdelas, och att kalibrera spektrometern (13) för registrering av ljusets spektrala inten- sitetsfördelning inom vàglängdsintervallet 200-310 nanometer i syfte att in situ väsentligen kontinuerligt under anläggningens drift detektera koncentrationen av gasformiga metaller och/eller metallklorider i rökgaserna.
2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att registrerade data avseende metall- och/eller metallkloridkon- centrationen i rökgaserna utnyttjas för att styra bränsleför- bränningens förlopp, närmare bestämt medelst en utsignal från datorenheten (14) till en styrenhet (27) kopplad till en eller flera i anläggningen ingående anordningar för bränsleinmatning och/eller lufttillförsel till olika luftregister.
3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att styrenheten (27) bringas att vid behov reglera ett matardon (33) för inmatning av ett metallkloridreducerande material i förbränningsutrymmet. k ä n n e t e c k n a t därav, att
4. Förfarande enligt krav 3, ett svavelinnehållande material inmatas i bränslet för att re- N U 20 25 515 046 H ducera mängden alkalimetallklorider i området av sagda rör- anordning.
5. S. Inrättning för att medelst fotospektroskopi mäta koncentra- tionen av skadliga gaser i rökgaserna genom en värmeproduce- rande anläggning av det slag som innefattar ett första utrymme (3) för förbränning av ett bränsle, en i ett nedströms förbrän- ningsutrymmet befintligt andra utrymme (4) placerad anordning (5) som inbegriper rör genom vilka ett medium, såsom vatten, luft eller ånga kan passera i syfte att värmas genom värmeöver- föring från vid förbränningen bildade rökgaser, samt en ned- ströms sagda röranordning (5) befintlig skorsten (2) för ut- släppning av rökgaserna ur anläggningen, k ä n n e t e c k - n a d därav, att i ett område nära sagda röranordning (5) är på en sida av sagda andra utrymme (4) anordnad en ljussändare (7') med uppgift att sända åtminstone en stråle (11) av ultraviolett ljus till en på motsatt sida av sagda andra utrymme befintlig ljusmottagare (7"), vilken är kopplad till en med en datorenhet (14) samverkande spektrometer (13) i vilken det mottagna ljuset spektraluppdelas, varvid spektrometern (13) är kalibrerad för registrering av ljusets spektrala intensitetsfördelning inom väglängdsintervallet 200-310 nanometer i syfte att in situ vä- sentligen kontinuerligt under anläggningens drift detektera koncentrationen av gasformiga metaller och/eller metallklorider i rökgaserna.
6. Inrättning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att spektrometern (13) utgörs av en diodarraybaserad miniatyrspekt- rometer.
SE9903656A 1999-10-12 1999-10-12 Förfarande och inrättning för att medelst fotospektroskopi mäta koncentrationen av skadliga gaser i rökgaserna genom värmeproducerande anläggning SE515046C2 (sv)

Priority Applications (20)

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
HU0203452A HU224856B1 (en) 1999-10-12 2000-09-27 A method and a device for measuring, by photo-spectrometry, the concentration of harmful gases in the fumes through a heat-producing plant
DK00971914T DK1221036T3 (da) 1999-10-12 2000-09-27 Fremgangsmåde og indretning til ved fotospektrometri at måle koncentrationen af skadelige gasser i röggasserne gennem et varmeproducerende anlæg
PCT/SE2000/001866 WO2001027593A1 (en) 1999-10-12 2000-09-27 A method and a device for measuring, by photo-spectrometry, the concentration of harmful gases in the fumes through a heat-producing plant
ES00971914T ES2259615T3 (es) 1999-10-12 2000-09-27 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.
AT00971914T ATE322675T1 (de) 1999-10-12 2000-09-27 Verfahren und vorrichtung zur konzentrationsmessung von schädlichen gasen im rauch einer wärmeproduzierenden anlage mittels photospektrometrie
JP2001530555A JP2003511692A (ja) 1999-10-12 2000-09-27 分光測光により、熱生産プラントにおいて煙道ガス内の有毒ガスの濃度を測定するための方法及び装置
AU10654/01A AU779139B2 (en) 1999-10-12 2000-09-27 A method and a device for measuring, by photo-spectrometry, the concentration of harmful gases in the fumes through heat-producing plant
RU2002108175/28A RU2002108175A (ru) 1999-10-12 2000-09-27 Способ и устройство для измерения концентрации вредных газов в топочных газах теплогенерирующей установки путем оптической спектрометрии
CN00813725A CN1377459A (zh) 1999-10-12 2000-09-27 应用光谱测定法测量供热设备的烟道气体中有害气体浓度的方法和装置
US10/110,164 US7229833B1 (en) 1999-10-12 2000-09-27 Method and a device for measuring, by photo-spectrometry, the concentration of harmful gases in the fumes through a heat-producing plant
EP00971914A EP1221036B1 (en) 1999-10-12 2000-09-27 A method and a device for measuring, by photo-spectrometry, the concentration of harmful gases in the fumes through a heat-producing plant
CA2385599A CA2385599C (en) 1999-10-12 2000-09-27 A method and a device for measuring, by photo-spectrometry, the concentration of harmful gases in the fumes through a heat-producing plant
DE60027181T DE60027181T2 (de) 1999-10-12 2000-09-27 Verfahren und vorrichtung zur konzentrationsmessung von schädlichen gasen im rauch einer wärmeproduzierenden anlage mittels photospektrometrie
PT00971914T PT1221036E (pt) 1999-10-12 2000-09-27 Metodo e dispositivo para medicao, por fotoespectometria, da concentracao de gases prejudiciais nos fumos emitidos por uma central termica
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
PL00357365A PL194567B1 (pl) 1999-10-12 2000-09-27 Sposób i urządzenie do pomiaru drogą spektrofotometrii stężenia szkodliwych gazów emitowanych przezciepłownię
TR2002/00947T TR200200947T2 (tr) 1999-10-12 2000-09-27 Bir ısı-üretim tesisinin bacasından çıkan dumandaki zararlı gazların konsantrasyonunu foto-spektrometre ile ölçmek için bir metot ve bir aygıt
BRPI0014622-6A BR0014622B1 (pt) 1999-10-12 2000-09-27 mÉtodo e dispositivo para determinar, por fotoespectometria, a concentraÇço de gases prejudiciais em gases de exaustço em uma planta produtora de calor.
NO20021438A NO329421B1 (no) 1999-10-12 2002-03-22 Fremgangsmate og anordning til maling av konsentrasjon av skadelige gasser i roykgasser i et varmekraftanlegg ved fotospektrometri

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 (3)

Publication Number Publication Date
SE9903656D0 SE9903656D0 (sv) 1999-10-12
SE9903656L SE9903656L (sv) 2001-04-13
SE515046C2 true SE515046C2 (sv) 2001-06-05

Family

ID=20417313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
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

Country Status (20)

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

Families Citing this family (32)

* 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 (sv) * 2009-06-17 2011-06-15 Metso Power Oy Förfarande för övervakning av sammansättningen av rökgas som uppstår som resultat av en termisk process
DE102010032266A1 (de) * 2010-07-26 2012-01-26 Fritz Egger Gmbh & Co. Og Vorrichtung und Verfahren zur Heißgaserzeugung mit integrierter Erhitzung eines Wärmeträgermediums
FI125615B (sv) 2011-06-29 2015-12-15 Valmet Technologies Oy Metod och mätningsarrangemang
FI124987B (sv) 2011-12-05 2015-04-15 Metso Automation Oy Mätning av alkalihaloider i förbränningsprocess
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
EP2946194B1 (en) 2013-01-17 2023-07-05 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
WO2020186078A1 (en) * 2019-03-12 2020-09-17 Hattingh Paul Testing method for residual organic compounds in a liquid sample
US11639872B1 (en) * 2019-04-30 2023-05-02 Ge Inspection Technologies, Lp Combustion monitoring system
US11932080B2 (en) 2020-08-20 2024-03-19 Denso International America, Inc. Diagnostic and recirculation control systems and methods
US11760170B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Olfaction sensor preservation systems and methods
US11760169B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Particulate control systems and methods for olfaction sensors
US11881093B2 (en) 2020-08-20 2024-01-23 Denso International America, Inc. Systems and methods for identifying smoking in vehicles
US11813926B2 (en) 2020-08-20 2023-11-14 Denso International America, Inc. Binding agent and olfaction sensor
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
US11636870B2 (en) 2020-08-20 2023-04-25 Denso International America, Inc. Smoking cessation systems and methods
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

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
RU2002108175A (ru) 2004-02-10
CA2385599A1 (en) 2001-04-19
HU224856B1 (en) 2006-03-28
PL194567B1 (pl) 2007-06-29
HUP0203452A2 (en) 2003-03-28
ES2259615T3 (es) 2006-10-16
DK1221036T3 (da) 2006-08-07
TR200200947T2 (tr) 2002-09-23
US7229833B1 (en) 2007-06-12
WO2001027593A1 (en) 2001-04-19
BR0014622A (pt) 2002-06-11
EP1221036B1 (en) 2006-04-05
SE9903656L (sv) 2001-04-13
CA2385599C (en) 2011-09-13
NO329421B1 (no) 2010-10-18
AU1065401A (en) 2001-04-23
DE60027181D1 (de) 2006-05-18
NO20021438L (no) 2002-04-12
CZ20021613A3 (cs) 2002-09-11
CN1377459A (zh) 2002-10-30
JP2003511692A (ja) 2003-03-25
PT1221036E (pt) 2006-07-31
ATE322675T1 (de) 2006-04-15
NO20021438D0 (no) 2002-03-22
SE9903656D0 (sv) 1999-10-12
CZ301739B6 (cs) 2010-06-09
EP1221036A1 (en) 2002-07-10
PL357365A1 (en) 2004-07-26
BR0014622B1 (pt) 2013-03-19
AU779139B2 (en) 2005-01-06
DE60027181T2 (de) 2006-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE515046C2 (sv) Förfarande och inrättning för att medelst fotospektroskopi mäta koncentrationen av skadliga gaser i rökgaserna genom värmeproducerande anläggning
Pagels et al. Characteristics of aerosol particles formed during grate combustion of moist forest residue
EP0590103B1 (en) Apparatus for combustion, pollution and chemical process control
Castellani et al. Comparative analysis of monitoring devices for particulate content in exhaust gases
KR910006273B1 (ko) 화로시스템
Chansa et al. Determination of alkali release during oxyfuel co-combustion of biomass and coal using laser-induced breakdown spectroscopy
JP5453607B2 (ja) 光散乱式ダスト濃度計
Wiatros-Motyka Optimising fuel flow in pulverised coal and biomass-fired boilers
JP3182913B2 (ja) 燃焼ガス中の金属成分計測方法及び装置
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
GB2531788A (en) Methods and apparatus relating to particulate monitors
TWI738164B (zh) 防腐裝置及防腐方法
FI121944B (sv) Förfarande för övervakning av sammansättningen av rökgas som uppstår som resultat av en termisk process
WO2020110934A1 (ja) 白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計
JP2020085662A (ja) 白濁排気ガス用の光散乱式ダスト濃度計
Rezaei Co-axial turbulent diffusion flames with directed oxygen injection
JP6543384B1 (ja) 廃棄物焼却炉の水銀多量投入事態検出方法
Schreiber et al. Online measurement of coal fineness and air-fuel ratio inside the coal pipe
Svanberg et al. IR sensor for monitoring of burner flame; IR sensor foer oevervakning av braennarflamma
Brix et al. Advanced diagnostics in oxy-fuel combustion processes
Haas Jr et al. Automated on-line determination of ppb levels of sodium and potassium in low-Btu coal gas and fluidized bed combustor exhaust by atomic emission spectrometry
Zhu Using LIBS and Advanced Data Processing to Analyze Biomass and Coal Feedstock for Utility Boiler Applications

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed