{"id":45504,"date":"2021-07-02T09:25:01","date_gmt":"2021-07-02T07:25:01","guid":{"rendered":"https:\/\/www.matelco.es\/analitzadors-laser-i-control-de-la-combustio-mesuraments-sense-contacte\/"},"modified":"2024-07-17T10:43:45","modified_gmt":"2024-07-17T08:43:45","slug":"analitzadors-laser-i-control-de-la-combustio-mesuraments-sense-contacte","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.matelco.es\/ca\/analitzadors-laser-i-control-de-la-combustio-mesuraments-sense-contacte\/","title":{"rendered":"Analitzadors l\u00e0ser i control de la combusti\u00f3: mesuraments sense contacte"},"content":{"rendered":"<p>A la majoria d&#8217;ind\u00fastries s&#8217;utilitzen processos de combusti\u00f3 com a font de calor i energia. Amb aquesta finalitat, calderes, escalfadors i forns, cremen combustibles com a gas natural, biog\u00e0s o fins i tot residus. En decidir sobre un nou sistema per al control de la combusti\u00f3 hem de tenir en compte els punts seg\u00fcents:<\/p>\n<ol>\n<li>Despesa d&#8217;inversi\u00f3 (CAPEX)<\/li>\n<li>Despeses de manteniment, operaci\u00f3 (OPEX)<\/li>\n<li>Estalvi potencial de combustible<\/li>\n<li>Maximitzaci\u00f3 del rendiment dels escalfadors<\/li>\n<li>Minimitzaci\u00f3 de contaminants com els \u00f2xids de nitrogen (NOx)<\/li>\n<\/ol>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Efici\u00e8ncia de la combusti\u00f3<\/h3>\n<p>Una mirada a la teoria de la combusti\u00f3 mostra que el punt de funcionament ideal \u00e9s en un r\u00e8gim lleugerament pobre, \u00e9s a dir, amb un exc\u00e9s d&#8217;aire. Una combusti\u00f3 pobra assegura que el combustible es cremi completament en totes les condicions. Aix\u00ed, es minimitza el potencial d&#8217;altes concentracions de mon\u00f2xid de carboni (CO) i combustible no cremat, en els gasos de combusti\u00f3. En cas contrari, es desaprofitaria combustible i podrien produir-se condicions de combusti\u00f3 insegures.<\/p>\n<p>Originalment nom\u00e9s s&#8217;utilitzava oxigen (O2) com a mesura de control i el punt d&#8217;operaci\u00f3 era t\u00edpicament entre el 5% i el 10% d&#8217;exc\u00e9s d&#8217;aire, cosa que significava una efici\u00e8ncia baixa i generaci\u00f3 alta de NOx. Actualment, s&#8217;utilitzen mesuraments addicionals de CO per evitar operacions riques en combustible i per proporcionar informaci\u00f3 sobre el punt d&#8217;ajust de l&#8217;O2. Amb aquest mesurament addicional, el punt d&#8217;operaci\u00f3 es pot reduir a un rang entre el 3% i el 6% d&#8217;exc\u00e9s d&#8217;aire.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Exemples<\/h3>\n<p>Com a exemple, escollim un <strong>CRACKER D&#8217;ETIL\u00c8<\/strong> t\u00edpic, de 200 MBTU per escalfador i hora. En reduir el punt de funcionament del 7% d&#8217;exc\u00e9s d&#8217;aire al 4%, a una taxa de cremat del 85% al \u200b\u200b100%; l&#8217;estalvi anual de combustible \u00e9s d&#8217;aproximadament $80.000 per escalfador (suposant $2,33\/MBTU). Aix\u00f2 vol dir que per a un Cracker d&#8217;Etil\u00e8 amb sis cel\u00b7les d&#8217;escalfament, l&#8217;estalvi de combustible combinat anual \u00e9s de gaireb\u00e9 $500.000. Alhora, l&#8217;emissi\u00f3 de NOx es reduiria al voltant d&#8217;un 33% a causa del menor exc\u00e9s d&#8217;aire (figura 1)<\/p>\n<div id=\"attachment_3521\" style=\"width: 1136px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-3521\" class=\"wp-image-3521 size-full\" src=\"https:\/\/www.matelco.es\/wp-content\/uploads\/2021\/07\/punto-de-operacion.jpg\" alt=\"\" width=\"1126\" height=\"476\"><p id=\"caption-attachment-3521\" class=\"wp-caption-text\">Figura 1: Estalvi anual de combustible per calefactor en k$ (dreta, eix blau) i reducci\u00f3 de les emissions de NOx en % (esquerra, blocs grocs) per a diversos punts d&#8217;operaci\u00f3 en relaci\u00f3 amb un punt de funcionament del 7%<\/p><\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Tecnologies d&#8217;optimitzaci\u00f3 de la combusti\u00f3<\/h3>\n<p>Amb el temps, s&#8217;han desenvolupat diverses tecnologies diferents per optimitzar la combusti\u00f3. La majoria s&#8217;han basat en sensors de mesura en un punt (sondes), que deuen estar en contacte f\u00edsic amb el gas del proc\u00e9s. Les sondes d&#8217;\u00d2xid de Zirconi (ZrO2) i els sensors electroqu\u00edmics s\u00f3n actualment els m\u00e9s utilitzats. Tot i aix\u00f2, aquests sensors pateixen una r\u00e0pida degradaci\u00f3 a causa de les dures condicions de proc\u00e9s; enverinament del catalitzador o inhibici\u00f3 si s&#8217;exposen a gasos reductors (per exemple, sofre). A m\u00e9s, els sensors de combustibles (COe) no s\u00f3n espec\u00edfics per a CO, sin\u00f3 que mesuren la suma de tots els gasos combustibles, \u00e9s a dir, tamb\u00e9 mesuren l&#8217;hidrogen (H2) i els hidrocarburs.<\/p>\n<p>En contraposici\u00f3 a aquests, l&#8217;Espectrosc\u00f2pia d&#8217;Absorci\u00f3 L\u00e0ser per Diode Modulable (TDLAS) fa el mesurament sense contacte amb la mostra, per interacci\u00f3 de la llum l\u00e0ser i les mol\u00e8cules de gas. Els mesuraments es poden dur a terme directament en proc\u00e9s (in situ) a trav\u00e9s de la cambra de combusti\u00f3, obtenint aix\u00ed resultats representatius de tota la cambra, i no nom\u00e9s d&#8217;un punt proper a la paret.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Mesurament sense contacte<\/h3>\n<p>A m\u00e9s, en fer-se el mesurament sense contacte, els analitzadors no estan exposats a gasos corrosius i altes temperatures, i generalment no cal un sistema d&#8217;extracci\u00f3 de mostra complex amb un manteniment alt. Aix\u00ed mateix, les sondes de ZrO2 requereixen una recalibraci\u00f3 mensual a causa de la degradaci\u00f3, a difer\u00e8ncia dels analitzadors TDLAS que nom\u00e9s es validen una vegada a l&#8217;any.<\/p>\n<p>L&#8217;analitzador TDLAS no necessita un sistema d&#8217;extracci\u00f3 de mostra i el manteniment \u00e9s molt menor, cosa que implica una reducci\u00f3 important en les despeses d&#8217;operaci\u00f3 (OPEX) en comparaci\u00f3 amb altres tecnologies. Aix\u00ed mateix, els analitzadors TDLAS s\u00f3n molt sensibles i selectius, per aix\u00f2 s&#8217;aconsegueixen l\u00edmits de detecci\u00f3 molt baixos sense interfer\u00e8ncia d&#8217;altres gasos del proc\u00e9s. Aix\u00f2 significa que a difer\u00e8ncia dels mesuraments de COe, els analitzadors TDLAS mesuren el valor real de CO, cosa que condueix a una optimitzaci\u00f3 m\u00e9s gran del punt d&#8217;operaci\u00f3.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Solucions d&#8217;an\u00e0lisi de la combusti\u00f3<\/h3>\n<p>Una de les solucions de NEO Monitors per a una an\u00e0lisi completa de la combusti\u00f3 serien dos analitzadors <strong>LaserGas\u2122 III<\/strong> in situ:<\/p>\n<ol>\n<li>Mesurament d&#8217;O2 i temperatura del proc\u00e9s<\/li>\n<li>Mesurament de CO, met\u00e0 (CH4) i vapor d&#8217;aigua (H2O).<\/li>\n<\/ol>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-3524\" src=\"https:\/\/www.matelco.es\/wp-content\/uploads\/2021\/07\/analizador-in-situ.jpg\" alt=\"\"><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Cada analitzador LaserGas\u2122 III consta d&#8217;un emissor i un receptor muntats en costats diametralment oposats de la c\u00e0mera de combusti\u00f3. Els costos d&#8217;instal\u00b7laci\u00f3 de l&#8217;emissor-receptor s\u00f3n una mica m\u00e9s alts que els dels sensors de mesura en un punt; els costos de manteniment significativament m\u00e9s baixos i una millor optimitzaci\u00f3 de la combusti\u00f3 compensen aix\u00f2 despr\u00e9s dun curt per\u00edode de temps doperaci\u00f3.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>C\u00e0lculs destalvi de combustible<\/h3>\n<p>Si mirem novament el c\u00e0lcul de l&#8217;estalvi de combustible de l&#8217;exemple anterior i tamb\u00e9 tenim en compte la difer\u00e8ncia en CAPEX i OPEX entre els sensors de tipus mesurament puntual (ZrO2 i CO) i els analitzadors TDLAS, obtenim els beneficis totals de TDLAS per escalfador durant els primers cinc anys d&#8217;operaci\u00f3 (Figura 2)<\/p>\n<div id=\"attachment_3527\" style=\"width: 1136px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-3527\" class=\"wp-image-3527 size-full\" src=\"https:\/\/www.matelco.es\/wp-content\/uploads\/2021\/07\/tdlas-beneficios.jpg\" alt=\"\" width=\"1126\" height=\"558\"><p id=\"caption-attachment-3527\" class=\"wp-caption-text\">Figura 2: Beneficis totals del TDLAS en k$ per escalfador durant els primers cinc anys de funcionament<\/p><\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Per a un Cracker d&#8217;Etil\u00e8 amb sis escalfadors, els beneficis despr\u00e9s de cinc anys operant s\u00f3n m\u00e9s de 2,7 milions de d\u00f2lars.<\/p>\n<p>Una altra soluci\u00f3 proposada per NEO Monitors que permet reduir encara m\u00e9s els costos d&#8217;inversi\u00f3 (CAPEX) \u00e9s amb el vostre analitzador <strong>LaserGas\u2122 iQ2<\/strong> .<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-3530\" src=\"https:\/\/www.matelco.es\/wp-content\/uploads\/2021\/07\/laser-gas-iq2.jpg\" alt=\"\"><\/p>\n<p>Aquest analitzador combina les unitats de transmissor i receptor en una configuraci\u00f3 de transductor \u00fanic. En aquest cas, s&#8217;utilitza un reflector per enviar el feix de tornada al receptor de manera que el feix travessa dues vegades la mostra de gas monitoritzada. Es disposa a m\u00e9s d&#8217;una versi\u00f3 especial tipus sonda, el <strong>LaserGas iQ2 Vulcan<\/strong> , especialment dissenyada per a la substituci\u00f3 de sondes ja instal\u00b7lades, d&#8217;altres fabricants. En aquest cas nom\u00e9s es requereix una sola brida per instal\u00b7lar-la, cosa que redueix els costos d&#8217;inversi\u00f3 al m\u00ednim, conservant la resta d&#8217;avantatges dels mesuraments dels analitzadors l\u00e0ser.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-3516\" src=\"https:\/\/www.matelco.es\/wp-content\/uploads\/2021\/07\/laser-gas-iq2-2.jpg\" alt=\"\"><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Altres avantatges<\/h3>\n<p>Altres avantatges de fer servir analitzadors LaserGas\u2122 per al control de la combusti\u00f3, \u00e9s que aquests analitzadors poden mesurar tamb\u00e9 CH4, H2O i la temperatura de proc\u00e9s.<\/p>\n<ul>\n<li><strong>CH4.<\/strong>  Durant la fase d&#8217;arrencada d&#8217;un proc\u00e9s de combusti\u00f3, la informaci\u00f3 sobre la concentraci\u00f3 de CH4 \u00e9s essencial per motius de seguretat per prevenir explosions.<\/li>\n<li><strong>H2O.<\/strong>  El mesurament d&#8217;H2O es pot utilitzar per detectar trencaments de tubs en calderes, i\/o la conversi\u00f3 dels mesuraments de base humida a base seca, i aix\u00ed garantir la concordan\u00e7a amb els mesuraments proporcionats per sistemes d&#8217;an\u00e0lisi extractius t\u00edpics (en base seca) .<\/li>\n<li><strong>Temperatura.<\/strong>  Un mesurament de temperatura de proc\u00e9s basat en TDLAS \u00e9s la millor soluci\u00f3 per a la compensaci\u00f3 adequada de les mesures de concentraci\u00f3.<\/li>\n<\/ul>\n<p>EN POQUES PARAULES: ELS MESURAMENTS SENSE CONTACTE S\u00d3N EL FUTUR DE LA DETECCI\u00d3 DE GASOS.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>A la majoria d&#8217;ind\u00fastries s&#8217;utilitzen processos de combusti\u00f3 com a font de calor i energia. Amb aquesta finalitat, calderes, escalfadors i forns, cremen combustibles com a gas natural, biog\u00e0s o fins i tot residus. En decidir sobre un nou sistema per al control de la combusti\u00f3 hem de tenir en compte els punts seg\u00fcents: Despesa&hellip;<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":45507,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[624,623,614],"tags":[],"class_list":["post-45504","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-petroquimica-ca","category-quimica-i-farmaceutica","category-siderometallurgica","category-624","category-623","category-614","description-off"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.matelco.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/45504","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.matelco.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.matelco.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.matelco.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.matelco.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=45504"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.matelco.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/45504\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.matelco.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/media\/45507"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.matelco.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=45504"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.matelco.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=45504"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.matelco.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=45504"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}