tecnologías para el monitoreo de emisiones

X JORNADAS TÉCNICAS - ABB EN CHILE, 11-12 ABRIL, 2017

Análisis de Gas en ContinuoTecnologías para el Monitoreo de EmisionesMatías Hugo Clavin, International Sales Development, PMU ABB Frankfurt, 2017.

Procesos de combustión y monitoreo de emisiones

Requerimientos normativos internacionales

– Europa: TÜV

– EEUU: EPA

Aplicaciones típicas de monitoreo de emisiones (CEMS)

– Incineración, Energía y Cemento

Soluciones CEMS con analizadores ABB

– ACX

– ACF5000

– AO2000, EL3000

X Jornadas Técnicas – ABB en Chile | Abril 11 & 12, 2017Agenda

April 18, 2017 Slide 2

Agenda

Monitoreo de EmisionesProcesos de Combustión


Tratamientode escapesO2 / Aire

Combustión

Carbón Petróleo

Residuos Gas Natural

Emisiones

ü

COCO2H2ONO

NO2SO2SO3HClHFHg

Polvo

Segmentos de MercadoMonitoreo de Emisiones


Incineradores de residuosdomiciliarios

§ Resíduos biológicos

§ Pirólisis

§ Gasificación

Incineradores de resíduospeligrosos

§ Cementeras

§ Hornos de Cal

§ Tratamiento térmico detierras contaminadas

§ Destrucción de solventes

Plantas de generación deenergía

§ Combusitón de carbón yfuel-oil.

§ Combustión de barros

§ Optimización deprocesos DeNOx &DeSOx

MONITOREO CONTÍNUO DE EMISIONES

CertificacionesMonitoreo de Emisiones


Europa”Type approval” de acuerdo a EN15267 1-3 realizado por TÜVAlemania & MCERTS UK

Apropiado para:

§ Emisiones Industriales, Directiva 2010/75/EC (IED)

§ Resíduos & Co-Incineración, Directiva 2000/76/EC (WID)

§ Grandes Plantas de Combustión, Directiva 2001/80/EC (LCPD)

§ Monitoreo de Gases de Efecto Invernadero, Directiva 2003/87/EC(GHG)

USA & Canada

§ Cumplimientode métodos deacuerdo a EPA

§ Aseguramientode calidad deacuerdo a EN14181:2014

CertificacionesMonitoreo de Emisiones


§ Métodos US-EPA

§ “Type Approval” Europa

§ US-EPA o “Type Approval“

§ GOST (Rusia)

Certificaciones internacionales

Normativa Medioambiental EuropeaMonitoreo de Emisiones


European Standard EN-15267-3

– Performance specifications and test procedures for AMS/CEMS for measuring

stack emissions.

– Describe las especificaciones de performance que un sistema de monitoreo de

emisiones debe alcanzar durante las pruebas de laboratorio y de campo.

– Conocido en Europa como ‘‘Type Approval“.

European Standard EN-14181:2014

– Quality assurance of automated measuring systems (AMS/CEMS).

– Describe los requerimientos para llevar a cabo el aseguramiento de calidad de los

sistemas de monitorización de emisiones.

– QAL: Quality Assurance Level

QAL1 – ¿es éste analizador adecuado para ésta aplicación?– Requiere que el instrumento sea adecuado para la aplicación basado en un conjunto de pruebas

de laboratorio y de campo realizadas por el fabricante (Type Approval).

QAL2 – ¿funciona éste analizador en este proceso en particular?– Especifica procedimientos de prueba para verificar que la instalación completa cumple con los

requerimientos de precisión de la norma.

QAL3 – ¿cuál es la deriva en la medición?– Chequeo regular automático ó manual de la deriva en cero y span del analizador de gas contra

patrones de referencia.

AST – ¿mide el analizador correctamente luego de 1 año?– „Annual Surveillance Test“, procedimiento de chequeo completo del sistema realizado anualmente

para verificar la validez de la medición.

QAL: Quality Assurance LevelMonitoreo de Emisiones


QAL: Quality Assurance LevelMonitoreo de Emisiones

April 18, 2017

AST = Annual Surveillance TestAMS = Automated Measuring System (CEMS)SRM = Standard Reference MethodSlide 9

Tiempo~ ~

Prueba de performance del AMS/CEMSISO 14956:2002Cálculo de incertidumbre total

QA

L1

Fab

rica

nte

Instalación enplanta del

AMS/CEMS

QA

L2

EN 14181:2014Calibración del AMS/CEMS con métodos de referencia (SRM)Determinación de deriva y comparación con incertidumbre requerida

Lab

orat

orio

de

pru

ebas

AST

AST

1 Año

EN 14181:2014Prueba de funcionamiento

1 Año

Lab

orat

orio

de

pru

ebas

Lab

orat

ori

od

ep

rueb

as

QA

L2

Máximo de 5 añosMenor en caso de requerimiento de la legislación local, cambios significativos

en la planta ó proceso; ó cambios significativos en el AMS/CEMS

Lab

orat

ori

od

ep

rueb

as

EN 14181:2014Chequeo de deriva y precisiondel AMS/CEMSUsuario

QAL 3

Normativa Medioambiental US-EPAMonitoreo de Emisiones


40-CFR Part 60: Code of Federal Regulations

– Principal regulación para CEMS en USA para medición de fuentes estacionarias.

– Dividida en subpartes según el proceso ó industria afectada.

– Establece métodos de medición y tecnologías para los diferentes contaminantes.

– Determina estándares de rendimiento del CEMS y reglas básicas de diseño del

sistema.

– No existe „Type Approval“ como en la Normativa Europea, el CEMS se certifica

durante las pruebas inciales luego de la instalación.

Normativa Medioambiental US-EPAMonitoreo de Emisiones


Prueba de Aseguramiento de Calidad (Quality Assurance Test):

– Realizada por un laboratorio independiente aprobado por EPA.

– Se lleva a cabo luego de la instalación inicial del CEMS.

– Medición de calibración durante 7 días consecutivos.

– RATA Test (Relative Accuracy Test Audit): comparación del CEMS contra el

método de referencia EPA.

– Como resultado se obtiene la certificación EPA para el CEMS.

Pruebas periódicas durante la operación:

– Prueba diaria con gases desde la sonda de medición.

– Auditoría trimestral de rangos de medición con diferentes gases.

– RATA Test anual.

US-EPA Quality Assurance TestMonitoreo de Emisiones

April 18, 2017

RATA: Relative Accuracy Test AuditCD: Calibration Drift (7-day)DC: Drift Check (daily)CGA: Cylinder Gas Audit

Slide 12

Instalacióninicial

~~

Tiempo

~~ ~~ ~~

Laboratoriocertificado

Anualmente

RA

TA

RA

TA

7-d

ayC

Dte

sts

Cer

tifi

caci

ón

RATATest

Trim

estr

alC

GA

Trim

estr

alC

GA

Trim

estr

alC

GA

Trimestralmente

Dia

rio

DC

Dia

rio

DC

Dia

rio

DC

Dia

rio

DC

Dia

rio

DC

~~

Diariamente

Incineradores de ResíduosAplicaciones CEMS


Scrubber DENOX

NH3

ESP Oxidación

HCl+HF SO2 Dioxinas + FuranosNOPolvo

Emisiones

DeSOx Chimenea

Slide 13

COCO2

HCLNO2

NOH2O

SO2HF

CH4

H2COO2

NH3

N2O

VOC

CEMS

Generación de EnergíaAplicaciones CEMS


Denitrificación( DeNOX )CalderaMolino de

CarbónPrecipitador

Electrostático

Generador

Desulfurización( FGD )

Silo deCarbón

Aire NH3

COCO2

HCLNO2

NOH2O

SO2HF

CH4

H2COO2

NH3

N2O

VOC

CEMSProceso

Cementera con IncineraciónAplicaciones CEMS


Silo deCarbón

PrecipitadorElectrostático

Torre acondicionadora

PolvoQuemador 1°

Molino

Molino

Calcinador

Crudos

Horno

Clinker

Salida deEnfriador

Enfriador

Forzador

CO, NO,O2, CH4,

CO2, SO2

COO2

COO2

COO2

COO2

Quemador 2°

Polvo

COO2

COO2

CEMS

CEMS

CEMS

COCO2

HClNO2

NOH2O

SO2HF

CH4

H2COO2

NH3

N2O

VOC

Analizadores de Gas en ContinuoPortafolio de Productos


AO2000 EL3000 ACXEL3060

ACF5000 LS4000

FTIR

Technology

CEMS

CEMS

CEMSSistema de Análisis ACX


Solución completamente integrada enAlemania para medición extractiva.

Medición contínua de hasta 6 componentes.

Extracción y acondicionamiento de muestraincluídos en el sistema.

Analizadores de gas serie Advance OptimaAO2000:– Fotómetro IR / Fotómetro UV– Analizador paramagnético de O2– Celda electroquímica para O2– Analizador FID para VOC

Descripción

CEMSSistema de Análisis ACX


Operación

Operación, configuración y calibración desdepanel de operación externo.

Operación y mantenimiento en forma remota.

Funciones de diagnóstico para control de todoel sistema, desde la sonda hasta losanalizadores.

Calibración automática sin gas patrónmediante celdas internas de calibración,aceptado por TÜV & EPA.

Validación QAL3 & chequeo diario de derivaSistema de Análisis ACX


Validación automática de deriva (drift-check).

Mediante celdas de gas y filtros como sustitutode tubos de gas, aceptado por TÜV y EPA.

Todos los componentes se validan ensimultáneo.

Validación automática ó manual.

Chequeo QAL3 de acuerdo a EN14181.

Celdas de validación integradas

CEMSSistema de Análisis ACF5000


Descripción

Análisis simultáneo de varios componentes(≥15 gases)

Medición en caliente (180°C) de componentessolubles en agua, como HCl, HF, NH3

Medición de TOC integrada mediante FID óFTIR

Medición de O2 integrada mediante ZrO2

Validación sin gas patrón con celdas internas,aceptado por TÜV & EPA

180° C

ZrO2

CEMSSistema de Análisis ACF5000


Operación

Operación y monitoreo desde el frente pormedio de HMI

Control remoto y mantenimiento desdecualquier oficina de ABB

Transmisión de datos al DCS o DAHS medianteProfibus / Modbus / Ethernet

ABB CEM-DAS Integrado

Análisis en Caliente “Hot-Wet“Sistema de Análisis ACF5000


Gas de prueba

Aire Comprimido

SalidaMuestra

FTIR

FID

ASP block

MR cellPurga de EmergenciaQuemador

EscapeAnalizador≥ 180°C

Acondicionamiento de Muestra≥ 180°C

Tubería≥ 180°C

Muestra≥ 180°CChimenea

Aircleaner

O2

CalibraciónSistema de Análisis ACF5000


Gas de Prueba

Aire Comprimido

SalidaMuestra

FTIR

FID

ASP block

MR cellGas de Prueba

Quemador

Aircleaner

EscapeAnalizador≥ 180°C

Acondicionamiento de Muestra≥ 180°C

Tubería≥ 180°C

Muestra≥ 180°CChimenea

US EPA

2

1

Gas de Prueba

Aire ComprimidoAir

cleaner

3

O2

Validación QAL3 & chequeo diario de derivaSistema de Análisis ACF5000


Validación automática de deriva (drift-check).

Mediante celdas de gas y filtros como sustitutode tubos de gas, aceptado por TÜV y EPA.

Todos los componentes se validan ensimultáneo.

Validación automática ó manual.

Chequeo QAL3 de acuerdo a EN14181.

Celdas de validación integradas

Comunicación, control & mantenimientoSistema de Análisis ACF5000


Control

Diagnóstico

Data logging

Servicio

Actualizacion

Valores

Estado

I/Os

AnalyzeIT Explorer®

ABB CEM-DAS®

QAL3

Ethernet/TCP/IP

MantenimientoRemoto

AOOPC server

Completamente construido en gabinete dechapa para instalación interna en área depropósito general.

Aire acondicionado integrado para ubicación enáreas con alta temperatura.

Equipos auxiliares ubicados dentro del mismogabinete.

Medición de TOC & oxígeno (O2) integradas.

Diseño compacto.

Pasamuros laterales para servicios auxiliares.

Software de adquisición de datos y reporte ABB“CEM-DAS“ integrado en el gabinete.

Slide 26

Sistema de Análisis ACF5000Un único diseño para diferentes aplicaciones

Sistema de Adquisición de Datos (SAD) IntegradoABB „CEM-DAS“


CEM-DASServer

I/O‘s

polvo

PT

VComputadora deescritorio para operacióncon web-browser



Switch

CEM-DAS



Sistema completo para el registro y evaluaciónconstante de datos de emisiones gaseosas

Cumple con normativa según Industrial EmissionDirective 2010/75EU

Instalación posible para 1 chimenea así comomúltiples fuentes con múltiples puntos de tomade muestra

Generación de reportes de forma local o remota

No requiere instalación de software especialpara operación y control

Continuous Emission Monitoring Data Acquisition System

X Jornadas Técnicas – ABB en Chile | Abril 11 & 12, 2017Información de Contacto


Matias-Hugo Clavin

International Sales Development

Europe & Latin America

– Tel: +49 69 79304164

– E-Mail: [email protected]

ABB Analytical, PMU Frankfurt

tecnologías para el monitoreo de emisiones

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