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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
April 18, 2017 Slide 3
Tratamientode escapesO2 / Aire
Combustión
Carbón Petróleo
Residuos Gas Natural
Emisiones
ü
COCO2H2ONO
NO2SO2SO3HClHFHg
Polvo
Segmentos de MercadoMonitoreo de Emisiones
April 18, 2017 Slide 4
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
April 18, 2017 Slide 5
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
April 18, 2017 Slide 6
§ Métodos US-EPA
§ “Type Approval” Europa
§ US-EPA o “Type Approval“
§ GOST (Rusia)
Certificaciones internacionales
Normativa Medioambiental EuropeaMonitoreo de Emisiones
April 18, 2017 Slide 7
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
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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
April 18, 2017 Slide 10
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
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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
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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
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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
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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
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AO2000 EL3000 ACXEL3060
ACF5000 LS4000
FTIR
Technology
CEMS
CEMS
CEMSSistema de Análisis ACX
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
April 18, 2017 Slide 24
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
April 18, 2017 Slide 25
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“
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CEM-DASServer
I/O‘s
polvo
PT
VComputadora deescritorio para operacióncon web-browser
Sistema de Adquisición de Datos (SAD) IntegradoABB „CEM-DAS“
April 18, 2017 Slide 29
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
April 18, 2017 Slide 30
Matias-Hugo Clavin
International Sales Development
Europe & Latin America
– Tel: +49 69 79304164
– E-Mail: matias-hugo.clavin@de.abb.com
ABB Analytical, PMU Frankfurt
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