Un sistema de monitorització CEMS és un sistema de monitoratge continu d'emissions que s'utilitza per mesurar, registrar i informar de contaminants seleccionats i paràmetres de funcionament dels gasos d'escapament industrials, gasos de combustió, chimenees o conductes.
CEMS s'utilitza àmpliament en generació d'energia, plantes de ciment, fàbriques d'acer, instal·lacions d'incineració de residus, plantes químiques, calderes, refineries i altres operacions industrials on es necessiten dades d'emissions contínues per a la gestió ambiental, el control de processos o la presentació d'informes regulatoris.
Un sistema complet és més que un analitzador de gasos. Fiable Equips de monitorització de gasos de combustió CEMS normalment combina maquinari de mostreig o mesura in situ, analitzadors, adquisició de dades, funcions de calibratge i procediments de control de qualitat.
Què significa CEMS?
CEMS són les sigles de Continuous Emissions Monitoring System.
L'objectiu d'un CEMS és mesurar contínuament un o més components dels gasos de combustió o paràmetres de funcionament i proporcionar dades registrades al llarg del temps. Depenent de l'aplicació, el sistema pot mesurar la concentració de contaminants, el nivell d'oxigen, el flux de gasos de combustió, la temperatura, la pressió, la humitat, l'opacitat, les partícules o la taxa d'emissió calculada.
Un CEMS pot donar suport als operadors de plantes ajudant-los a entendre com canvien les emissions amb la qualitat del combustible, les condicions de producció, l'eficiència de la combustió, el rendiment dels equips de control de la contaminació i la càrrega operativa.
Què mesura un sistema de monitorització CEMS?
Els paràmetres supervisats depenen del procés industrial, el tipus de combustible, el sistema de control de la contaminació, els requisits dels permisos i la normativa local.
Els paràmetres de mesura CEMS comuns inclouen:
| Paràmetre | Propòsit típic |
| SO₂ | Monitorització de les emissions relacionades amb el sofre |
| NOx | Control de les emissions d'òxids de nitrogen |
| CO | Donar suport al control de combustió i emissions |
| CO₂ | Supervisió del procés, la combustió o el carboni |
| O₂ | Correcció de referència i control de la combustió |
| HCl | Monitorització de gasos àcids en aplicacions seleccionades |
| HF | Monitorització d'emissions relacionades amb el fluor |
| NH₃ | Monitorització de lliscament d'amoníac en sistemes de control seleccionats |
| Matèria particulada | Monitorització d'emissions de pols o partícules |
| Opacitat | Supervisió de les característiques visibles d'escapament |
| Flux de gasos de combustió | Càlcul del cabal massiu o velocitat d'emissió |
| Temperatura | Suport de càlculs de condicions de referència |
| Pressió | Suport a la correcció de l'estat dels gasos de combustió |
| Humitat | Admet càlculs en base humida o seca |
No tots els CEMS controlen tots els paràmetres. La configuració final s'ha de determinar per la font d'emissió, els contaminants objectiu, les condicions del procés, el permís ambiental i els requisits d'informe.
Components principals dels equips de control de gasos de combustió CEMS
Un sistema de monitorització CEMS normalment consta de diversos components integrats.
1. Sonda de mostreig o unitat de mesura in situ
El sistema pot recollir una mostra de gas d'una pila o conducte mitjançant una sonda. En altres dissenys, la mesura es realitza directament a través o dins del corrent de gasos de combustió sense extreure una mostra.
L'enfocament correcte depèn de la temperatura del gas, la concentració de pols, la humitat, els components corrosius, el diàmetre de la pila, l'accés al manteniment i el rendiment de mesura necessari.
2. Línia de mostres escalfada
Per als sistemes CEMS extractius, una línia de mostra escalfada pot transportar els gasos de combustió des de la sonda fins a l'armari d'anàlisi. El control de la temperatura pot ser important quan el gas conté humitat o components que es podrien condensar abans d'arribar a l'analitzador.
3. Sistema de condicionament de mostres
El sistema de condicionament de mostres prepara el gas de combustió extret per a l'anàlisi. Depenent del disseny, pot incloure filtres, bombes, refrigeradors, dispositius d'eliminació d'humitat, controls de flux i components de protecció.
L'objectiu és subministrar una mostra representativa a l'analitzador alhora que es protegeix el sistema de la pols, el condensat, la corrosió i la contaminació.
4. Analitzadors de gasos
Els analitzadors de gasos mesuren els components de gas seleccionats. Es poden utilitzar diferents tecnologies segons el gas objectiu, el rang de mesura, la precisió esperada, les condicions del procés i els requisits de manteniment.
5. Monitors de cabal, pols i opacitat
Alguns projectes requereixen més que mesurar la concentració de gas. Els equips de control addicionals poden mesurar la velocitat dels gasos de combustió, el cabal de volum, les partícules o l'opacitat.
Aquests paràmetres poden ser importants per calcular les taxes de massa d'emissions o avaluar el rendiment global de la pila.
6. Sistema d'adquisició i tractament de dades
Un sistema d'adquisició i maneig de dades recopila, processa, emmagatzema, mostra i informa de dades de seguiment.
Depenent del projecte, el sistema pot suportar:
- Visualització de monitorització en temps real
- Tendències històriques
- Funcions d'alarma
- Emmagatzematge de dades
- Comunicació remota
- Informes de compliment
- Validació de dades
- Integració procés-control
La gestió de dades fiable és essencial perquè el seguiment continu només és valuós quan les dades registrades són traçables, comprensibles i disponibles per a la seva revisió.
Com funciona un sistema de monitorització CEMS?
Un procés extractiu típic de CEMS segueix aquests passos:
- Els gasos de combustió es recullen des d'un punt representatiu de la canonada o conducte.
- La mostra passa per una sonda i una línia de transport de mostres.
- El gas es filtra i es condiciona segons el disseny del sistema.
- Els analitzadors mesuren components de gas seleccionats.
- Els instruments addicionals poden mesurar l'oxigen, la humitat, la pressió, la temperatura, el flux, la pols o l'opacitat.
- El sistema de dades recull i processa els valors mesurats.
- Els resultats es mostren, s'emmagatzemen, s'alarmen o es transmeten segons els requisits del projecte.
Per a sistemes in situ, el mesurament es pot realitzar directament en el camí dels gasos de combustió. Això pot reduir la necessitat de transport i condicionament de mostres, però l'equip encara ha de ser adequat per a la temperatura, la pols, la vibració, la corrosió i les condicions òptiques del punt d'instal·lació.
Tipus de sistemes de monitorització CEMS
CEMS extractiu
Els sistemes extractius retiren una mostra de la pila o conducte i la transporten a un armari analitzador.
Aquest enfocament pot ser adequat quan la mostra necessita condicionament abans de l'anàlisi o quan els analitzadors s'han d'instal·lar en un lloc protegit.
CEMS humit calent
Els sistemes calent-humit mantenen la mostra per sobre del seu punt de rosada durant el transport i l'anàlisi. Es poden utilitzar quan s'han de mesurar components de gas sensibles a la humitat o solubles en aigua sense eliminar el vapor d'aigua de la mostra.
Dilució CEMS
Els sistemes de dilució barregen una petita quantitat de gas de combustió amb aire net i sec abans de l'anàlisi. Això pot ajudar a reduir els requisits de condicionament de mostres en aplicacions seleccionades.
CEMS in situ
Els sistemes in situ mesuren directament a la pila o conducte. Depenent de la tecnologia, poden utilitzar mètodes de mesura òptics, basats en làser, de pila creuada o muntats en sonda.
La millor opció depèn del procés, les característiques del gas, els components objectiu, les condicions d'instal·lació i l'estratègia de manteniment.
Quines indústries utilitzen CEMS?
Els sistemes de monitorització CEMS s'utilitzen en molts sectors industrials, com ara:
- Centrals elèctriques de carbó, gas, biomassa i transformació energètica de residus
- Forns de ciment i calç
- Instal·lacions siderúrgiques i metal·lúrgiques
- Processament de petroli i gas
- Plantes petroquímiques
- Fabricació química
- Producció de vidre
- Molins de pasta i paper
- Incineració de residus municipals i perillosos
- Calderes industrials
- Instal·lacions mineres i de processament de minerals
Cada font té diferents condicions de gas de combustió. Un CEMS dissenyat per a una caldera de gas natural neta pot no ser adequat per a un forn de ciment amb gran pols, una pila d'incineració de residus corrosius o un procés de fabricació d'acer a alta temperatura.
Per què és important el CEMS?
Un sistema de monitorització CEMS pot proporcionar una visió operativa contínua que les proves manuals ocasionals no poden oferir soles.
Els avantatges clau inclouen:
- Visibilitat contínua de dades d'emissions
- Identificació més ràpida de condicions de funcionament anormals
- Suport a la presentació d'informes ambientals
- Millor avaluació dels equips de control de la contaminació
- Millora la combustió i la comprensió del procés
- Dades històriques per a auditories i anàlisis
- Funcions d'alarma per als paràmetres seleccionats
- Suport a la planificació del manteniment preventiu
Tanmateix, la qualitat de les dades del CEMS depèn dels procediments correctes d'instal·lació, calibratge, manteniment i validació de dades. Un sistema mal mantingut pot produir lectures inexactes o no disponibles.
Com seleccionar l'equip de control de gasos de combustió CEMS
Quan seleccioneu l'equip de control de gasos de combustió CEMS, els compradors haurien de proporcionar informació completa del procés abans d'escollir un sistema.
Els factors de selecció importants inclouen:
- Indústria i font d'emissió
- Contaminants i paràmetres necessaris
- Temperatura i pressió del gas
- Nivell d'humitat
- Concentració de pols
- Components de gas corrosiu o condensable
- Dimensions de la pila o conducte
- Accessibilitat al punt de mostreig
- Interval de mesura necessari
- Precisió requerida i disponibilitat de dades
- Requisits ambientals i d'informació locals
- Protocol de comunicació de dades
- Accés de manteniment i serveis públics disponibles
- Necessitat d'un refugi o armari d'analitzador
- Requisits de gas de calibratge
- Entorn d'instal·lació i condicions de seguretat
L'analitzador de menor cost no sempre és la solució CEMS més rendible. S'han d'avaluar la idoneïtat del sistema, el temps de funcionament, la demanda de manteniment, la disponibilitat de peces de recanvi i la qualitat de les dades.
Calibració, control de qualitat i manteniment
La calibració i l'assegurament de la qualitat són parts essencials del seguiment continu d'emissions.
Un CEMS pot requerir comprovacions rutinàries com ara:
- Zero controls
- Comprovacions d'abast
- Calibració-verificació de gas
- Inspecció de la línia de mostra
- Substitució del filtre
- Manteniment de sondes i sistemes de condicionament
- Verificació de cabal i temperatura
- Manteniment preventiu de l'analitzador
- Revisió de dades i verificació d'alarmes
Els procediments i els intervals requerits depenen del disseny del sistema, els contaminants monitoritzats, les normes locals i els procediments operatius del lloc.
Com que els sistemes de gasos de combustió poden implicar altes temperatures, alta pressió, gasos corrosius, equips elèctrics, plataformes elevades i zones industrials confinades, la instal·lació i el servei han de ser realitzats per personal format sota els procediments de seguretat aprovats.
CEMS vs. un analitzador de gas únic
Un sol analitzador de gasos pot mesurar un component de gas, però no és automàticament un CEMS complet.
Un sistema de monitorització CEMS complet inclou generalment l'equip necessari per obtenir una mostra o mesura representativa, analitzar els paràmetres necessaris, gestionar el calibratge, recopilar dades i produir un registre fiable.
Per als projectes orientats al compliment, la cadena de seguiment completa és important:
punt de mostreig → manipulació de mostres o mesura in situ → analitzador → calibratge → adquisició de dades → informes
Cada part pot afectar la qualitat final de les dades.
Conclusió
Un sistema de monitorització CEMS és una solució integrada per mesurar i registrar contínuament les emissions de gasos de combustió industrials i els paràmetres de funcionament relacionats.
Els equips de control de gasos de combustió CEMS poden incloure sondes, línies escalfades, sistemes de condicionament de mostres, analitzadors de gasos, monitors de flux o pols, components de calibratge i programari d'adquisició de dades. La configuració correcta depèn del procés industrial, dels contaminants objectiu, de les condicions de la pila, dels requisits de mesura i de la normativa local aplicable.
Per obtenir solucions de monitorització CEMS, sistemes d'anàlisi de gasos de combustió i suport per a la configuració específica del projecte, poseu-vos en contacte Gas Sinzen.
PMF
Quin és l'objectiu d'un sistema CEMS?
Un sistema CEMS mesura contínuament les emissions industrials seleccionades i els paràmetres operatius per donar suport a la gestió ambiental, el control de processos i la presentació d'informes.
Quins gasos pot controlar el CEMS?
Depenent de la configuració, el CEMS pot controlar gasos com SO₂, NOx, CO, CO₂, O₂, HCl, HF i NH₃, juntament amb paràmetres com ara el flux, la humitat, la temperatura, la pressió, l'opacitat i les partícules.
És el mateix un analitzador de gasos que un CEMS?
No sempre. Un CEMS complet inclou més que un analitzador. També pot incloure funcions de mostreig, condicionament, calibratge, adquisició de dades i informes.
Com puc triar l'equip de control de gasos de combustió CEMS?
Trieu en funció de la font d'emissió, els contaminants necessaris, la temperatura dels gasos de combustió, la humitat, la pols, els components corrosius, els requisits d'informes locals, el rang de mesura, l'accés al manteniment i els requisits de dades.
