Hệ thống đo khí thải trong nhà máy nhiệt điện

NGUYỄN VĂN QUANG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGUYỄN VĂN QUANG TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN HỆ THỐNG ĐO KHÍ THẢI TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÓA CLC2016A Hà Nội – 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN QUANG TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN HỆ THỐNG ĐO KHÍ THẢI TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Chuyên ngành : ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG Hà Nội – 2016 LỜI CÁM ƠN Được đồng ý môn giáo viên hướng dẫn, em giao thực đề tài “Hệ thống đo khí thải nhà máy nhiệt điện” Đây hệ thống mà may mắn em có thời gian 10 năm làm việc, từ thiết kế, lắp đặt chạy thử bảo dưỡng tiếp tục hàng ngày làm việc với hệ thống Em xin gửi lời cám ơn sâu sắc tới giáo viên hướng dẫn PTG.TS Nguyễn Thị Lan Hương tận tình giúp đỡ em hồn thành luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng để thực luận văn cách hoàn chỉnh nhất, nhiên hạn chế thời gian hoàn thiện luận văn kinh nghiệm tác giả nên khó tránh khỏi sai xót Tác giả mong nhận đóng góp thầy bạn quan tâm đến lĩnh vực Hà nội, ngày tháng năm Học viên Nguyễn Văn Quang LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ khoa học riêng hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Thị Lan Hương Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa cơng bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Nếu phát có gian lận nào, tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Hà nội ngày tháng năm 2016 Học Viên: Nguyễn Văn Quang MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG 10 PHẦN MỞ ĐẦU 11 Chương – TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐO KHI THẢI 12 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐO KHÍ THẢI CEMS TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 14 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ LẤY MẪU CỦA HỆ THỐNG CEMS 15 1.3 NHỮNG YÊU CẦU CHUNG VỀ HỆ THỐNG CEMS 26 1.4 YÊU CẦU CHUNG VỀ VỊ TRÍ LẮP ĐẶT ĐẦU LẤY MẪU 28 Chương – CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ MỘT SỐ CÔNG THỨC THƯỜNG DÙNG TRONG HỆ THỐNG CEMS 35 2.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHÍ 35 2.2 NGUYÊN LÝ PHÂN TÍCH NDIR VÀ ĐỊNH LUẬT BEER LAMBERT 37 a Nguyên lý phân tích khí NDIR 37 b Định luật Beer-Lambert: 47 2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NỒNG ĐỘ O2 – PHƯƠNG PHÁP TỪ HĨA VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA 50 2.4 MỘT SỐ CÔNG THỨC TÍNH VÀ LƯU Ý TRONG QUY ĐỔI XỬ LÝ KẾT QUẢ ĐO 53 Chương – MINH HỌA THIẾT KẾ HỆ THỐNG CEMS NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN MÔNG DƯƠNG II 60 3.1 SƠ ĐỒ TỔNG THỂ CỦA HỆ THỐNG CEMS NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN MDII 60 3.2 LỰA CHỌN ĐIỂM ĐẶT ĐẦU LẤY MẪU 66 3.3 CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG HỆ THỐNG CEMS 71 3.3 VỊ TRÍ TỔNG QUAN CỦA HỆ THỐNG CEMS TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 96 KẾT LUẬN: 101 PHỤ LỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 a Qui chuẩn Việt nam: QCVN 22: 2009/BTNMT 102 b Danh mục thiết bị hệ thống CEMS nhà máy nhiệt điện MDII 108 c Thu thập, kiểm tra, qui đổi kết đo phân tích khí nhà máy nhiệt điện nghi sơn 1: 111 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CEMS: Continuous Emission Monitoring System DAQ: Data acquisition DCS: Distributed Control System ECO: Economizer EPA: Environmental Protection Agency ESP: Electrostatic Precipitator FID: Flame Ionization Dection FGD: Flue Gas Desulfurization IP: Ingress Protection MDII: Mông Dương II MCU: Mirco control unit NDIR: Nondispersive infrared NESHAPS: National Emssions Standard for Hazardous Air Pollutant QCVN: Quy chuẩn Việt Nam SSR: Solid Sate Relay SV: Solenoid valve UV: Ultraviolet DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Sơ đồ ngun lý hệ thống trích mẫu CEMS 16 Hình 2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống trích mẫu CEMS loại đo ướt 17 Hình 3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống trích mẫu CEMS loại đo khơ 18 Hình 4: Sơ đồ nguyên lý đầu đo lấy mẫu theo phương pháp pha loãng 20 Hình 5: Cấu hình hệ thống CEMS với phương pháp đo trích mẫu 21 Hình 6: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đo trực tiếp CEMS 22 Hình 7: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điểm đo trực tiếp CEMS 23 Hình 8: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đường đo trực tiếp CEMS 24 Hình 9: Vị trí đặt đầu đo đầu lấy mẫu hệ thống CEMS [1] 30 Hình 10: Số lượng điểm đẳng động lực tối thiểu để xác định lưu lượng, vận tốc, thể tích khối dịng khí phát thải [2] 32 Hình 11: Sơ đồ đo khối lượng bụi 32 Hình 12: Các loại điểm lấy mẫu [3] 33 Hình 13: Vị trí lắp đặt thực tế đầu lấy mẫu khói thải 34 Hình 14: Ánh sáng hồng ngoại IR 37 Hình 15: Quang phổ hồng ngoại hấp thu nước 38 Hình 16: Quang phổ hồng ngoại hấp thu khí CO2 38 Hình 17: Quang phổ hồng ngoại hấp thu khí C4H4 39 Hình 18: Lưỡng cực tức thời khí CO2 40 Hình 19: Các bước sóng ánh sáng hấp thu số khí 42 Hình 20: Các bước sóng ánh sáng hấp thu số khí 42 Hình 21: Ví dụ lọc quang ánh sáng cho khí CO2 43 Hình 22: Nguyên lý đo nồng độ khí NDIR 43 Hình 23: Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo NDIR 44 Hình 24: Nguyên lý cấu tạo thiết bị đo NDIR 44 Hình 25: Loại thiết bị NDIR ống phân tích 45 Hình 26: Loại thiết bị NDIR hai ống phân tích 45 Hình 27: Thiết bị đo hai ống phân tích với đầu cảm biến điện dung 46 Hình 28: Nguyên lý đo nồng độ khí O2 51 Hình 29: Sensor thiết bị đo O2 theo phương pháp điện hóa 53 Hình 30: Sơ đồ hệ thống CEMS nhà máy nhiệt điện MDII 62 Hình 31: Sơ đồ hệ thống xử lý mẫu nhà máy nhiệt điện MDII 64 Hình 32: Sơ đồ khối chức hoạt động hệ thống CEMS [4] 65 Hình 36: Ống khói vị trí đặt đầu lấy mẫu nhà máy nhiệt điện Mông Dương II 68 Hình 37: Mặt hình chiếu cao độ sàn cho hệ thống CEMS chi tiết vị trí lắp đặt đầu đo, đầu lấy mẫu nhà máy nhiệt điện MDII 69 Hình 38: Chi tiết vị trí lắp đặt đầu đo đầu trích mẫu khí thải nhà máy nhiệt điện MDII 70 Hình 33: Đầu lấy mẫu 72 Hình 34: Bộ điều khiển nhiệt độ thông thổi đầu lấy mẫu 72 Hình 35: Một thiết kế thơng thổi đầu lấy mẫu 73 Hình 39: Sơ đồ nguyên lý phận xử lý mẫu khí thải trước đưa vào phân tích nồng độ khí 75 Hình 40: Sơ đồ đấu nối điều khiển nhiệt độ 77 Hình 41: Cầu hình thiết bị đo nồng độ bụi [4] 82 Hình 42: Nguyên lý làm việc thiết bị đo nồng độ bụi [4] 83 Hình 43: Màn hình giao diện MCU thiết bị đo nồng độ bụi độ đục [4] 85 Hình 44: Thơng số thiết bị đo nồng độ bụi nhà máy nhiệt điện MDII [4] 86 Hình 45: Bộ chuyển đổi NOx 87 Hình 46: Nguyên lý đo dải phân tích thiết bị S710 [5] 89 Hình 47: Nguyên lý hoạt động thiết bị siêu âm đo lưu lượng khí thải [6] 93 Hình 48: Cấu tạo đầu đo lưu lượng khí thải [6] 94 Hình 49: Sơ đồ hệ thống DAQ hệ thống CEMS 95 Hình 50: Sơ đồ truyền thơng hệ thống CEMS nhà máy nhiệt điện MDII 96 Hình 51: Sơ đồ tổng quan hệ thống CEMS nhà máy nhiệt điện 97 Hình 52: Sơ đồ hệ thống CEMS nhà máy nhiệt điện MDII 99 Hình 53: Màn hình vận hành HMI hệ thống CEMS – Nhà máy nhiệt điện MDII 100 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Danh sách vị trí đầu đo vị trí lấy mẫu nhà máy nhiệt điện MDII 71 Bảng 2: Thơng số bình khí mẫu 78 Bảng 3: Các thành phần phân tích S710 [5] 89 Bảng 4: Các chức thiết bị tích hợp phân tích khí S710 [5] 90 Bảng 5: Dải đo nồng độ khí nhà máy nhiệt điện MDII 91 10 Mét khối khí thài chuẩn (Nm3) mét khối khí thải nhiệt độ 250C áp suất tuyệt đối 760 mm thủy ngân QUY ĐỊNH KỸ THUẬT Nồng độ tối đa cho phép thông số ô nhiễm khí thải cơng nghiệp nhiệt điện tính sau: Cmax = C x Kp x Kv Trong đó: Cmax nồng độ tối đa cho phép thông số nhiễm khí thải cơng nghiệp nhiệt điện, tính miligam mét khối khí thải chuẩn (mg/Nm3); C nồng độ thông số ô nhiễm khí thải cơng nghiệp nhiệt điện quy định mục 2.2; Kp hệ số công suất quy định mục 2.3; Kv hệ số vùng, khu vực quy định mục 2.4 Nồng độ C thơng số nhiễm làm sở tính tốn nồng độ tối đa cho phép thông số ô nhiễm khí thải cơng nghiệp nhiệt điện quy định Bảng đây: Bảng 1: Nồng độ C thơng số nhiễm khí thải công nghiệp nhiệt điện STT Thông số Bụi tổng Nitơ oxit, NOX (tính Nồng độ C (mg/Nm3) B (Theo loại nhiên liệu sử dụng) A Than Dẩu 400 200 150 1000 650 (với than có hàm 600 theo NO2) Khí 50 250 lượng chất boc > 10%) 1000 (với than có hàm lượng chất boc + 10% Lưu huỳnh đioxit, 1500 500 500 300 104 Chú thích: Tùy theo loại nhiên liệu sử dụng, nồng độ tối đa cho phép thành phần ô nhiễm NOX, SO2 bụi khí thải nhà máy nhiệt điện quy định bảng Các giá trị nồng độ tính điều kiện chuẩn Đối với nhà máy nhiệt điện dùng nhiên liệu than, nồng độ oxy (O2) dư khí thải 6% tuabin khí, nồng độ oxy dư khí thải 15% Trong đó: Cột A quy định nồng độ C làm sở tính tốn nồng độ tối đa cho phép thơng số nhiễm khí thải cơng nghiệp nhiệt điện tổ máy nhà máy nhiệt điện hoạt động trước ngày 17 tháng 10 năm 2005 với thời gian áp dụng đến ngày 31 tháng 12 năm 2014 Cột B quy định nồng độ C làm sơ tính tốn nồng độ tối đa cho phép thơng số nhiễm khí thải cơng nghiệp nhiệt điện áp dụng đối với: + Các tổ máy nhà máy nhiệt điện hoạt động kể từ ngày 17 tháng 10 năm 2005 + Tất tổ máy nhà máy nhiệt điện với thời gian áp dụng kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2015 Ngoài 03 thông số quy định Bảng 1, tuỳ theo u cầu mục đích kiểm sốt nhiễm, nồng độ thông số ô nhiễm khác áp dụng theo quy định cột A cột B Bảng QCVN19: 2009/BTNMT -Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải cơng nghiệp bụi chất vô Hệ số công suất Kp nhà máy nhiệt điện quy định Bảng đây: Bảng 2: Hệ số công suất Kp Công suất thiết kế nhà máy nhiệt Hệ số Kp điện P + 300 300 < P + 1200 (0,85 P > 1200 0,7 Giá trị hệ số vùng, khu vực Kv nhà máy nhiệt điện quy định Bảng đây: 105 Bảng 3: Hệ số Kv nhà máy nhiệt điện Phân vùng, khu vực Loại Hệ số Kv Nội thành đô thị loại đặc biệt (l) đô thị loại I (l); rừng 0,6 đặc dụng (2); di sản thiên nhiên, di tích lịch sử, văn hóa xếp hạng (3); nhà máy nhiệt điện có khoảng cách Loại Nội thành, nội thị đô thị loại II, III, IV (1); vùng ngoại 0,8 thành đô thị loại đặc biệt, đô thị loại I có khoảng cách đến ranh giới nội thành lớn 05 km; nhà Loại máy nhiệt điện có khoảng cách đến ranh giới khu Khu công nghiệp; đô thị loại V (1); vùng ngoại thành, 1,0 ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách đến ranh giới nội thành, nội thị lớn 05 km; nhà Loại máy nhiệt điện có khoảng cách đến ranh giới khu Nông thôn 1,2 Loại Nông thôn miền núi 1,4 Chú thích: Đơ thị xác định theo quy định Nghị định số 42/2009/NĐ-CP ngày 07 tháng năm 2009 Chính phủ việc phân loại thị; Rừng đặc dụng xác định theo Luật Bảo vệ phát triển rừng ngày 14 tháng 12 năm 2004 gồm: vườn quốc gia; khu bảo tồn thiên nhiên; khu bảo vệ cảnh quan; khu rừng nghiên cứu, thực nghiệm khoa học; Di sản thiên nhiên, di tích lịch sử, văn hóa UNESCO, Thủ tướng Chính phủ chủ quản định thành lập xếp hạng; Trường hợp nguồn phát thải có khoảng cách đến 02 vùng trở lên nhỏ 02 km áp dụng hệ số vùng, khu vực Kv vùng có hệ số nhỏ nhất; 106 (5) Khoảng cách quy định bảng tính từ nguồn phát thải PH ƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH Phương pháp xác định nồng độ thơng số nhiễm khí thải cơng nghiệp nhiệt điện thực theo tiêu chuẩn quốc gia đây: TCVN 5977:2005 Sự phát thải nguồn tĩnh - Xác định nồng độ lưu lượng bụi ống dẫn khí - Phương pháp khối lượng thủ cơng; TCVN 6750:2005 Sự phát thải lượng lưu nguồn tĩnh - Xác định nồng độ khối huỳnh điôxit - Phương pháp sắc ký khí ion; TCVN 7172:2002 Sự phát thải nguồn tĩnh - Xác định nồng độ khối lượng nitơ oxit - Phương pháp trắc quang dùng naphtyletylendiamin; Khi chưa có tiêu chuẩn quốc gia để xác định nồng độ thơng số nhiễm khí thải công nghiệp nhiệt điện quy định Quy chuẩn áp dụng tiêu chuẩn quốc tế có độ xác tương đương cao TỔ CHỨC THỰC HIỆN Quy chuẩn thay việc áp dụng Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7440: 2005 - Tiêu chuẩn thải ngành công nghiệp nhiệt điện ban hành kèm theo Quyết định số 07/2005/QĐ-BTNMT ngày 20 tháng năm 2005 Bộ trưởng Bộ Tài nguyên Môi trường việc bắt buộc áp dụng Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7440: 2005 - Tiêu chuẩn thải ngành công nghiệp nhiệt điện Cơ quan quản lý nhà nước môi trường có trách nhiệm hướng dẫn, kiểm tra, giám sát việc thực Quy chuẩn Trường hợp tiêu chuẩn quốc gia phương pháp xác định viện dẫn Mục 3.1 Quy chuẩn sửa đổi, bổ sung thay áp dụng theo tiêu chuẩn 107 Ngồi khí vơ khác khơng có qui định QCVN 22 nhà máy nhiệt điện, tham khảo qui chuẩn Việt nam QCVN 19:2009/BTNMT – quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải cơng nghiệp bụi chất vơ Tiêu chuẩn World bank khí thải nhà máy nhiệt điện áp dụng cho nhiệt điện MDII với tiêu chuẩn world bank, thông số phát thải tối đa cho phép là: Nồng độ bụi: 50mg/Nm3; QCVN là: 200mg/Nm3 (ở 25 độ C; 1atm; 6% O2) Nồng độ khí SO2: 200-850 mg/Nm3 (áp dụng với nhà máy nhiệt điện mông dương là: 200 mg/Nm3; QCVN là: 500mg/Nm3 (ở 25 độ C; 1atm; 6% O2) Nồng độ khí NOx (qui đổi tương ứng NO2) là: 510 mg/Nm3; QCVN là: 1000mg/Nm3 (ở 25 độ C; 1atm; 6% O2) Lưu ý với tiêu chuẩn World bank với nhà máy nhiệt điện đốt than thông số qui đổi điều kiện chuẩn: độ C; 1atm nồng độ O2 tham chiếu 6% Như World bank có tiêu chuẩn cao QCVN Một số vẽ hệ thống CEMS nhà máy nhiệt điện MDII (tham khảo) b Danh mục thiết bị hệ thống CEMS nhà máy nhiệt điện MDII Q'ty NO DESCRIPTION MAKER S710(SO2,CO,CO2,NOx,O2 Analyzer) S710 (19” Rack type) Sick Flowsic100H Analyzer sick Unit Unit Set Set ea ea Set Set MCU(Main connection unit) ea ea Connection cable for master ea ea Connection cable for slave ea ea Connection box for cable ea ea Mounting set 2D4-1 4571/PA ea ea Common 108 S/R unit ea ea Set Set Sender/Receiver unit ea ea Reflector unit ea ea Connection cable S/R-MCU Connection cable S/RReflector MCU-control unit ea ea ea ea ea ea Purge Air unit with hose ea ea Weather cover for PAU ea ea Mount kit flange-analyzer ea ea Temperature Set Set DUST HUNTER T 100 sick Temperature transmitter siemens ea ea Probe with thermowell wise ea ea R.T.D wise ea ea Set Set Pressure Pressure panel ritco ea ea Pitot tube ritco ea ea Pressure transmitter siemens ea ea NOx converter Sin-tech ea ea Heated sample line(3/8) thermon 140m 140m Gas cooling panel ritco Set Set Sample gas cooler buhler ea ea Solenoid valve parker ea ea Air filter Regulator parker ea ea Flow meter dwyer ea ea Fan & Filter unit rittal ea ea Drain pump thomas ea ea Sample pump iwaki ea ea Other 109 Temperature controller Sin-tech ea ea Control box Sin-tech ea ea ea ea set set Circuit Breaker Relay Power supply Data logger panel (19’ rack type) Data logger LS industrial Weidmulle r Phonix Ritco Local panel Ritco ea ea Air filter regulator parker ea ea Isolator wise ea ea Power panel Ritco 1Set 1Set Air conditioner LG 2set Shelter house for CEMS S710 Gas O2 (2%) with Regulator S710 Gas O2 (18%) with Regulator S710 Gas N2 with Regulator Ritco 1ea 2ea 2ea 2ea S710 Gas SO2 with Regulator 2ea S710 Gas Nox with Regulator 2ea S710 Gas CO with Regulator 2ea S710 Gas CO2 with Regulator 2ea FLANGE with bolt, nut Ritco 9set 9set AIR TUBING (1/2’) Sample gas probe 140m ritco 1set 1Set C-Channel 30m Clamp 32” 500ea Clamp 54” 150 Time synchronization unit 1set 1set 110 FO converter 4000A 2ea FO converter 800 2ea 2ea Modem Motorola 1ea OPC S/W OPC soft 4ea Monitoring PC Adventech HMI Main PC HP 1ea HMI Monitor HP 1ea Laser printer HP 1ea Serge Protector Citel 1lot Cable Tray Ritco 1lot Junction Box Ritco 4ea 2ea 2ea c Thu thập, kiểm tra, qui đổi kết đo phân tích khí nhà máy nhiệt điện nghi sơn 1: Dưới ví dụ tổng hợp qui đổi xử lý liệu, tác giả diễn giải công thức quy đổi chuyên gia người Nhật Bản nhờ kiểm tra, giải thích giúp lại kết tính tốn hai chun gia khác người Nhật Bản Dưới xin giữ nguyên văn tiếng Anh (Số liệu thu thập nhà máy nhiệt điện Nghi Sơn 1, khoảng năm 2012-2013.) 111 “Original calculations are by Munechika-san Blue highlighted cells are Arun's calculations U2 NOx Difference between Eco.Out(FWT) and CEMS Date Oct 03 Oct 05 Oct 06 Oct 08 Oct 09 Oct 09 Oct 11 Oct 12 Oct 12 Oct 12 Oct 15 Oct 16 Oct 16 Oct 17 Oct 18 Oct 19 Oct 20 Oct 20 Oct 21 Time Load (1) 13:35 15:07 13:25 14:10 16:20 17:00 11:00 12:00 14:00 15:00 15:55 17:00 14:00 15:00 10:00 11:00 14:10 15:30 19:30 20:30 16:00 17:30 09:40 10:40 14:40 15:40 18:00 19:40 16:50 17:30 10:50 11:30 11:20 12:00 17:30 18:00 10:48 11:30 MW 300 225 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 225 225 Eco out NOx (2) ppm 625 483 486 448 482 521 565 483 499 489 477 491 453 453 451 456 431 461 482 Eco out O2 (dry) (3) % 4.03 3.58 3.71 3.6 3.37 3.41 3.15 3.16 2.93 3.23 3.28 3.2 3.76 3.85 4.3 4.16 3.9 4.35 3.43 NOx 6% O2 base (4) NO in CEMS (5) mg/m3 1,130 852 864 791 841 911 974 832 849 846 827 847 807 813 830 833 775 851 843 mg/m3 717 481 500 457 519 539 592 507 535 510 499 501 463 474 458 478 467 456 494 NO2 O2 in at 6% Difference CEMS O2 (8) (6) (7) % mg/m3 mg/m3 5.18 1,096 88 5.60 718 134 5.45 739 125 5.18 665 126 5.25 758 83 5.08 779 132 4.98 850 124 5.03 730 102 5.06 772 77 4.97 732 114 4.87 712 115 5.10 724 123 5.49 687 120 5.49 703 110 5.9 697 133 5.73 720 113 5.71 703 72 6.37 732 119 5.7 745 98 112 Mr Arun's calculations CEMS O2 corr (9) 0.9482 0.9740 0.9646 0.9482 0.9524 0.9422 0.9363 0.9393 0.9410 0.9357 0.9299 0.9434 0.9671 0.9671 0.9934 0.9823 0.9810 1.0253 0.9804 Assuming CEMS NO is at 6% O2 Error NO as (FW NO2 over(10) reads) (11) mg/m mg/m3 31 1,099 115 737 98 766 90 701 45 796 84 827 66 908 55 777 28 821 64 782 61 766 79 768 97 710 86 727 128 702 100 733 59 716 152 699 85 758 Assuming CEMS NO is not corr to 6% O2 NO2 corr To 6% (12) Error (FW over-reads) (13) mg/m3 1,042 718 739 665 758 779 850 730 772 732 712 724 687 703 697 720 703 717 743 mg/m3 88 134 125 126 83 132 124 102 77 114 115 123 120 110 133 113 72 134 100 mostly matches Munechika-san's table Dưới giải thích, kiểm tra lại kết tính hai chuyên gia bên tác giả 113 ppm to mg/m3 Nox mg/m3 = ppmxMole weigh/22.4 Nox (ppm)= 625 483 486 448 482 521 565 483 499 489 477 491 453 453 451 456 431 461 482 mg/m3 correction to 6% O2 reference ECO outlet system ECO outlet system =ppmx46/22.4 (mg/m3) =ppmx30/22.4 (mg/m3) mg/m3= 1282.909 (as NO2) 991.4324 997.5904 919.5895 989.3797 1069.433 1159.75 991.4324 1024.275 1003.748 979.1165 1007.854 929.8527 929.8527 925.7474 936.0107 884.6943 946.274 989.3797 (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) 837.0536 (as NO) 646.875 650.8929 600 645.5357 697.7679 756.6964 646.875 668.3036 654.9107 638.8393 657.5893 606.6964 606.6964 604.0179 610.7143 577.2321 617.4107 645.5357 (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) CEMS system NO in =mg/m3x46/30 (as CEMS NO2) mg/m3 mg/m3 717 481 500 457 519 539 592 507 535 510 499 501 463 474 458 478 467 456 494 1098.756 (as NO2) 737.4873 766.3447 701.2087 795.524 826.528 907.7947 777.1547 820.6247 782.414 765.7467 767.8167 710.0407 726.708 701.8067 733.0253 716.266 699.062 758.08 (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) CEMS system 114 Nox (as O2 in NO2 CEMS @O2 6%) % mg/m3 mg/m3 (@6% O2) = mg/m3*(21-6)/(21-m) m: = O2% measurement then: mg/m3 (6% O2) = Note: 1133.98 (as NO2) 853.7018 865.463 792.7495 841.7865 911.967 974.5799 833.6035 850.2558 847.2833 828.8232 849.3149 809.0366 813.2823 831.5097 833.7388 776.0477 852.4991 844.6611 (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) (as NO2) 739.8824 (as NO) 5.18 1041.804 557.0106 564.6844 517.2414 549.2363 595.0266 635.8794 543.8971 554.7622 552.8228 540.7782 554.1483 527.8681 530.6383 542.531 543.9854 506.344 556.2259 551.1119 5.60 5.45 5.18 5.25 5.08 4.98 5.03 5.06 4.97 4.87 5.10 5.49 5.49 5.9 5.73 5.71 6.37 5.7 718.3318 739.2392 664.8628 757.6419 778.7638 849.995 729.9512 772.2315 732.1404 712.1017 724.3553 686.6931 702.8124 697.1589 720.0642 702.6808 716.7416 743.2157 (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) (as NO) 115 22.41 is volume of one mole gas in 0degC; 1atm It will be 24.45 standard condition 25degC; 1atm Which one is standard condition should be choice NOx were all converted to NO then measure at IR400 of CEMS CEMS: NO = 717 mg/m3 NOx as NO2 = NO mg/m3 x NO2 mole weight/NO mole weigh = 1098.756 737.4873 766.3447 701.2087 795.524 826.528 907.7947 777.1547 820.6247 YOKOGAWA - CEMS must be answer the result measured at CEMS IR400 is already corrected by O2 or not? If not yet correction, then correction should be carry out mg/m3 (CEMS) correction at 6% O2 = 1041.804 718.3318 739.2392 664.8628 757.6419 778.7638 849.995” 116 Giải thích: Bài tốn đặt kiểm tra xem nồng độ thu thập hệ thống ECO có đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn môi trường Việt Nam hay không Tại nồng độ NOx khác hai hệ thống phân tích Hệ thống phân tích khói thải đặt hệ thống ECO nhà thầu FWC, hệ thống CEMS nhà thầu YOKOGAWA Cột MW tổ máy nhà máy nhiệt điện Nghi Sơn Theo thiết kế đầy tải là: 300MW Cột nồng độ NOx đo hệ thống ECO đầu khí thải boiler nhà thầu FWC, đơn vị phân tích thiết bị đo ppm Cột nồng độ O2 thiết bị đo hệ thống ECO Cột kết quy đổi tính tốn chun gia người Nhật Bản (quy đổi từ ppm mg/m3 sau bù oxy) Cột kết đo NOx hệ thống CEMS đặt ống khói, đơn vị đo mg/m3 Cột nồng độ oxy đo Cột quy đổi kết đo NOx thành NO2 bù oxy Cột sai lệch kết hai hệ thống Cột 9~13 kết tính tốn chun gia khác Kết luận: Kết tính tốn hai chun gia có khác biệt khơng đáng kể, làm trịn hệ số nhiều q trình tính tốn, hệ số tiêu chuẩn sử dụng lấy với độ xác khác q trình tính toán, dẫn tới kết sai lệch Kết tính tốn, kiểm tra lại tác giả, theo cơng thức lý hóa học phù hợp với kết tính tốn hai chun gia 117 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: Department of Environment Ministry of Natural Resources and Environment, GUIDELINE FOR THE INSTALLATION & MAINTENANCE OF CONTINUOUS EMISSION MONITORING SYSTEMS (CEMS) FOR INDUSTRIAL PREMISES / FACILITIES pp 16-17 [2]: EPA-US Method 1— Sample and Velocity Traverses for Stationary Sources pp-9 [3]: Macedonia, EMISSION MEASUREMENT HANDBOOK, 4.2.4 Isokinetic sampling, Image 10: Isokinetic effect in particulate sampling [4]: Sick Germany, DUSTHUNTER T Dust Concentration Monitor Installation, Operation, Maintenance pp 11-15 [5]: Sick Germany, S700 Series Extractive Gas Analyzers, OPERATING INSTRUCTIONS [6]: Sick Germany, FLOWSIC100 Gas Flow Rate Measuring Device, Operation Instruction 118 ... CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐO KHÍ THẢI CEMS TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CEMS hệ thống bao gồm: phân tích khí, hệ thống lấy mẫu khí thải, nhiệt độ, lưu lượng khí thải, độ bụi, độ đục, tích hợp với hệ thống thu... nồng độ khí phát thải nhà máy Hệ thống đo giám sát khí thải liên tục CEMS yêu cầu sử dụng nhà máy có nguồn phát thải lớn, theo qui định NESHAPS EPA Hệ thống đo CEMS sử dụng nhà máy nhiệt điện 1.1... nhiệt điện MDII 96 Hình 51: Sơ đồ tổng quan hệ thống CEMS nhà máy nhiệt điện 97 Hình 52: Sơ đồ hệ thống CEMS nhà máy nhiệt điện MDII 99 Hình 53: Màn hình vận hành HMI hệ thống CEMS – Nhà máy