Mitä on huomioitava kaasupäästöjen virtausmittauksissa

Transkriptio

1

2 Mitä on huomioitava kaasupäästöjen virtausmittauksissa Luotettavuutta päästökauppaan liittyviin mittauksiin Paula Juuti 2

3 Kaupattavien päästöjen määrittäminen Toistaiseksi CO2-päästömäärät perustuvat pääasiassa laskentaan CO2 päästöt = toi mintotiedot päästö ker roin hapettumis ker roin Voidaan myös mitata CEMS-järjestelmiä käyttäen, jos voidaan todeta luotettavasti sen johtavan tarkempiin tuloksiin kuin asianmukaisen laskentaan perustuva menetelmä, joissa sovelletaan korkeimpien määrittämistasojen yhdistelmää tällöin yksinkertaistettuna: CO 2 päästöt = t C q dt 0 3

4 Savukaasun virtauksen määritysmenetelmät Epäsuorat menetelmät A. kattilataselaskenta polttoaineanalyysiin, polttoaineen syöttöön ja tasepisteen jäännöshappeen perustuen tarkennettuna tuotetun höyryn ja syöttöveden määrillä, paineilla ja lämpötiloilla luotettava öljy- ja kaasupoltossa, jossa polttoaineen massavirta on tarkasti määritettävissä kiinteiden polttoaineiden osalta luotettavuus heikompi, koska polttoaineen massavirran määritys epätarkempaa B. puhallintietoihin perustuva laskenta perustuu ns. virtauskalibroidun puhaltimen arvojen seurantaan 4

5 Savukaasun virtausmittauksen suorat menetelmät Tarjolla ja käytössä olevia Pitot-putki Annubar-putki Termiset mittaukset Ultraääneen perustuvat mittaukset Doppler-ilmiöön perustuvat mittaukset 5

6 Savukaasun virtausmittauksen haasteet Mittauksen vaikuttavat voimakkaasti olosuhteet mitattavassa tasossa mittaustason sijainti kanavassa -> virtausprofiili -> kierteisyys -> lämpötilajakauma kaasun koostumus tiheys jakauma tasossa ajallinen vaihtelevuus kosteus hiukkaset kemialliset ominaisuudet virtauksen ajallinen vaihtelevuus 6

7 Suorien menetelmien osalta huomioitavaa 1. Pitot-putki mittaa paine-eroa putken suuaukon pisteessä, etupuolella ylipaine ja toisiopuolella alipaine, virtausnopeuden kasvaessa paine-ero suurenee ja on verrannollinen tilavuusvirtaukseen mitattava myös lämpötila ja paine (staattinen) häiriöttömältä alueelta. halpa, ei aiheuta painehäviöitä vaatii suurta huolellisuutta paine-eromittauksen järjestelyissä häiriöttömät virtausetäisyydet ennen ja jälkeen mittaustason oltava riittävät 5 20 x kanavan halkaisija tyypistä riippuen hiukkaset ja kosteus voivat häiritä ellei ole huomioitu järjestelmässä 2. Annubar putki pitotputkisovellus, jolla voidaan mitata läpi kanavan useammasta pisteestä, jolloin saadaan keskimääräinen virtausnopeus edut ja puutteet kuten pitot-putkella 7

8 3. Termiset mittaukset kaksi pientä mittauselintä, joissa molemmissa lämpötilan mittaus toinen mittauselin mittaa virtaavan kaasun lämpötilan toista mittauselintä joko a) lämmitetään vakio teholla, jolloin lämpötila ero on suoraan verrannollinen virtaavan kaasun massavirtaukseen -> vakaa ja kosteissa mittauskohteissa anturi pysyy kuivana tai b) pyritään pitämään vakio lämpötilaero anturien välillä, jolloin mitataan mittauselimelle syötetty teho -> epävakaa mittaus, kosteus häiritsee hyvä tarkkuus ja toistokyky, herkkä pienille virtauksille, laaja mittausalue suorien osuuksien vaatimus 20 x D ennen ja 10 x D jälkeen mittarin anturissa voi olla useampia mittauspisteitä ja asentamalla tällaisia antureita useammalle halkaisijalle päästään parempaan virtausprofiilin kattavuuteen 8

9 4. Ultraäänen perustuva mittaus Kanavan vastakkaisille puolille on sijoitettu sähköakustiset muuntimet, jotka toimivat sekä ultraäänen lähettiminä että vastaanottimina perustuu ultraäänen etenemisnopeuden muutokseen saadaan ultraäänen kulkutiellä laskettu keskimääräinen virtausnopeus aineen laatu ja olomuoto, lämpö-tila vaikuttaa suhteellisen voimakkaasti monikanavaisilla järjestelmillä voidaan pienentää virtausprofiilimuutosten vaikutusta 9

10 Kertauksena Yksipistemittaus riittää vain, jos kanavan halkaisija on pieni <600 mm, virtausprofiili on ns. normaali ja häiriöttömät virtausetäisyydet ovat mittausmenetelmään nähden riittävät (7-20 x D) ennen ja jälkeen tason Isoissa kanavissa liki pakollista useamman pisteen mittaus edustavan tuloksen saamiseksi mittaustasosta Mittausjärjestelmä on aina kalibroitava mittaustasossaan ja epävarmuus tarkasteltava mittaustasossa 10

11 Virtausmittausjärjestelmän toimivuus ja tuloksellisuus on tarkistettava säännöllisin väliajoin kuten pitoisuutta mittaavat järjestelmät mukaan lukien: vasteaika johdonmukaisuus häiriöt nollapisteen ja alueen ryöminnät tarkkuus vertailumenetelmään nähden Mittausjärjestelmän mittausepävarmuus toimintaympäristössään on arvioitava 11

12 Virtausmittauksen laadun varmistus Mittalaitteet on useimmiten testattu laitevalmistajalla laboratorio-olosuhteissa, ideaali virtausprofiili, koostumukseltaan stabiili ja kuiva kaasu, ei hiukkasia lämpötila vakio, paine vakio jolloin kaikki asennuspaikan häiriötekijät eivät todellakaan ole mukana siksi luotettavan tuloksen saamiseksi tarkistus tehtävä asennuspaikan mittaustasossa ja olosuhteissa 12

13 Vertailumenetelmät 1. Merkkiainemenetelmä kaasumaista radioaktiivista merkkiainetta syötetään pulssina prosessiin esim. ennen savukaasupuhallinta, jonka jälkeen sen kulkua seurataan kanava ulkopuolelta säteilyilmasimien avulla. Tilavuusvirtaus saadaan jakamalla säteilymittaustasojen välinen piipputilavuus mitatulla aikaerolla. Akkreditoituna kalibrointipalveluna saatavana. 2. Pitot-putkimenetelmä vertailumenetelmä, mutta kohteesta riippuen tarkkuus ei välttämättä riittävä mittausjärjestelmän kalibrointiin 3. Tase-laskenta vertailumenetelmä, joka riippuvainen laskennan syöttötietojen tarkkuudesta, eikä kohteesta riippuen välttämättä sovellu kalibrointiin 13

14 Vielä huomioitavaa päästöjen laskennassa Päästöjen laskentaproseduuri on hyvä tarkistaa asiaan perehtyneen osaajan toimesta Laskelmissa on huomioitava, että KAIKKI TULON TEKIJÄT OLTAVA SAMASSA OLOTILASSA tositilan pitoisuudet x tositilan tilavuusvirtaus kostea pitoisuus normitilassa x kostea tilavuusvirtaus normitilassa kuiva pitoisuus normitilassa x kuiva tilavuusvirtaus normitilassa 14

15