MISURA
approfondimenti
Luglio/Agosto 2014
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Automazione e Strumentazione
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(min. 5 secondi) anche in alta temperatura (max
1500 °C), come ad esempio più vicino alla zona
di combustione. Questo vantaggio permette alla
misura di concentrazione di essere usata diretta-
mente nell’anello di controllo; ciò ha fatto si che
l’analizzatore TDLS200 sia stato rapidamente
introdotto in vari settori come quelli
petrolchi-
mico, chimico e delle acciaierie
, consentendo di
ottenere sempre un miglioramento nel controllo
del forno.
Selezionando la lunghezza d’onda adatta per
lo spettro di assorbimento del gas da misurare,
vari tipi di componenti sono individuabili
. La
υ
figura 5
mostra un esempio di utilizzo dell’a-
nalizzatore TDLS200 per misurare la concentra-
zione di O
2
e CO in un forno di combustione. Il
trend di
υ
figura 6
mostra la misurazione simul-
tanea di O
2
e concentrazione di CO mentre gra-
dualmente viene ridotta la quantità di aria che
alimenta il bruciatore. La generazione di CO ini-
zia alla concentrazione del 2% circa di O
2
e poi
aumenta drasticamente in pochi minuti, con con-
seguente combustione incompleta; indi, introdu-
cendo aria per evitare la combustione incompleta,
la concentrazione di O
2
rapidamente aumenta e
la concentrazione di CO diminuisce, con conse-
guente ritorno a combustione completa.
La concentrazione di CO nella zona di combu-
stione ottimale (avente la massima efficienza di
calore per unità di combustibile) è di circa 200
ppm indipendentemente dal tipo di combustibile
e dispositivi. Tuttavia, il CO aumenta molto rapi-
damente pertanto il sistema di controllo deve con-
trollare la concentrazione di CO in tempo reale e
mantenerla costante a livello relativamente basso.
Poiché, misurando meno ossigeno, il control-
lore aria/combustibile richiede meno carburante
necessario per generare la stessa quantità di ener-
gia, la diminuzione della concentrazione di O2 nel
gas di scarico ha un
effetto economico diretto
:
- riducendo l’eccesso di O
2
si può dunque rispar-
miare combustibile mantenendo costante la
temperatura del forno; una riduzione dello
0,5% nel forno di riscaldamento di un normale
topper può consentire un risparmio di carbu-
rante di circa 240 kl.
- riducendo la quantità di combustibile utiliz-
zato, anche le emissioni di CO
2
possono essere
ridotte: l’emissione di carbonio per un kl di olio
combustibile è di circa tre tonnellate, pertanto
le emissioni di CO
2
possono essere ridotte di
720 tonnellate all’anno.
- mantenere bassi gli NO
x
nel bruciatore aiuta ad
ottenere una distribuzione uniforme della tem-
peratura all’interno del forno, migliorando così
ulteriormente l’efficienza termica.
Infine, poiché l’analizzatore TDLS200 monitora
la concentrazione di CO e/o CH
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in tempo quasi
reale, rilevando così la generazione di gas tossici
per combustione incompleta, esso può essere
impiegato anche nelle logiche di sicurezza del
BMS (realizzabile attraverso i controllori Yoko-
gawa ProsafeRS), ad esempio tenendo conto di
una misura di CO in una delle SIF per l’arresto
del bruciatore.
Conclusioni
L’analizzatore TDLS200 consente la misura-
zione accurata, robusta e real-time delle con-
centrazioni di CO e O
2
nei forni industriali; ha
le interfacce Ethernet e USB, senza rinunciare
al pratico pannello LCD locale, che ne consen-
tono un uso particolarmente semplice e pratico.
Per questo, e grazie alla ridotta manutenzione che
richiede, esso sta attirando notevole attenzione
nel mondo petrolchimico e dovunque sia impor-
tante migliorare le prestazioni nel controllo della
combustione.
Riferimenti
[1]
Y. Yuki, A. Murata, “Optimum Combustion
Control by TDLS200 Tunable Diode Laser Gas
Analyzer”,
Yokogawa Technical Report
, Vol. 53,
n. 1, 2010.
[2]
M. Veronesi, A. Visioli, “A Ratio Control
Architecture for Set-point Following and Load
Disturbance Rejection”,
7th International Sym-
posium and Dynamics and Control of Process
Systems
, Cambridge (USA), 2004.
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Figura 6 - Misurazione simultanea
di O2 e CO mentre viene ridotta
la quantità di aria che alimenta il
bruciatore.
Figura 5 - L’analizzatore TDLS200
misura la concentrazione di O2 e CO
in un forno di combustione
