지속적인 배출량 모니터링 시스템

Continuous emissions monitoring system

지속적인 배출 모니터링 시스템(CEMS)은 산업 공정에서 연소로 인한 배출 가스 흐름을 감시하는 도구로 사용된다. CEMS는 산업 환경에서 연소 제어를 위한 정보를 제공하기 위해 산소, 일산화탄소 및 이산화탄소에 대한 연도 가스를 측정할 수 있다.[1] [2]그것들은 또한 미국 환경 보호청의 산성비 프로그램,[3] 다른 미국 연방 배출 프로그램 또는 주정부의 허용 배출 표준을 준수하기 위한 수단으로 사용된다. CEMS는 일반적으로 스트림 내의 가스 농도를 측정하는 분석기, 해당 가스 스트림의 샘플을 분석기로 보내는 장비, 원격인 경우 검체 가스를 검사기로 조절하는 장비, PLC에 의해 제어될 수 있는 밸브로 공압 배관 및 물 및 기타 구성요소를 제거하여 검체 가스를 조절하는 장비로 구성된다. 검체 가스를 검체 분석기로부터 왕복하는 경로, 검체 라인에 교정 가스를 주입할 수 있는 교정 및 유지관리 시스템, 각 데이터 포인트를 수집하고 저장하며 총 질량 배출을 얻기 위해 필요한 계산을 수행할 수 있는 데이터 획득 및 취급 시스템(DAHS)을 말한다. CEMS는 측정하는 과정이 켜져 있지 않더라도 항상 작동한다. 이들은 프로세스 모니터링 및/또는 컴플라이언스 목적을 위해 배출물 데이터를 지속적으로 수집, 기록 및 보고할 수 있다.

표준 CEM 시스템은 모니터링되는 파라미터를 반영하는 샘플 프로브, 필터, 샘플 라인(우편), 가스 조절 시스템, 보정 가스 시스템 및 일련의 가스 분석기로 구성된다. 대표적인 감시 배출물로는 아황산가스, 질소산화물, 일산화탄소, 이산화탄소, 염화수소, 공기중 입자 물질, 수은, 휘발성 유기화합물, 산소 등이 있다. CEM 시스템은 또한 공기 흐름, 연도 가스 불투명도 및 습기를 측정할 수 있다. 미립자 물질을 측정하는 모니터링 시스템을 PEMS라고 한다.

미국의 경우, EPA는 데이터를 수집하고 보고하기 위한 데이터 획득 및 처리 시스템을 요구한다. 농도 측정은 유량 측정을 포함하면 질량/시간으로 변환할 수 있다. 측정되는 기체의 유형과 필요한 계산은 선원 유형에 따라 달라지며 각 선원 유형은 40 CFR 파트 60과 파트 75에 따라 자체 하위 파트를 갖는다.[4] SO
2 배출량은 SO
2 오염물질 농도 모니터와 체적 흐름 모니터를 모두 사용하여 시간당 파운드로 측정한다. NO의x 경우 NOx 오염 물질 농도 모니터와 희석 가스 모니터는 모두 부피 당 무게 또는 열 값 당 무게(예: lbs/백만 Btu, lbs/ft3, kg/kWh 또는 kg/m3)의 배출 속도를 결정하는 데 사용된다. 소스 유형에 따라 불투명도 측정이 필요할 때도 있다. CO2
 측정은 때때로 요구 사항이지만, 모니터링되는 경우 CO2
 또는 산소 모니터와 유량 모니터를 사용해야 한다. DAHS는 일반적으로 1분 간격으로 데이터를 수집, 기록 및 저장할 수 있어야 한다. 규정 준수를 위해,공정이진행되지 않은 경우에도 DAHS는 감성작동해야 한다 연속. 유효한 측정을 위해 DAHS는 4/4분기 중 3분 동안 15분마다 최소 1회의 판독값을 기록해야 한다. 그런 다음 판독치는 매시간 평균을 낸다.[5]

작전

작은 연도 가스 샘플은 펌프에 의해 샘플 프로브를 통해 CEM 시스템으로 추출된다. 화석연료를 연소시키는 시설은 종종 희석-추출 탐침을 사용하여 깨끗하고 건조한 공기로 샘플을 일반적으로 50:1 대 200:1의 비율로 희석하지만 보통 100:1의 비율로 희석한다. 희석 작용은 순수한 연도 가스가 뜨겁고 습하며 일부 오염물질과 함께 끈적거릴 수 있기 때문에 사용된다. 적절한 비율로 희석된 샘플은 샘플 라인(일반적으로 탯줄)을 통해 개별 분석기가 샘플을 추출할 수 있는 다지관으로 운반된다. 가스 분석기는 농도를 정확하게 측정하기 위해 다양한 기법을 사용한다. 일반적으로 사용되는 기법으로는 적외선과 자외선 흡착, 화학적 발광, 형광 및 베타선 흡수 등이 있다. 분석 후, 기체는 분석기를 문 밖으로 배출되는 모든 분석기로 공통 다지관으로 배출한다. 데이터 수집 및 처리 시스템(DAHS)은 각 분석기로부터 신호 출력을 수신하여 배출량 데이터를 수집하고 기록한다.[6]

방출률이 낮은 산업원과 유틸리티 선원에 사용되는 또 다른 샘플 추출 방법은 일반적으로 "건식 추출물", "온열 건조" 추출물 또는 "직접" CEMS로 불린다. 샘플은 희석되지 않고 고온에서 가열된 샘플 라인을 따라 샘플 컨디셔닝 유닛으로 운반된다. 표본은 입자 제거를 위해 여과하고, 보통 냉각기로 건조시켜 습기를 제거한다. 일단 조건화되면 샘플은 샘플링 매니폴드로 들어가 다양한 가스 분석기(일반적으로
NO x와 O(그리고2 때로는 CO))에 의해 천연가스나 디젤을 구동하는 연소 터빈과 엔진의 측정된다. X
 분석기는 일반적으로 화학 발광을 사용하여 작동하지 않는다. O는2 O를2 끌어당기는 자기장을 분석하여 농도를 측정한다. O는2 분석기 내에서 매달린 거울의 움직임을 유발하여 그 거울에 의해 반사되는 빛의 양을 광전지로 변화시킨다. 거울을 다시 중앙으로 이동시키는 데 필요한 전류의 양은2 O 농도에 비례한다. 필요한 계산을 수행하려면 샘플에서 산소 %를 측정할 수 있는 능력이 필요하다.

품질보증

시스템의 정확성은 몇 가지 방법으로 증명된다. 검체 탐침에 인증된 가스 농도를 매일 도입하여 내부 품질 보증 검사를 실시한다. 그런 다음 CEMS 측정값을 알려진 농도와 비교하여 보정 오류 백분율에 도달한다. 제로 가스 판독값도 취하여 비교한다. 교정 오차 %가 5일 연속 성능 규격의 2배를 초과하거나 24시간 이내에 성능 규격의 4배를 초과하는 경우, CEMS는 통제 불능으로 간주된다. 즉, 데이터가 통제 불능 상태가 될 때까지 데이터를 정확하게 신뢰할 수 없다는 뜻이다. 데이터 대체는 통제 불능 기간 동안 사용될 것이다. 데이터 대체 방법은 일반적으로 유리하지 않기 때문에 가능한 한 빨리 CEMS를 다시 제어하는 것이 중요하다.

또한 EPA는 가스를 희석하여 교정 표준을 생성하는 연속 방출 모니터링 보정 시스템의 사용을 허용한다.[7] 분석기 측정값은 일정 비율까지 정확해야 한다. 정확도는 다를 수 있지만 대부분 2.5%에서 5% 사이로 떨어진다. 산성비 프로그램의 영향을 받는 발전소에서는 시스템의 연간(또는 2년) 인증이 독립 회사에 의해 수행되어야 한다. 회사는 공장 CEMS와 병렬로 배출량 데이터를 수집하기 위해 임시로 독립적인 CEM 시스템을 갖추게 될 것이다. 이 시험을 RATA(상대 정확도 시험 감사)라고 한다.

미국에서는 장비에 대한 주기적인 평가가 보고되고 기록되어야 한다.[5] 여기에는 일일 교정 오류 시험, 유량 모니터에 대한 일일 간섭 시험, 반기(또는 연간) RATA 및 바이어스 시험이 포함된다.[8] CEMS 장비는 비싸고 항상 시설이 적당한 것은 아니다. 이 경우 시설은 배출 지점에 비 EPA 준수 분석 장비를 설치하게 된다. 장비 평가를 위해 매년 1회 모바일 CEMS 업체가 준수 장비로 배출량을 측정한다. 그런 다음 결과를 비호환 분석기 시스템과 비교한다.[9]

참조

  1. ^ The Babcock & Wilcox Company (2005). Steam: its generation and use. The Babcock & Wilcox Company. pp. 36–5. ISBN 0-9634570-1-2.
  2. ^ [Jahnke, James] Company (2001). Continuous Emissions Monitoring Systems:2nd Edition. Wiley. ISBN 978-0471292272.
  3. ^ 미국 연방 규정 법규 40부, 60부, 63부, 72부 및 75부
  4. ^ https://www.ecfr.gov/cgi-bin/retrieveECFR?gp=&SID=1134dfa8ef4327a6889f0bd9c267b205&mc=true&n=pt40.7.60&r=PART&ty=HTML
  5. ^ a b "Continuous Emissions Monitoring Fact Sheet". US EPA. Archived from the original on February 11, 2009.
  6. ^ "Tier 2 Generation Capital Projects". www.pnm.com. Retrieved 23 February 2016.
  7. ^ "EPA Gasous Calibration Standards의 검사 및 인증을 위한 추적성 프로토콜, "EPA-600/R93/224. 1993년 9월 개정.
  8. ^ "Specifications and Test Procedures for Total Hydrocarbon Continuous Monitoring Systems in Stationary Sources" (PDF). www3.epa.gov. Retrieved 23 February 2016.
  9. ^ "Flue Gas & Emissions Analyzers Nova Gas". Nova Gas. Retrieved 2016-02-23.