La strada verso l'efficienza ambientale
Perché monitorare gli ossidi di azoto (NOx)?
Gli ossidi di azoto (NOx) sono gas tossici, comunemente prodotti nei processi di combustione, e sono severamente regolati dalle autorità statali e federali per la protezione ambientale (EPA). Il superamento dei limiti ambientali stabiliti non solo compromette la salute e la sicurezza delle persone, ma può determinare la chiusura di un impianto da parte dei funzionari e/o pagamento di una multa per non conformità . Conoscere i livelli di NOx e la relazione con altri gas come gli idrocarburi (CxHy) nei processi di combustione garantisce un’equilibrata gestione della combustione, manutenzione, sicurezza ed efficienze ambientali. Le emissioni di NOx sono un indicatore importante per determinare se un sistema necessita di adeguamenti per la conformità dei parametri ambientali.
L'interazione tra NOx e idrocarburi (CxHy)
Il monitoraggio di tutti i gas coinvolti nella combustione, compresi NOx e CxHy, e la comprensione della loro relazione reciproca è fondamentale per le autorità di vigilanza per garantire che il loro impianto funzioni in modo efficiente, sicuro ed entro i limiti ambientali.
Una buona combustione si verifica quando tutti i fattori di combustione sono vicini all'ideale, consentendo un'efficienza di combustione ottimale. Durante una buona combustione, l'aria e il combustibile si combinano per formare acqua (H2O), anidride carbonica (CO2) e calore con emissioni di monossido di carbonio (CO) inferiori a 100 ppm. I livelli di NOx rientrano nei limiti stabiliti dall'EPA e avendo come obiettivo la massimizzazione dell’efficienza di combustione, raramente vi sono residui dei CxHy poiché il sistema li utilizza quasi sempre al 100%.
Tuttavia, in caso di malfunzionamento del bruciatore, i livelli di CxHy e CO spesso aumentano indicando una diminuzione dell'efficienza di combustione e della sicurezza in generale, aumentando al contempo i costi di esercizio.
Una soluzione veloce per risolvere questo problema è l'aumento dell'aria in eccesso nel processo di combustione, corregge il rapporto combustibile /aria e abbassa i livelli di CxHy e CO da non sicuri a sicuri, ma aumenta anche i livelli di NOx a livelli spesso superiori a quelli di legge.
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Tenori dei gas in una buona combustione e soluzioni per risolvere il malfunzionamento del bruciatore
Il diagramma seguente evidenzia l'interazione tra le sostanze contenute nei prodotti della combustione come CO2, NOx, O2 e CxHy in tre diversi scenari:
1) quando una caldaia ha una buona combustione
2) in caso di malfunzionamento del bruciatore
3) in caso di aumento dell’eccesso aria, come soluzione a breve termine, utilizzato per risolvere il malfunzionamento del bruciatore.
Massimizzare la combustione: monitoraggio dell'efficienza ambientale
La massima efficienza ambientale può essere definita come la massima prestazione energetica di un processo di combustione che funziona in sicurezza e nel rispetto delle normative regionali e statali stabilite secondo le linee guida del Clean Air Act e dell'Agenzia di Protezione Ambientale (EPA). La combustione di combustibili fossili rilascia composti tossici come CxHy, CO e NOx. Se le emissioni di gas dovessero superare i limiti di legge, le caldaie o interi impianti possono essere spenti fino a quando non viene rispettata la conformità , aumentando l'importanza del monitoraggio e della manutenzione periodica.
Per garantire che l'efficienza ambientale di una caldaia sia quasi ottimale e che il sistema sia sicuro, è importante:
1) Eseguire la manutenzione e le relative ispezioni di caldaie e bruciatori secondo le specifiche del produttore
2) Monitorare attentamente i gas associati alla combustione, compresa la quantità di O2 in eccesso necessaria per ottenere una buona combustione e i tenori di CO, CxHy e NOx nei fumi.
Il monitoraggio dell'efficienza di combustione è una pratica standard tra i professionisti. Tuttavia, la valutazione e il controllo dell'efficienza ambientale, deve tenere conto in modo più accurato dell'efficienza di manutenzione e della sicurezza di un sistema. La strumentazione studiata per affrontare questo importante parametro è indispensabile per il professionista che mira a garantire l'efficienza complessiva, i costi, la produttività e la conformità ambientale dei propri sistemi industriali.
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