Une usine de verre européenne a récemment mis en service une unité compacte système d'analyse des gaz de capture du carbone Ce projet de captage du carbone visait deux objectifs principaux. Premièrement, le client souhaitait comprendre la dynamique du processus de fusion du verre. Deuxièmement, l'usine avait besoin d'un système de surveillance en ligne et fiable de la pureté du CO₂ avant le traitement du carbone en aval.
Un système complet de capture du carbone comprend généralement trois sections principales :
- Capture du CO₂
- transport de CO₂
- utilisation ou stockage du CO₂
Parmi ces étapes, la capture est la plus délicate du processus. C'est là que le système d'analyse des gaz de capture du carbone joue un rôle crucial.
Au lieu de traiter la capture du carbone uniquement d'un point de vue théorique, cet article présentera un système réel d'analyse des gaz de capture du carbone personnalisé, utilisé dans une usine de verre industrielle.
Pourquoi l'industrie du verre a-t-elle besoin d'un système d'analyse des gaz de capture du carbone ?
Nous concevons le système d'analyse des gaz de capture du carbone Ce système de surveillance en ligne intégré mesure en continu la composition des gaz de combustion avant, pendant et après le processus de captage du carbone. Il permet aux opérateurs des verreries de comprendre en temps réel les conditions de fonctionnement au sein du flux de gaz de combustion et de maintenir une performance stable de captage du CO₂ malgré les variations de charge industrielle.
La fabrication du verre génère des gaz de combustion à haute température dont la concentration fluctue. La température du four, la qualité du combustible, l'efficacité de la combustion, le débit d'air et le rythme de production influent tous sur la composition de ces gaz. Sans surveillance continue, il est impossible d'évaluer précisément l'efficacité de la capture, la performance du solvant ou la pureté du CO₂. L'échantillonnage manuel traditionnel ne permet pas une visibilité continue du processus. Les opérateurs manquent souvent les variations rapides de concentration au sein du flux de gaz de combustion. Un système d'analyse de gaz en ligne dédié résout ce problème grâce à une mesure continue et un échantillonnage automatisé.
En pratique industrielle, le système d'analyse de gaz en ligne ne se contente pas de mesurer le CO₂. Il aide également les opérateurs à :
- optimiser les conditions de combustion
- réduire la dégradation du solvant
- détecter l'instabilité du processus
- protéger les équipements de purification en aval
- améliorer l'efficacité de la capture du carbone
- maintenir la fiabilité du système à long terme
Quels sont les composants gazeux qui nécessitent une surveillance continue dans un système d'analyse des gaz de capture du carbone ?
Les différents composants gazeux influencent directement la stabilité et l'efficacité du processus de capture du carbone. Chaque gaz requiert une technologie de mesure adaptée à sa plage de concentration, aux conditions de procédé et à sa résistance aux interférences. À titre d'exemple, les fours à verre libèrent d'importants volumes de CO₂, CO, SO₂ et NOx lors de la combustion. Ces gaz affectent directement l'efficacité de la capture du carbone et la qualité de la purification en aval.
Système d'analyse des gaz de capture du carbone Composants et technologies mesurés
| Composant gazeux | Plage de mesure | Technologie | Pourquoi ça compte |
| O₂ | 0 à 1000 XNUMX ppm | DPE | Détermine l'efficacité et la pureté de la capture |
| CO₂ | 0-100% | NDIR | Mesure la concentration et la pureté du CO₂ |
| CO | 0 à 100 XNUMX ppm | NDIR | Reflète une combustion incomplète |
| SO₂ | 0 à 50 XNUMX ppm | UV-DOAS | Peut endommager les solvants de capture du carbone |
| NON₂ | 0 à 100 XNUMX ppm | UV-DOAS | Impacts sur les systèmes de purification en aval |
La technologie NDIR est largement utilisée pour la mesure du CO₂ et du CO₂ en raison de sa grande stabilité et de sa forte résistance aux interférences industrielles. De plus, elle est particulièrement performante dans les environnements à forte humidité et à forte concentration de CO₂.
La technologie UV-DOAS offre une excellente capacité de détection des faibles concentrations de SO₂ et de NO₂. De plus, elle assure une forte immunité aux interférences de la poussière et de l'humidité dans les applications de traitement des gaz de combustion.
Pour la mesure de très faibles concentrations d'oxygène, le système utilise la technologie ECD pour surveiller les conditions de combustion et l'équilibre du processus avec une grande sensibilité.
Ensemble, ces technologies créent un système stable d'analyse des gaz de capture du carbone pour une exploitation à long terme de la capture du carbone.
Quels sont les principaux composants d'un système d'analyse des gaz de capture du carbone ?
Le personnalisé système d'analyse des gaz de capture du carbone Le système utilisé dans la verrerie comprend quatre sections principales. Chaque section remplit une fonction spécifique afin d'assurer une surveillance en ligne stable des gaz dans des conditions industrielles exigeantes.
1. Unité d'échantillonnage
L'unité d'échantillonnage est le point de départ de l'ensemble du système.
Il comprend:
- section de tuyau d'échantillonnage soudée pré-intégrée
- robinet à tournant sphérique
- raccords terminaux
- pipeline de transport d'échantillons
L'un des côtés de la section d'échantillonnage est soudé directement sur la conduite des gaz de combustion du procédé. L'autre côté est raccordé à la ligne d'échantillonnage chauffée qui alimente l'armoire d'analyse.
D'une part, cette conception permet de garantir une extraction de gaz représentative tout en minimisant les risques de fuite et de perte d'échantillons pendant le transport. D'autre part, dans les applications de capture du carbone à haute température, la stabilité de l'échantillonnage est cruciale car les caractéristiques des gaz de combustion peuvent fluctuer rapidement pendant le fonctionnement du four.
2. Unité de conditionnement de gaz échantillonnée
Les gaz de combustion bruts ne conviennent pas à une mesure directe par analyseur.
Pour garantir une surveillance en ligne stable, le système intègre :
- système de condenseur à deux étages
- unité de filtration de gaz
- Pompe d'échantillonnage Bühler
Le gaz échantillonné pénètre d'abord dans les condenseurs, où l'humidité et le condensat sont éliminés. Ensuite, il passe par plusieurs étapes de filtration pour éliminer les particules avant d'entrer dans les analyseurs de gaz.
Ce procédé de conditionnement protège les composants optiques sensibles et améliore la stabilité de l'analyseur de gaz lors d'un fonctionnement prolongé. Sans un conditionnement adéquat du gaz, des problèmes tels que la condensation, la contamination par la poussière et l'encrassement de la chambre optique peuvent rapidement affecter la précision des mesures.
3. Unité de commande automatique
L'ensemble du système d'analyse des gaz fonctionne automatiquement grâce à une plateforme de contrôle basée sur un automate programmable.
Les composants clés comprennent :
- Système de contrôle PLC Siemens
- relais intermédiaires
- des électrovannes sont installées à chaque point de contrôle du gaz.
L'automate programmable gère automatiquement l'échantillonnage des gaz, la commutation des vannes, le contrôle de l'état du système et la communication des signaux.
Cette conception automatique réduit les interventions manuelles et améliore la cohérence globale du système. Elle facilite également l'intégration aux systèmes de contrôle industriels modernes et aux plateformes de surveillance centralisées. Pour les grandes installations industrielles, le fonctionnement automatique contribue à maintenir des performances de mesure stables 24 h/24 et 7 j/7.
4. Unité d'analyse des gaz et de sortie des données
La section d'analyse des gaz et de traitement des données est l'élément central du système d'analyse des gaz de captage du carbone. Ce système utilise trois analyseurs de gaz de combustion en ligne présentant les caractéristiques suivantes : grande stabilité, faibles besoins de maintenance, capacité de mesure en continu et interface utilisateur conviviale.
Les analyseurs de gaz surveillent en continu les principaux composants gazeux présents dans le flux de gaz de combustion du four à verre et transmettent les données de mesure au système de contrôle de l'usine en temps réel.
Les analyseurs de gaz sont équipés de :
- Sortie analogique 4–20 mA
- communication série RS485
- Interface de communication RS232
- Écran LCD et écran tactile intégral
Grâce à des câbles de signalisation blindés, les données de concentration de gaz sont transmises directement à la salle de contrôle centrale du client pour : la surveillance centralisée, l'optimisation des procédés, l'analyse des tendances, la gestion des alarmes et l'archivage des données historiques. Les opérateurs peuvent ainsi réagir rapidement aux variations de procédé et garantir un fonctionnement stable de la capture du carbone sur de longs cycles de production.
Comment fonctionne le flux de travail du système d'analyse des gaz de capture du carbone ?
| NON. | Symbole | Nom | Fonction |
| 1 | SV1 | Électrovanne bidirectionnelle (normalement fermée) | Filtre à vidange |
| 2 | SV2 | Électrovanne à trois voies à deux positions | électrovanne de protection/ventilation |
| 3 | SV3 | Électrovanne bidirectionnelle (normalement fermée) | électrovanne de communication atmosphérique |
| 4 | V1 | vanne manuelle à deux positions et trois voies | Commutation échantillonnage/étalonnage |
| 5 | FT1 | Filtre primaire | Filtre de premier niveau |
| 6 | FT2 | Filtre de précision | Filtre secondaire |
| 7 | WBJ | Alarme d'humidité | Alarme d'humidité |
| 8 | POMPE | Pompe d'échantillonnage | Extraction de gaz d'échantillon |
| 9 | P | pompe péristaltique | Canalisation du condenseur |
| 10 | LJ | Débitmètre | court-circuit de contournement |
| 11 | CG | Condenseur | Condensation gazeuse de l'échantillon |
| 12 | TS | Pot en silicone à couleur changeante | Éliminer l'eau de l'échantillon de gaz |
| 13 | PSG | Égouttoir | Drainage |
| 14 | PQG | tuyau de gaz d'échappement | Échappement |
| 15 | SV11 | Électrovanne bidirectionnelle (normalement fermée) | Passage d'air comprimé |
| 16 | SV12 | Électrovanne bidirectionnelle (normalement fermée) | Échantillonnage de produits |
Le principe de fonctionnement d'un système d'analyse des gaz de capture du carbone Le processus commence par une extraction fiable des gaz de combustion. Une sonde d'échantillonnage, installée directement sur la conduite de procédé, prélève en continu les gaz de combustion du four ou de la cheminée. Ces gaz circulent ensuite dans la conduite d'échantillonnage chauffée jusqu'à l'armoire d'analyse des gaz. Toutefois, les gaz de combustion bruts ne peuvent pas être introduits directement dans les analyseurs. Les gaz de combustion industriels contiennent généralement une forte concentration d'humidité, de la condensation, de la poussière, des particules fines et des composants corrosifs.
Ces contaminants peuvent endommager les capteurs, contaminer les chambres optiques et réduire la stabilité des mesures. Pour résoudre ce problème, le système effectue plusieurs étapes de conditionnement des gaz avant l'analyse.
À l'intérieur de l'enceinte de l'analyseur, le gaz subit le processus suivant :
1. Condensation en deux étapes
La première étape consiste à éliminer l'humidité et le condensat liquide du gaz échantillonné. Cette étape protège les composants situés en aval et stabilise les conditions du gaz.
2. Filtration primaire
Les particules de poussière et les impuretés les plus grosses sont éliminées afin d'éviter toute contamination à l'intérieur du circuit de gaz.
3. Pompage d'échantillons de gaz
Une pompe d'échantillonnage Bühler assure un transport stable des gaz et maintient un débit d'échantillon constant vers les analyseurs.
4. Filtration de précision
Un filtre de haute précision élimine les particules supérieures à 1 μm avant que le gaz ne pénètre dans les analyseurs.
5. Analyse des gaz en ligne
Le gaz, une fois complètement conditionné, pénètre finalement dans les analyseurs de gaz de combustion en ligne pour une mesure continue.
Ce processus de conditionnement complet améliore considérablement la fiabilité des mesures à long terme tout en réduisant la fréquence de maintenance dans les environnements industriels difficiles.
Dans les projets concrets de captage du carbone, la stabilité des échantillons est souvent aussi importante que l'analyseur de gaz lui-même. De nombreuses mesures instables ne sont pas dues à une défaillance du capteur, mais à l'humidité, à l'accumulation de poussière ou à un traitement inadéquat du gaz au sein du système d'échantillonnage.
Conclusion
Le personnalisé système d'analyse des gaz de capture du carbone Cet article présente comment l'analyse des gaz en ligne peut soutenir les projets de captage du carbone dans des conditions industrielles difficiles, notamment en présence de températures élevées, d'humidité et de fumées chargées de poussières. De l'échantillonnage et du conditionnement des gaz à l'automatisation par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (NDIR), spectroscopie d'absorption atomique à ultraviolets (UV-DOAS), détection par capture d'électrons (ECD) et automate programmable (PLC), en passant par la centralisation des données, chaque composant du système influe directement sur la précision des mesures et la fiabilité du processus.
Si vous envisagez un projet de captage du carbone ou la modernisation d'une installation CCUS existante, le moment est venu d'évaluer vos capacités actuelles de surveillance des gaz. Des analyseurs de gaz obsolètes, des systèmes d'échantillonnage instables ou des mesures de gaz incomplètes peuvent limiter les performances globales de captage.
Une meilleure analyse des gaz permet d'obtenir de meilleurs résultats en matière de capture du carbone.
FAQ:
1 : Qu'est-ce qu'un système d'analyse des gaz de capture du carbone ?
A système d'analyse des gaz de capture du carbone Il s'agit d'un système de surveillance en ligne permettant de mesurer en continu la composition des gaz de combustion lors du processus de capture du carbone. Il analyse généralement des gaz tels que le CO₂, l'O₂, le CO, le SO₂ et les NOx afin d'aider les opérateurs à contrôler l'efficacité de la capture, à optimiser les conditions de traitement et à garantir le bon fonctionnement du système. Ce système comprend généralement un dispositif d'échantillonnage des gaz, un système de conditionnement des échantillons, des analyseurs, un automate programmable (PLC) et des unités de communication de données.
2 : Pourquoi le contrôle de la pureté du CO₂ est-il important dans la capture du carbone ?
La pureté du CO₂ influe directement sur la sécurité des pipelines, les performances du solvant, son utilisation en aval et la conformité réglementaire. Les impuretés telles que les SOx, les NOx, l'humidité, les hydrocarbures ou l'oxygène peuvent provoquer de la corrosion, réduire la qualité du stockage et endommager les équipements. Un contrôle continu de la pureté du CO₂ permet aux opérateurs de maintenir des performances de capture stables et de respecter les spécifications de transport et de stockage.
3 : Quelles technologies d'analyse de gaz sont utilisées dans les systèmes de capture du carbone ?
Plusieurs technologies d'analyse sont couramment utilisées dans les applications de capture du carbone :
- NDIR pour la mesure du CO₂ et du CO
- Surveillance par UV-DOAS du SO₂ et du NO₂
- ECD pour l'analyse de l'O₂ à faible niveau
- FTIR pour la surveillance des impuretés multicomposantes
- Chromatographie en phase gazeuse (GC) pour l'analyse détaillée de la composition des gaz
La technologie sélectionnée dépend de la composition du gaz, de la plage de mesure, du temps de réponse et des conditions de traitement.
4 : Quels gaz doivent être surveillés dans les applications de capture du carbone ?
Les gaz les plus fréquemment surveillés sont les suivants :
- CO₂ pour l'efficacité et la pureté de la capture
- O₂ pour l'optimisation de la combustion et la détection des fuites
- CO pour les performances de combustion
- SO₂ et NOx pour la protection des solvants et le contrôle des émissions
- Humidité et impuretés à l'état de traces pour la sécurité des pipelines et la prévention de la corrosion
Différentes industries peuvent également surveiller le CH₄, le H₂S, le NH₃ ou les hydrocarbures en fonction de la conception du procédé.
5 : Les systèmes d'analyse des gaz de capture du carbone peuvent-ils fonctionner dans des environnements à haute température ?
Oui. Industriel systèmes d'analyse des gaz de capture du carbone Ces systèmes sont conçus pour résister aux conditions d'utilisation difficiles, notamment aux applications avec des gaz de combustion à haute température. Ils utilisent généralement des sondes de prélèvement chauffées, des condenseurs, des filtres et des unités de conditionnement d'échantillons afin de réduire la température des gaz et d'éliminer l'humidité ou la poussière avant leur entrée dans l'analyseur. Un conditionnement adéquat des échantillons est essentiel pour garantir la stabilité des mesures à long terme.
6 : Pourquoi la surveillance du SO₂ et du NO₂ est-elle importante dans les processus de capture du carbone ?
Le SO₂ et le NO₂ peuvent affecter considérablement l'efficacité de la capture du carbone. Ces gaz acides peuvent réagir avec les solvants de capture, accroître le risque de corrosion, réduire les performances de l'absorbeur et contaminer les flux de CO₂ capturé. Une surveillance continue permet aux opérateurs de protéger les équipements en aval, de maintenir la stabilité des solvants et d'améliorer la fiabilité globale du procédé.
