Gasanalyselösungen für die Stromerzeugung
CEMS für die Verbrennung von Kohle, Gas, Biomasse und Abfällen zur Energiegewinnung – NOₓ, SO₂, O₂, CO / CO₂, NH₃-Schlupf sowie Reinheit wasserstoffgekühlter Generatoren.
Primäre Ansprechpartner: Umwelt- / CEMS-Ingenieure + Verbrennungs- / Leistungsingenieure + Kraftwerkschemiker
Wie Einkäufer in der Stromerzeugung Gasanalytik beurteilen
Einkäufer in der Stromerzeugung müssen sowohl die Verbrennungsregelung als auch die Einhaltung der Emissionsvorschriften berücksichtigen. In einem typischen Kraftwerkspark erfasst ein CEMS am Kesselaustritt NOₓ / SO₂ / O₂ / CO, ein Messkanal überwacht den Ammoniakschlupf nach der SCR, und bei H₂-gekühlten Generatoren kommt ein Kreislauf zur Überwachung der Wasserstoffreinheit hinzu. GESHINE deckt diese Aufgaben mit sofort lieferbaren CEMS-Plattformen (ZS-CEMS-200 sowie der Kombination ZS6200-SO2 / ZS6100-NOx aus UVF und CLD), Gasanalysatoren für Prozess-O₂ und NH₃ sowie einem TCD-Prozessgasanalysator für Wasserstoff ab. Ergänzt wird das Angebot durch eine Produktfamilie zur Messgasentnahme und -aufbereitung für beheizte Anwendungen mit feuchtem Abgas.
Herausforderungen der Branche
- Kontinuierliche Erfassung von NOₓ / SO₂ / O₂ / CO am Kesselaustritt gemäß 40 CFR Part 60 Appendix F, EU IED BAT-AEL und China GB 13223 – instrumentelle Referenzmessverfahren in RATA-Qualität sind erforderlich
- Messung des Ammoniakschlupfs nach SCR / SNCR im ppm-Bereich zur Regelung der Einspritzung im geschlossenen Regelkreis, ohne den NOₓ-CEMS-Messkanal zu beeinflussen
- SO₂-Messung am Austritt der Nass-REA ohne Trocknung des Messgasstroms – einfachem NDIR fehlt es an der erforderlichen Störkomponentenunterdrückung; UVF / UV-DOAS bieten hier Vorteile
- Überwachung der Reinheit wasserstoffgekühlter Turbinengeneratoren: H₂ als Hauptkomponente in %vol sowie CO₂ / N₂ als Sperrgase, um Lichtbogenbildung und Gehäuseschäden zu verhindern
- Überwachung des Verbrennungsluft-Brennstoff-Verhältnisses und des Kesselwirkungsgrads anhand des Restsauerstoffs und der CO-Regelung im Rauchgaskanal
- Bestimmung der CO₂- / O₂-Zusammensetzung bei Luftvorwärmer-Leckagen und im Economizer-Bereich zur Optimierung des Wärmeverbrauchs
Wichtige Gase in der Stromerzeugung
Wählen Sie ein Gas aus, um die Gasanalysatorfamilie, die verfügbaren Technologien und den Auswahlleitfaden für dieses Messziel anzuzeigen.
NOₓ
Stickoxide
Wichtigste regulierte Emission aus allen fossil befeuerten Kraftwerken – CLD ist das Referenzmessverfahren nach EPA Method 7E; UV-DOAS eignet sich für kombinierte NO₂- / SO₂-Mehrgasmessungen.
Gasanalysatoren für SO₂ / NOₓ ansehenSO₂
Schwefeldioxid
Vorherrschende Emission in Kohle- und Schwerölkraftwerken; UVF ist das Referenzmessverfahren nach EPA Method 6C. UV-DOAS eignet sich für den Austritt der Nass-REA, wenn eine Trocknung unerwünscht ist.
Gasanalysatoren für SO₂ / NOₓ ansehenO₂
Sauerstoff
Regelung des Verbrennungsluft-Brennstoff-Verhältnisses und Korrektur des CEMS-Verdünnungsgases im Rauchgas – die Richtigkeit paramagnetischer oder Zirkonoxid-Messungen setzt der Brennereinstellung Grenzen.
Sauerstoffanalysatoren ansehenCO
Kohlenmonoxid
Signal zur Beurteilung der Verbrennungsqualität und des Kesselwirkungsgrads sowie in vielen Regelwerken ein regulierter CEMS-Messkanal – NDIR ist die Standardtechnologie.
CO- / CO₂-Gasanalysatoren ansehenCO₂
Kohlendioxid
Treibhausgas-MRV gemäß 40 CFR Part 98 / EU ETS sowie Korrektur des CEMS-Verdünnungsgases gemäß Part 75.
CO- / CO₂-Gasanalysatoren ansehenNH₃
Ammoniakschlupf
Schlupf nach SCR / SNCR im Sub-ppm- bis niedrigen ppm-Bereich – sowohl TDLAS im nahen Infrarot in situ als auch extraktives UV-DOAS-CEMS kommen zum Einsatz.
Ammoniak-Gasanalysatoren ansehenH₂
Wasserstoff
Stator-Kühlung von Turbinengeneratoren mit 98–99 %vol H₂ – die TCD-Messung der Prozessgasreinheit und die Sicherheitserfassung mit katalytischer Perle bei %LEL sind getrennte Aufgaben.
Wasserstoff-Gasanalysatoren ansehenArtikelnummern für die Stromerzeugung
Häufig für Anwendungen in der Stromerzeugung ausgewählte Gasanalysatoren – abgestimmt auf die für diese Branche typischen Gase, Prozessbedingungen und Konformitätsziele.
ZS-CEMS-200CEMS-Gasanalysator ZS-CEMS-200 für SO₂ / NOₓ
UV-DOAS-Emissionsanalysator zur kontinuierlichen Messung von SO₂ und NOₓ.
Rackmontiertes CEMS mit UV-DOAS für SO₂ / NO₂ und Chemilumineszenz für NO – der Standard-Mehrgasanalysator am Abgas von Kessel-CEMS.
ZS6200-SO2 / ZS6100-NOxProzessgasanalysatoren ZS6200-SO2 / ZS6100-NOx für SO₂ / NOₓ
UV-Fluoreszenz-Prozessgasanalysator zur Echtzeitregelung von SO₂ und NOₓ.
Referenzmessplattform mit UV-Fluoreszenz für SO₂ und Chemilumineszenz für NOₓ zur Emissionserfassung stationärer Quellen nach EPA Method 6C / 7E.
ZS8100-O2Prozess-Sauerstoffanalysator ZS8100-O2
Richtigkeit mit hoher Genauigkeit bei der paramagnetischen O₂-Messung zur Prozessoptimierung.
Paramagnetische / Zirkonoxid-Prozessmessung von O₂ zur Optimierung der Verbrennung, Erkennung von Luftvorwärmer-Leckagen und Korrektur des CEMS-Verdünnungsgases.
ZS8100-NH3Prozess-Ammoniak-Gasanalysator
TDLAS-Gasanalysator für Ammoniakschlupf zur Optimierung von SCR / SNCR und Emissionsregelung.
TDLAS-Gasanalysator für Ammoniakschlupf zur Regelung im geschlossenen Regelkreis nach SCR / SNCR im ppm-Bereich.
ZS6500-N2OProzess-Lachgasanalysator ZS6500-N2O
GFC-Infrarot-Gasanalysator für Lachgas zur Minderung von Abgasen aus der Salpetersäureproduktion, für Treibhausgas-CEMS, ESG-Klimabilanzen und die Qualitätssicherung von medizinischem Sauerstoff.
GFC-Infrarotmessung von N₂O für Treibhausgas-MRV-Messstationen gemäß 40 CFR Part 98 / EU ETS MRV 2018/2066.
ZS6300-H2Prozess-Wasserstoffanalysator ZS6300-H2
TCD-Wasserstoffanalysator auf Basis der Wärmeleitfähigkeit zur Messung der Reinheit von Prozessgasen als Hauptkomponente in %vol – für Reformer, Luftzerlegungsanlagen, Zellgas aus der Chloralkali-Elektrolyse und die Kühlung von Turbinengeneratoren.
TCD-Wasserstoffanalysator auf Basis der Wärmeleitfähigkeit zur Überwachung der Reinheit von H₂ als Hauptkomponente in %vol bei wasserstoffgekühlten Turbinengeneratoren.
Regelwerk für die Stromerzeugung
Normen, die üblicherweise die Überwachungsspezifikationen für die Stromerzeugung bestimmen. Zertifizierungsangaben zu den einzelnen Artikeln finden Sie auf den jeweiligen Produktseiten.
- US EPA 40 CFR Part 60 Appendix F – Leistungsspezifikationen für CEMS stationärer Quellen (PS-2, PS-3, PS-4)
- US EPA 40 CFR Part 75 – kontinuierliche Emissionsüberwachung im Rahmen des Acid Rain Program
- US EPA 40 CFR Part 98 Subpart V – verpflichtende Treibhausgasberichterstattung (Stromerzeugung)
- EU 2010/75/EU (Industrieemissionsrichtlinie, IED) – BAT-AEL für Großfeuerungsanlagen
- EN 14181 QAL1 / QAL2 / QAL3 – Qualitätssicherung kontinuierlicher Emissionsmesssysteme
- EN 15267 – Typzulassung für CEMS
- China GB 13223 – Emissionsnorm für Wärmekraftwerke
Praxiserfahrungen aus der Stromerzeugung
Beispiele für Installationen und typische Messprofile aus dem Kraftwerksbetrieb.
Kohlekraftwerk – Überwachung des SCR-Ammoniakschlupfs in einem Kraftwerkspark mit mehreren Kesseln
Ein typisches Upgrade von der Ammoniakschlupf-Probenahme an einem Punkt auf eine TDLAS-Mehrpunktüberwachung über den gesamten Querschnitt an Kohlekesseln mit SCR – zur Verringerung der überhöhten Harnstoffdosierung und Vermeidung von Ablagerungen aus (NH₄)₂SO₄ im Luftvorwärmer.
Herausforderung
Bei Kohlekesseln mit SCR-DeNOx erfasst eine NH₃-Schlupfmessung an nur einem Punkt die ungleichmäßige Ammoniakverteilung über den Kanalquerschnitt nicht. Die Harnstoffeinspritzung lässt sich dadurch nicht präzise im geschlossenen Regelkreis steuern. So drohen auf der einen Seite NOₓ-Grenzwertüberschreitungen, während auf der anderen Seite zu viel dosiert wird. Überschüssiges Ammoniak reagiert mit verbleibendem SO₃ zu Ammoniumhydrogensulfat, das den Luftvorwärmer verschmutzt und wiederkehrende hohe Wartungskosten verursacht.
Lösung
- Probenahmesonden mit gleicher Flächengewichtung über den gesamten Rauchgasquerschnitt installiert, um den tatsächlichen NH₃-Gradienten zu erfassen
- TDLAS-Laser-Gasanalysator (ZS8100-NH3-Klasse) mit einer Richtigkeit von 0,1 ppm – die Absorptionslinie im nahen Infrarot bleibt auch bei hoher Staubbeladung und feuchtem Rauchgas stabil
- Temperaturgeführte, beheizte Probenahmeleitung für 300–500 °C, kombiniert mit mehrstufiger Partikelfiltration, um Adsorptionsverluste zwischen Sonde und Gasanalysator zu verhindern
- Fernwartungsplattform mit automatischer Rückspülung der Leitung, Störungsalarmen und Trendanalysen, angebunden an das Kessel-DCS zur Regelung der Harnstoffeinspritzung im geschlossenen Regelkreis
Ergebnis
- NH₃-Schlupf im gesamten Kesselverbund stabil im niedrigen einstelligen ppm-Bereich gehalten
- NOₓ-Konzentration im Abgas mit deutlichem Sicherheitsabstand unter dem örtlichen Emissionsgrenzwert gehalten
- Deutlich geringerer jährlicher Ammoniakverbrauch, da die Dosierung dem tatsächlichen Schlupfgradienten folgt
- Verschmutzung des Luftvorwärmers beseitigt und damit auch der Wartungsaufwand reduziert
- Kontinuierlicher Betrieb mit hoher Datenverfügbarkeit, ausgelegt für eine Vor-Ort-Verifizierung durch die Aufsichtsbehörde
Querverweise zum Hauptkatalog
Entdecken Sie das umfassendere GESHINE-Sortiment nach Gasart oder Messtechnologie.
Gaskategorien
Benötigen Sie technische Unterstützung für dieses Projekt?
Neben der Auswahl des Gasanalysators unterstützt GESHINE Sie bei der Systemauslegung, der Umsetzung vor Ort und dem Service über den gesamten Lebenszyklus solcher Installationen.
FAQ zur Gasanalytik in der Stromerzeugung
Häufige Fragen bei Beschaffung und Spezifikation in dieser Branche.
Welche CEMS-Technologiekombination sollte ich für einen Kohlekessel spezifizieren?
Die meisten modernen CEMS-Racks für Kohlekessel kombinieren UV-DOAS (SO₂ / NO₂ am Austritt der Nass-REA ohne Trocknung) mit Chemilumineszenz (CLD für NO als Referenzmessung in RATA-Qualität nach Method 7E). Hinzu kommen ein paramagnetischer / Zirkonoxid-O₂-Messkanal zur Korrektur des Verdünnungsgases und ein NDIR-Messkanal für CO / CO₂ zur Beurteilung der Verbrennungsqualität und Treibhausgasberichterstattung. ZS-CEMS-200 ist die sofort lieferbare kombinierte Plattform. Für Kraftwerke, die keine UV-DOAS-Mehrgasmessung benötigen, ist die Kombination aus UVF-Gasanalysator ZS6200-SO2 und CLD-Gasanalysator ZS6100-NOx eine Alternative.
Wie lässt sich Ammoniakschlupf messen, ohne den NOₓ-CEMS-Messkanal zu beeinflussen?
Bei modernen Kraftwerken sollte die Messung des Ammoniakschlupfs physisch vom NOₓ-Referenzmesskanal getrennt sein. TDLAS-Gasanalysatoren für NH₃ (im nahen Infrarot in situ oder extraktiv) bieten eine Empfindlichkeit im Sub-ppm-Bereich, ohne die Verzerrung durch einen Molybdänkonverter, die Messaufbauten mit zwei CLD-Messverfahren erschwert. In kombinierten extraktiven CEMS-Racks erfasst UV-DOAS SO₂ / NO₂ / NH₃ gleichzeitig mit einem optischen Messkopf – eine Mehrgaslösung, wenn das Projekt ohnehin UV-DOAS nutzt.
Warum wird die Wasserstoffreinheit bei Turbinengeneratoren überwacht, und in welchem Messbereich?
Große Turbinengeneratoren verwenden Wasserstoff als internes Kühlmedium, da die Wärmeleitfähigkeit von H₂ siebenmal höher ist als die von Luft. Das Gehäuse wird bei 30–60 psig H₂ mit einer Reinheit von 98–99 %vol beaufschlagt. Unter ≈95 %vol sinkt die Kühlleistung, und das H₂-Luft-Gemisch nähert sich der unteren Explosionsgrenze. TCD-Gasanalysatoren auf Basis der Wärmeleitfähigkeit (ZS6300-H2-Klasse) liefern kontinuierlich Messwerte für die Hauptkomponente in %vol. Detektoren mit katalytischer Perle übernehmen die separate Sicherheitsmessung der unteren Explosionsgrenze und sind kein Ersatz dafür.
Welche Anforderungen gelten für die Einhaltung der Treibhausgas-MRV-Vorschriften in einem Kraftwerk?
In den USA schreibt 40 CFR Part 98 Subpart V eine kontinuierliche CO₂-Berichterstattung vor, die an die Brennstoff- und Wärmeverbrauchsaufzeichnungen gemäß Part 75 gekoppelt ist. Größere Anlagen melden je nach Brennstoff auch N₂O und CH₄. In der EU regelt Regulation 2018/2066 das EU-ETS-MRV mit Qualitätssicherungsanforderungen nach QAL1 / QAL2 / QAL3 gemäß EN 14181. In der Projektspezifikation sollten die erforderlichen Typzulassungen (MCERTS, PS-3, PS-18, sofern anwendbar) ausdrücklich festgelegt werden, statt sich auf Werbeaussagen des Anbieters zu verlassen.
Welche GESHINE-Produkte sind bereits lieferbar und welche kommen für Anwendungen in der Stromerzeugung infrage?
Sofort lieferbar sind die Modelle ZS-CEMS-200, die Kombination aus ZS6200-SO2 / ZS6100-NOx mit UVF + CLD sowie ZS8100-O2 und ZS8100-NH3, alle bereit für den Einsatz in Projekten. ZS6500-N2O (GFC IR) und ZS6300-H2 (TCD) stehen für die technische Projektplanung zur Verfügung; der endgültige Zertifizierungsumfang wird für jedes Projekt bestätigt.
Ist Ihr Szenario nicht dabei? Senden Sie uns Angaben zur Anlage, Anwendung und zum Regelwerk. Unsere Anwendungstechnik meldet sich innerhalb von 48 Stunden bei Ihnen.
Ein Gasanalytikprojekt für die Stromerzeugung planen
Teilen Sie uns die Blockgröße, den Brennstoff, das Regelungskonzept für die Verbrennung, die NOₓ-Minderungstechnologie (SCR / SNCR) und das Regelwerk mit (EPA Part 60 / Part 75, EU IED BAT, China GB 13223). Die Anwendungstechniker von GESHINE legen das gesamte CEMS-Rack aus – Messkanäle für SO₂ / NOₓ / O₂ / CO / CO₂ / NH₃ sowie die Messgasaufbereitung – und erstellen innerhalb von 48 Stunden eine einzeilige Angebotsanfrage.
- Anlagentyp und Prozesseinheit (Stromerzeugung)
- Zielkomponenten und Konzentrationsbereich
- Regelwerk (siehe Normenliste oben)
- CEMS- oder Prozessanwendung / Sicherheitserfassung
- Messgasaufbereitungsbereich (Temperatur, Staub, Taupunkt, korrosive Bestandteile)
- Menge, Projektzeitplan und Integrationspartner
Beratung zur Anwendung in der Stromerzeugung
Unsere Anwendungstechniker legen den Gasanalysator, die Probenahmeeinheit und den Zertifizierungsweg für Ihre Anwendung in der Stromerzeugung aus.
