Field assessment of a laser gas analyzer for continuous monitoring of CO2 combustion emissions

The scope of this work is the evaluation of the operational characteristics of a continuous emission monitoring system (CEMs): the in-situ laser gas analyzer LDS 6, made by Siemens S.p.A. CEMs are system for the continuous measurements of the physical and chemical parameters of a flue gas flow. Two main categories of CEMs are used: - Extractive: the flue gas sample is collected, conditioned and brought into an analysis chamber remoted, where it is analyzed to determine components concentration. - In-situ: the flue gas is analyzed directly in place in the stack The in-situ systems with their ease of use and short response time seems particularly suitable for application to GHGs monitoring of large combustion plant which represent the main GHGs source. The in-situ laser LDS 6 has been tested for CO2 emission monitoring in two different situations: - On field measurement at a coal power plant - Under controlled conditions in Lab In both the situations, the laser results have been compared with the ones obtained with an extractive conventional system in order to check their accuracy and reliability. The methodology employed for this comparison was based on statistical procedures. The main descriptive parameters of the two series of data have been found. The linear correlation analysis and other methods have been employed to evaluate the agreement between the two instruments, In general, the accuracy and reliability of the new analyzer has been confirmed, with a good agreement between the new method and the methods used as reference. Minor differences in the results obtained in the two settings probably reflect the different set-ups rather than substantial discrepancies. The results obtained and the characteristic of in-situ systems qualifies the laser LDS 6 as a promising method for CO2 emission monitoring and for the spread of measurement-based methods for GHGs emission which could be particularly useful for technologies as waste and biomass burning.

Scopo di questo lavoro è la valutazione delle caratteristiche di un sistema di monitoraggio in continuo delle emissioni (SME): l’analizzatore laser in-situ LDS 6 prodotto da Siemens S.p.A. Gli SME sono sistemi per la misurazione in continuo dei parametri chimici e fisici di un effluente gassoso a camino e possono essere suddivisi in due categorie principali: - estrattivi: il campione di gas viene prelevato dal camino e convogliato ad un analizzatore remoto- in-situ: il campione di gas viene analizzato a camino I sistemi in-situ sono più semplici e garantiscono tempi di risposta più brevi. Per queste ragioni sembrano particolarmente adatti per il monitoraggio di emissioni di gas a effetto serra da grandi impianti di combustione. Il laser LDS 6 è stato testato per il monitoraggio di emissioni di CO2 in due situazioni diverse: - in campo presso un impianto a carbone - in condizioni controllate in laboratorio In entrambe le situazioni, i risultati ottenuti con il laser sono stati confrontati con quelli di uno strumento estrattivo convenzionale per verificarne accuratezza ed affidabilità. A questo scopo è stata impiegata un’analisi statistica e sono state utilizzate l’analisi della correlazione lineare ed altri metodi per valutare il grado di accordo tra i dati rilevati coi due strumenti. In generale, la precisione del laser è stata confermata ed è stato dimostrato un buon livello di accordo tra quest’ultimo ed il metodo preso a riferimento. Le piccole differenze registrate probabilmente sono dovute ai diversi metodi di funzionamento dei due sistemi più che a reali discrepanze. I risultati ottenuti e le caratteristiche dei sistemi in-situ qualificano il laser LDS 6 come un metodo promettente per la rilevazione delle emissioni di CO2 e per la diffusione di metodi di monitoraggio basati sulle misurazioni dirette di gas ad effetto serra che potrebbero essere particolarmente utili per tecnologie rinnovabili come la combustione di biomasse e di rifiuti.