R.E.News future Technology-Measuring Fine Particles inside High-Temperature Chimneys in Real-time

21/05/24-FR-English-NL-footer

Mesurer les particules fines à l'intérieur des cheminées à haute température en temps réel

Measurement of high-concentration particle generation points at a cement plant in Korea. Credit: Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM).

Une technologie nouvellement développée permet désormais de mesurer les niveaux de particules fines dans des conditions difficiles, rompant ainsi la dépendance aux technologies internationales pour de telles mesures.

Cette technologie de prétraitement permet de suivre en temps réel les émissions de particules grossières (PM10) et fines (PM2,5) provenant des centrales thermiques et des incinérateurs de déchets. Il est prévu que l’application de cette technologie innovante soit étendue à l’avenir à la surveillance des émissions de particules fines provenant d’installations nouvelles et existantes.

L'équipe de recherche dirigée par le Dr Bangwoo Han, chef du Département de recherche sur l'environnement urbain de l'Institut coréen des machines et des matériaux, un institut sous la juridiction du ministère des Sciences et des TIC, a développé, pour la première fois dans le pays. , la technologie permettant de classer les particules grossières (PM10) et fines (PM2,5) par taille et de les mesurer en temps réel. Cette technologie transforme les conditions difficiles à l’intérieur des cheminées – caractérisées par des températures élevées et des concentrations de particules élevées – en un environnement ambiant à température ambiante et à faible concentration de particules, permettant une mesure précise.

En tirant parti des quatre technologies distinctes développées par l’équipe de recherche du KIMM, il est désormais possible de gérer les émissions de particules grossières (PM10) et fines (PM2,5) des cheminées en fonction de la taille des particules plutôt que du total des particules en suspension (TSP). Ces technologies incluent une entrée isocinétique pour s'adapter aux débits et pressions de gaz fluctuants, un échantillonnage et une dilution constants, la séparation des gouttelettes et la prévention de la perte de particules sur les surfaces internes. L'efficacité de cette approche de surveillance des particules fines en temps réel a été confirmée au cours d'une période de démonstration de six mois dans diverses centrales électriques et incinérateurs nationaux.

L'acquisition précise de données en temps réel pour les mesures de particules fines était auparavant problématique en raison des conditions extrêmes dans les cheminées, notamment des températures élevées et des concentrations de particules denses. La méthode répandue, la mesure de la transmission lumineuse, mesure indirectement les quantités de TSP en évaluant la réduction de l'intensité lumineuse après son passage à travers l'ensemble des particules de poussière dans la cheminée. Cette approche a posé des défis pour la surveillance précise des particules fines.

A l’inverse, la méthode de mesure gravimétrique consiste à quantifier les fines particules collectées sur un filtre sur une certaine période d’échantillonnage en mesurant son poids. Le temps prolongé requis pour la collecte des données signifie que cette technique ne parvient pas à offrir des capacités de gestion des particules fines en temps réel.

En utilisant la technologie d'entrée isocinétique conçue par l'équipe de recherche du KIMM, il est désormais possible de ralentir la vitesse des gaz d'échappement entrant dans l'appareil de mesure, réduisant ainsi les erreurs de mesure résultant des fluctuations du débit de gaz à l'intérieur de la cheminée. . Cette avancée est essentielle pour permettre des mesures précises des particules fines.

De plus, l'équipe de recherche a conçu un contrôle automatique de l'injection d'air de dilution, garantissant qu'un volume constant de gaz d'échappement est échantillonné quelles que soient les variations environnementales telles que les changements de pression et de température dans la cheminée. Le système évite également la formation de gouttelettes de condensation en maintenant la température de l'appareil suffisamment élevée et réduit la perte d'adhérence des particules en injectant de l'air dans un tube métallique poreux.

Le Dr Bangwoo Han, chef du département de recherche sur l'environnement urbain du KIMM, a commenté : « Nous avons développé une technologie unique en son genre qui permet de déterminer avec précision à la fois la concentration et la distribution granulométrique des particules fines provenant des cheminées. en temps réel." Il a ajouté : « Sur la base des données de concentration de particules fines mesurées dans les champs, nous nous efforcerons d'établir un système de gestion complet des sources d'émission de particules fines. »

Cette recherche a été facilitée par le projet de « démonstration de technologies de mesure continue des particules fines émises par les installations en utilisant un échantillonnage par dilution en plusieurs étapes » mis en œuvre par le ministère de l'Environnement. Cette technologie a été sélectionnée par le ministère de l’Environnement comme l’une des « 20 meilleures réalisations de R&D liées à l’environnement en 2023 ».
NJC.© Info Korea Institute of Machinery and Materials

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

21/05/24-English

Measuring Fine Particles inside High-Temperature Chimneys in Real-time

Measurement of high-concentration particle generation points at a cement plant in Korea. Credit: Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM).

A newly developed technology has now made it possible to measure fine particle levels in challenging conditions, breaking the reliance on international technologies for such measurements.

This pre-processing technology enables the real-time tracking of coarse particles (PM10) and fine particles (PM2.5) emissions from thermal power plants and waste incinerators. It is expected that the application of this innovative technology will be extended to the monitoring of fine particle emissions from both newly established and existing facilities in the future.

The research team lead by Dr. Bangwoo Han, head of the Department of Urban Environment Research of the Korea Institute of Machinery and Materials, an institute under the jurisdiction of the Ministry of Science and ICT, has developed, for the first time in the country, the technology for classifying coarse particles (PM10) and fine particles (PM2.5) particles by size and measuring them in real time. This technology transforms the harsh conditions inside chimneys – characterized by high temperatures and high particle concentrations – into an ambient environment with room temperature and low particle concentration, enabling accurate measurement.

Leveraging the four distinct technologies developed by the KIMM’s research team, it is now possible to manage emissions of coarse particles (PM10) and fine particles (PM2.5) from chimneys based on particle size rather than on the total suspended particles (TSP). These technologies include iso-kinetic inlet to adapt to fluctuating gas flow rates and pressures, constant sampling and dilution, droplet separation, and prevention of loss of particles on inner surfaces. The effectiveness of this real-time fine particle monitoring approach has been confirmed during a six-month demonstration period at various domestic power plants and incinerators.

Accurate real-time data acquisition for fine particle measurements was previously problematic because of the extreme conditions within chimneys, which include high temperatures and dense particle concentrations. The prevalent method, light transmission measurement, indirectly measures TSP quantities by assessing the reduction in light intensity after it passes through overall dust particles in the chimney. This approach has posed challenges for precise fine particle monitoring.

Conversely, the gravimetric measurement method involves quantifying the fine particles collected on a filter over a certain sampling period by measuring its weight. The prolonged time required for data collection means that this technique falls short of offering real-time fine particle management capabilities.

By utilizing the iso-kinetic inlet technology devised by the KIMM’s research team, it is now possible to decelerate the velocity of the exhaust gases entering the measurement device, thereby reducing the errors in measurement that result from fluctuations in the gas flow rate inside the chimney. This advancement is essential in enabling precise measurements of fine particles.

Additionally, the research team has engineered an automatic control for dilution air injection, ensuring that a consistent volume of exhaust gas is sampled regardless of environmental variations like pressure and temperature changes within the chimney. The system also avoids the formation of condensation droplets by keeping the temperature of the device consistently high enough, and it reduces particle adhesion loss by injecting air into a porous metal tube.

Dr. Bangwoo Han, head of the Department of Urban Environment Research of the KIMM, commented: “We have developed a first-of-its-kind technology that allows for the accurate determination of both the concentration and size distribution of fine particles from chimneys in real time.” He added, “Based on the concentration data of fine particles measured in the fields, we will strive to establish a comprehensive management system for fine particle emission sources.”

This research was facilitated by the project for the “demonstration of technologies for continuous measurement of fine particles emitted from facilities by using multi-stage dilution sampling” implemented by the Ministry of Environment. This technology has been selected by the Ministry of Environment as one of the “2023 Top 20 Excellent Environment-related R&D Accomplishments.”
NJC.© Info Korea Institute of Machinery and Materials

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

21/05/24-NL

Het meten van fijne deeltjes in schoorstenen met hoge temperaturen in realtime

Measurement of high-concentration particle generation points at a cement plant in Korea. Credit: Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM).

Een nieuw ontwikkelde technologie heeft het nu mogelijk gemaakt om het niveau van fijne deeltjes te meten onder uitdagende omstandigheden, waardoor de afhankelijkheid van internationale technologieën voor dergelijke metingen wordt doorbroken.

Deze voorverwerkingstechnologie maakt het real-time volgen van de uitstoot van grove deeltjes (PM10) en fijne deeltjes (PM2,5) van thermische energiecentrales en afvalverbrandingsinstallaties mogelijk. Verwacht wordt dat de toepassing van deze innovatieve technologie in de toekomst zal worden uitgebreid naar de monitoring van de uitstoot van fijne deeltjes door zowel nieuw opgerichte als bestaande faciliteiten.

Het onderzoeksteam onder leiding van Dr. Bangwoo Han, hoofd van de afdeling Stedelijk Milieuonderzoek van het Korea Institute of Machinery and Materials, een instituut onder de jurisdictie van het Ministerie van Wetenschap en ICT, heeft voor het eerst in het land , de technologie om grove deeltjes (PM10) en fijne deeltjes (PM2.5) op grootte te classificeren en in realtime te meten. Deze technologie transformeert de barre omstandigheden in schoorstenen – gekenmerkt door hoge temperaturen en hoge deeltjesconcentraties – in een omgeving met kamertemperatuur en lage deeltjesconcentratie, waardoor nauwkeurige metingen mogelijk zijn.

Door gebruik te maken van de vier verschillende technologieën die door het onderzoeksteam van KIMM zijn ontwikkeld, is het nu mogelijk om de uitstoot van grove deeltjes (PM10) en fijne deeltjes (PM2,5) uit schoorstenen te beheren op basis van de deeltjesgrootte in plaats van op basis van het totaal aantal zwevende deeltjes (TSP). Deze technologieën omvatten isokinetische inlaat om zich aan te passen aan fluctuerende gasstroomsnelheden en -drukken, constante bemonstering en verdunning, druppelscheiding en preventie van verlies van deeltjes op binnenoppervlakken. De effectiviteit van deze real-time monitoring van fijne deeltjes is bevestigd tijdens een zes maanden durende demonstratieperiode bij verschillende binnenlandse energiecentrales en verbrandingsovens.

Nauwkeurige real-time data-acquisitie voor metingen van fijne deeltjes was voorheen problematisch vanwege de extreme omstandigheden in schoorstenen, waaronder hoge temperaturen en dichte deeltjesconcentraties. De gangbare methode, lichttransmissiemeting, meet indirect de TSP-hoeveelheden door de vermindering van de lichtintensiteit te beoordelen nadat deze door algemene stofdeeltjes in de schoorsteen is gegaan. Deze aanpak heeft uitdagingen opgeleverd voor de nauwkeurige monitoring van fijne deeltjes.

Omgekeerd omvat de gravimetrische meetmethode het kwantificeren van de fijne deeltjes die gedurende een bepaalde bemonsteringsperiode op een filter worden verzameld door het gewicht ervan te meten. De langere tijd die nodig is voor het verzamelen van gegevens betekent dat deze techniek niet in staat is real-time mogelijkheden voor het beheer van fijne deeltjes te bieden.

Door gebruik te maken van de isokinetische inlaattechnologie die is bedacht door het onderzoeksteam van KIMM, is het nu mogelijk om de snelheid van de uitlaatgassen die het meetapparaat binnenkomen te vertragen, waardoor de meetfouten die het gevolg zijn van schommelingen in het gasdebiet in de schoorsteen worden verminderd. . Deze vooruitgang is essentieel voor het mogelijk maken van nauwkeurige metingen van fijne deeltjes.

Bovendien heeft het onderzoeksteam een ​​automatische controle ontwikkeld voor de injectie van verdunningslucht, waardoor een consistent volume uitlaatgas wordt bemonsterd, ongeacht omgevingsvariaties zoals druk- en temperatuurveranderingen in de schoorsteen. Het systeem vermijdt ook de vorming van condensdruppeltjes door de temperatuur van het apparaat constant hoog genoeg te houden, en vermindert het adhesieverlies van deeltjes door lucht in een poreuze metalen buis te injecteren.

Dr. Bangwoo Han, hoofd van de afdeling Stedelijk Milieuonderzoek van de KIMM, merkte op: “We hebben een unieke technologie ontwikkeld die de nauwkeurige bepaling van zowel de concentratie als de grootteverdeling van fijne deeltjes uit schoorstenen mogelijk maakt. live." Hij voegde eraan toe: “Gebaseerd op de concentratiegegevens van fijne deeltjes gemeten in de velden, zullen we ernaar streven een alomvattend managementsysteem voor emissiebronnen van fijne deeltjes op te zetten.”

Dit onderzoek werd mogelijk gemaakt door het project voor de “demonstratie van technologieën voor continue meting van fijne deeltjes die door faciliteiten worden uitgestoten door gebruik te maken van meertrapsverdunningsbemonstering”, uitgevoerd door het Ministerie van Milieu. Deze technologie is door het Ministerie van Milieu geselecteerd als een van de “Top 20 uitstekende milieugerelateerde R&D-prestaties van 2023.”
NJC.© Info Korea Institute of Machinery and Materials

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------