10 criteri di selezione di un sistema CEMS adatto al vostro impianto
Un sistema di monitoraggio continuo delle emissioni (CEMS - Continuous Emission Monitoring System) è uno strumento importante per rispettare i requisiti di qualità dell'aria e protezione ambientale. La scelta di questo sistema è una decisione fondamentale per le industrie che utilizzano sistemi di automazione di processo.
ArticlePiù settori05.08.2025
In breve
I sistemi CEMS servono a misurare e monitorare, in modo accurato e continuo, le emissioni dei processi di combustione all'interno di caldaie, turbine e motori termici. Implementando questi sistemi, le aziende possono assicurarsi la conformità alle normative ambientali e minimizzare il rischio di sanzioni. I sistemi CEMS sono quindi uno strumento prezioso per i clienti che cercano di ridurre il loro impatto ambientale e vogliono garantire che le loro operazioni siano conformi alle normative.
La scelta di un sistema di misura continua delle emissioni (CEMS) è complessa, anche perché gli investimenti possono essere significativi e i costi di esercizio elevati. Se si tiene conto dell'intera vita di servizio di un sistema, un basso investimento iniziale potrebbe infine rivelarsi la soluzione più costosa.
Inoltre, sull'idoneità e sui costi della tecnologia CEMS incidono anche i requisiti specifici della struttura industriale in questione.
Il motivo è che le industrie di produzione - ad esempio quelle del settore energetico o del cemento - sono generalmente soggette a precise norme e leggi che disciplinano la riduzione delle emissioni. Alla fine, i costi operativi sostenuti nel corso della vita di servizio possono equivalere anche al triplo dell'investimento iniziale, a seconda della tecnologia di misura selezionata (sul posto, estrazione a freddo o a caldo) e del mix dei principi di misura utilizzati.
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10 criteri in base ai quali identificare il sistema CEMS più adatto a ogni applicazione:
I parametri di processo sono importanti quando si seleziona un sistema CEMS perché deve essere in grado di misurare con precisione i gas generati e le particelle emesse dal processo. Saranno il tipo di gas e i valori di temperatura e pressione del processo a determinare il tipo di CEMS da utilizzare. Ad esempio, per un processo che prevede la presenza di gas altamente reattivi come, ad esempio, il solfuro di idrogeno, potrebbe essere necessario un sistema in grado di gestire valori elevati di temperatura e pressione. Inoltre, in caso di emissione di gas o particelle che possono rappresentare un pericolo, può rivelarsi necessario un CEMS specializzato nella misura di tali emissioni.
Il CEMS deve anche essere in grado di misurare e valutare con precisione i parametri operativi del processo quali portata d'aria, temperatura e pressione, in modo da garantire una misura accurata delle emissioni del processo. Inoltre, il sistema deve poter funzionare nell'ambiente in cui verrà utilizzato e non rischiare di essere danneggiato o compromesso dall'ambiente di processo. Infine, deve poter gestire un'ampia gamma di valori di temperatura e pressione, per misurare con precisione le emissioni generate dal processo.
Criterio 2: classificare i requisiti di conformità e i regolamenti applicabili
Gli standard di conformità delle soluzioni CEMS vengono stabiliti dagli enti normativi locali e federali. Per evitare potenziali multe o sanzioni, è importante che le aziende ne siano a conoscenza e che si conformino a questi standard. Il sistema di reporting corrispondente deriva generalmente da normative nazionali o specifiche internazionali.
Quali sono le norme e i regolamenti nazionali applicabili?
È necessario prendere in considerazione standard internazionali come le direttive UE o gli standard US-EPA?
A seconda dei requisiti specifici dell'impianto sono applicabili specifiche aggiuntive?
Criterio 3: prevedere l'entrata in vigore di nuove regolamentazioni
Anche le possibili normative future hanno un impatto sulla scelta di un sistema CEMS. Questo perché gli standard per il monitoraggio delle emissioni sono in continua evoluzione e i clienti devono essere certi che il sistema prescelto possa soddisfare, oltre che tutti i requisiti attuali, anche le possibili modifiche in sospeso o le eventuali proposte future di regolamentazione.
Ma come si possono prevedere i possibili cambiamenti? L'opzione più semplice è quella di accertarsi che il sistema selezionato possa essere facilmente aggiornato o modificato in base all'evoluzione delle normative. Ciò è particolarmente importante per le aziende che operano in aree con livelli elevati di inquinamento atmosferico, in quanto devono rispettare le normative più severe. Anche i costi di esercizio e manutenzione vanno considerati con attenzione, dato che le future normative potrebbero richiedere operazioni aggiuntive di monitoraggio o aggiornamento che rischierebbero di aumentare in modo significativo il costo di esercizio.
Criterio 4: identificare le condizioni operative
sul posto
Quando si utilizzano combustibili alternativi, i componenti gassosi aggressivi possono influire negativamente sul funzionamento e sull'affidabilità dei sistemi CEMS. La scelta di un sistema CEMS per una centrale elettrica a gas naturale (Scaricate la brochure) può essere diversa da quella per una centrale elettrica a petrolio. Per le centrali elettriche alimentate a gas naturale, il sistema deve essere in grado di misurare con precisione diversi parametri quali ossigeno, anidride carbonica, azoto e vapore acqueo.
Il sistema deve anche riuscire a misurare le concentrazioni degli inquinanti di combustione come, ad esempio, monossido di carbonio, biossido di azoto e biossido di zolfo. Per le centrali elettriche alimentate a petrolio, i requisiti del sistema CEMS possono variare in quanto gli inquinanti interessati sono in genere diversi. Inoltre, è necessario monitorare il contenuto totale di idrocarburi dei gas di combustione.
I sistemi CEMS devono essere concepiti per misurare con precisione la concentrazione delle sostanze inquinanti derivanti dallo specifico combustibile utilizzato. Una centrale elettrica a petrolio, ad esempio, richiederà un sistema in grado di misurare accuratamente la concentrazione degli inquinanti derivanti dal petrolio, mentre una centrale elettrica a gas naturale richiederà un CEMS in grado di misurare la concentrazione degli inquinanti derivanti dal gas naturale. Inoltre, il sistema deve soddisfare eventuali requisiti aggiuntivi come, ad esempio, le normative locali o la trasmissione dei dati a terze parti.
Criterio 5: determinare le potenziali fonti dei componenti critici del gas
Se il gas contiene componenti critici quali composti organici, NH3, cloro o zolfo, il sistema CEMS deve essere in grado di misurare tali componenti in modo affidabile, anche in elevate concentrazioni.
Alcuni tipi di combustibile possono produrre maggiori quantità di particolato e questo può bloccare i sensori del sistema CEMS riducendo la precisione di lettura. Altri combustibili possono raggiungere livelli di calore più elevati e, di conseguenza, comportare un aumento delle temperature di scarico. Questo aumento di temperatura può far sì che il sistema sovrastimi le emissioni portando a risultati imprecisi.
La scelta di un sistema CEMS risulta ulteriormente complicata dalla variazione dei tipi di combustibile utilizzati sul posto. Se cambia il combustibile, spesso deve cambiare anche il sistema di monitoraggio delle emissioni perché non tutti sono in grado di misurare con precisione le emissioni di determinati combustibili. Alcuni combustibili possono avere concentrazioni più elevate di composti organici volatili o altre sostanze inquinanti che potrebbero influire sulla scelta del CEMS. Quando si seleziona il sistema CEMS, è importante considerare il tipo di combustibile in entrata nell'impianto perché solo così il sistema può misurare con precisione le emissioni in uscita.
Criterio 6: valutare le condizioni operative del sistema CEMS per tutta la vita di servizio
Gli impianti di abbattimento dei gas come i sistemi DeNOx o gli scrubber a umido riducono notevolmente la quantità di inquinanti. Tuttavia, concentrazioni di NH3 più elevate - dovute all'aggiunta di ammoniaca o carbammide - e la variazione dei valori di temperatura e umidità possono ridurre in modo significativo la disponibilità e la vita di servizio del sistema di misura.
Efficienza, affidabilità e precisione del sistema sono tutti fattori chiave del processo di selezione. Ad esempio, quando le condizioni operative prevedono temperature estreme, il sistema CEMS deve essere in grado di misurare in modo accurato e affidabile anche in tali condizioni e reagire in modo rapido e preciso a eventuali variazioni.
Se la struttura, ad esempio, si trova in un'area con elevate concentrazioni di vapori di idrocarburi, il CEMS deve poter rilevare e misurare con precisione tali vapori. Il sistema deve anche resistere agli effetti corrosivi delle sostanze chimiche utilizzate nei processi di produzione di petrolio e gas, oltre che essere abbastanza robusto da sopportare la presenza di venti forti, polvere e altri fattori ambientali.
Criterio 8: considerare i requisiti d'uso e manutenzione del sistema CEMS
In base agli standard di qualità, il sistema CEMS deve garantire una disponibilità verificabile di oltre il 95%, compresi tutti i cicli di manutenzione e verifica. I punti critici includono:
Condizionamento del gas in presenza di componenti che formano condensa o acido?
Tempi di inattività dovuti al cambio dei filtri o al campionamento del gas?
Generalmente, i produttori di sistemi CEMS forniscono ai loro clienti servizi di assistenza tecnica e consulenza applicativa. Il processo di selezione richiede un'analisi approfondita delle tecnologie CEMS disponibili, delle loro capacità e dei costi associati. È importante considerare sia i costi iniziali che quelli a lungo termine del sistema, considerando anche i requisiti di manutenzione e riparazione. È fondamentale anche valutare le risorse disponibili di supporto tecnico e formazione, in modo da garantire le corrette procedure d'uso e manutenzione del sistema CEMS scelto. Il processo di selezione dovrebbe prevedere anche una valutazione dell'assistenza offerta dal fornitore e della sua capacità di rispondere rapidamente a eventuali domande o risolvere tempestivamente i problemi tecnici.
Criterio 9: determinare le condizioni di accesso all'impianto e i fattori ambientali
Per poter contare sull'affidabilità e sulla precisione di un sistema CEMS, è indispensabile considerare anche l'ambiente in cui si trova l'impianto. Fattori quali la presenza di sostanze chimiche, temperature elevate e alti livelli di polvere possono influire negativamente sulle prestazioni del sistema, perché ne aumentano le possibilità di rottura prematura o di letture imprecise. Inoltre, il sistema deve essere in grado di resistere a condizioni meteo estreme - venti forti, fulmini e umidità elevata - che possono essere comuni negli impianti di produzione di petrolio e gas. Le aziende devono scegliere un sistema CEMS appositamente concepito per resistere alle effettive condizioni ambientali e assicurare prestazioni a lungo termine.
Oltre a scegliere un sistema CEMS adatto alle condizioni presenti sul posto, le aziende devono anche considerare la possibilità di proteggere il sistema dai contaminanti esterni. Ciò significa, tra le altre cose, tenere il sistema lontano da macchinari pesanti e altre fonti di vibrazione, oltre che verificare che sia installato in un luogo sicuro, lontano da agenti corrosivi. Inoltre, è importante mantenere il sistema pulito e privo di detriti perché polvere e sporcizia possono pregiudicare la precisione del sistema.
Per gli impianti industriali di difficile accesso (piattaforme petrolifere, stazioni di compressione del gas, impianti in zone climatiche estreme), è estremamente importante assicurare la disponibilità di materiali di consumo/parti di ricambio e additivi.
Un fornitore di sistemi CEMS dovrebbe essere in grado di aiutare a determinare la soluzione più adeguata. Per sceglierlo, occorre valutare la sua capacità di offrire valide soluzioni di misura e un servizio competente, oltre che magari il valore aggiunto rappresentato dalle soluzioni digitali e non la gamma potenzialmente limitata di opzioni tecniche proposte.
Il confronto tra le diverse tecnologie disponibili è uno strumento importante per la selezione di sistemi CEMS in grado di misurare e monitorare le emissioni di inquinanti da diverse fonti, quali centrali elettriche, fabbriche e impianti di produzione di petrolio e gas. L'analisi comparativa delle tecnologie implica l'esame delle capacità dei diversi CEMS e il loro raffronto con gli standard industriali e i requisiti dei clienti. Questo aiuta i clienti a identificare il sistema più adatto alle loro specifiche esigenze.
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