Monitoreo de formaldehído en tiempo real en turbinas alimentadas con gas natural
5 min readSe sabe que los motores de turbina alimentados con gas natural producen formaldehído, una sustancia que el Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU. y la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer conocen como causante de cáncer. Es por esta razón que las regulaciones exigen que los motores de turbina a gas sean revisados periódicamente por empresas de pruebas de emisiones.
Las Regulaciones de Turbinas de Combustión Estacionarias de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) (40 CFR Parte 63 Subparte YYYY) requieren que este tipo de turbina limite formaldehído emisiones hasta un máximo de 91 partes por billón (ppb) por volumen, base seca (ppbvd) al 15 % de O2. Los fabricantes de turbinas de gas hacen todo lo posible para diseñar su “sección caliente” de combustión para minimizar las emisiones de formaldehído, y los niveles de concentración de formaldehído emitidos continuamente desde estas fuentes suelen ser bajos (alrededor de 0,1 ppmv). El volumen de escape de la turbina de gas es bastante grande y la masa total del contaminante aún puede ser lo suficientemente grande como para representar un peligro para la salud humana.
Desafío de medición
Los profesionales de pruebas de fuentes necesitan una técnica analítica que pueda medir con precisión menos de 91 ppbv de formaldehído en tiempo real de una turbina alimentada con gas natural. Analizadores de gas FTIR en algunos escenarios, según el Método 320 de la EPA, son capaces de alcanzar este bajo nivel.
Sin embargo, los analizadores a menudo no brindan la precisión necesaria para medir con precisión la emisión de formaldehído. También se utiliza el Método 0011 de la EPA, que requiere el uso de impactadores de recolección y un reactivo de derivación. [2,4-dinitrophenylhydrazine (DNPH)]. Luego viene la cromatografía líquida de alta presión (HPLC) con detección UV-Vis que carece de precisión y tampoco es una medición en tiempo real. Para mayor eficiencia, una metodología de análisis en tiempo real con límites de detección de partes por billón (ppb) de un solo dígito.
La solución
los Analizador de gases FTIR Thermo Scientific™ MAX-iR™ con la tecnología Thermo Scientific™ StarBoost™ (una mejora óptica) puede superar este desafío. El analizador FTIR con mejora óptica se llama OE-FTIR. La tecnología óptica StarBoost aumenta significativamente la linealidad, la sensibilidad y el rango dinámico del detector del analizador de gases FTIR. Esta tecnología innovadora permite la detección de ppbv de un solo dígito en tiempo real de contaminantes atmosféricos peligrosos (HAP) como el formaldehído.
El sistema OE-FTIR (Analizador MAX-iR con tecnología StarBoost) utiliza un filtro óptico de paso alto que facilita la medición de compuestos en el rango de 1900 a 3300 cm-1. Este sistema de filtro puede medir simultáneamente hidrocarburos y otros compuestos oxigenados, incluidos CO, CO2CH4y H2o
Además del analizador MAX-iR con tecnología StarBoost, existe una nueva técnica para poner a cero el analizador utilizando emisiones de chimenea. El módulo de oxidación térmica Thermo Scientific™ MAX-OXT elimina de forma selectiva el analito objetivo de la matriz de la muestra sin reducir la concentración de interferencias atmosféricas como el CO2H2O y CH4. Como resultado, se puede recopilar un espectro de interferencia y agregarlo a la regresión en tiempo real para mejorar la calidad de los datos de IR residual y formaldehído. Si el espectro de interferencia no se usa en la regresión, el módulo MAX-OXT sigue siendo una poderosa herramienta de validación de datos.
Figura 1. Mediciones de formaldehído recolectadas en el campo de un motor de turbina alimentado por gas natural. Crédito de la imagen: Thermo Fisher Scientific – Análisis de materiales y estructuras
Experimental
Se recopilaron datos de una turbina alimentada con gas natural para demostrar la capacidad de la plataforma OE-FTIR para medir las emisiones de formaldehído. Los datos se pusieron a cero periódicamente utilizando el módulo MAX-OXT. Al cambiar entre oxidación MAX-OXT y gas de muestra, el tiempo de respuesta es inferior a 15 segundos con un flujo de muestra de 5 LPM, lo que permite una detección rápida de formaldehído. Los resultados de la prueba se dan en la Figura 1.
El panel superior izquierdo traza la concentración de formaldehído (en ppb) durante el período de recopilación de datos.
La concentración de formaldehído fue de 13,98 ppb para el espectro de muestra seleccionado, indicado por la línea de puntos verde. Esta aplicación utilizó un módulo MAX-OXT para la eliminación periódica de formaldehído de la muestra y la recopilación de espectros de interferencia, como se muestra en el gráfico de concentración.
La concentración de formaldehído se puede validar fácilmente hasta 10 ppb cuando estos espectros se agregan a la matriz de regresión. Esta técnica minimiza el sesgo en la medición de formaldehído debido a interferencias espectrales, lo cual es esencial para la medición precisa de compuestos en una escala de 10 ppb.
Una desviación estándar de 1,37 ppb en la medición de formaldehído indica que el límite mínimo de detección para esta prueba fue de 4,11 ppb. El formaldehído es visible en la reconstrucción de regresión a una concentración de 13,98 ppb.
Conclusión
Este artículo de aplicación demuestra que el Analizador MAX-IR con tecnología StarBoost opcional (OE-FTIR) puede medir niveles bajos de formaldehído en ppb de motores de turbina alimentados con gas natural. La facilidad de muestreo y el flujo de datos permiten una medición más eficiente en comparación con el Método EPA 0011.
Anteriormente, podía llevar horas obtener un resultado; el análisis ahora se puede realizar en minutos, ahorrando tiempo y dinero para el probador de fuente. Además, la mayor precisión del analizador mejorado asegura que el resultado realmente refleje los niveles reales de formaldehído muestreados durante la prueba.
Esta información ha sido extraída, revisada y adaptada de materiales proporcionados por Thermo Fisher Scientific – Materials & Structural Analysis.
Para obtener más información sobre esta fuente, visite Thermo Fisher Scientific: materiales y análisis estructural.
“Adicto a la televisión total. Experto en viajes. Gurú de Twitter. Evangelista de tocino. Creador galardonado. Aficionado al alcohol. Fanático de la música. Solucionador de problemas”.
