**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.
PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Messung des Staubgehalts in einem strömenden Gas, bei welchem eine Gasprobe durch eine Absaugsonde aus dem strömenden Gas abgeleitet, durch ein beheiztes, den Staub auffangendes Filter geführt und anschliessend gekühlt und getrocknet wird, worauf die im Filter aufgefangene Staubprobe gewogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung und Wägung der aufgefangenen Staubprobe gleichzeitig durchgeführt wird, wobei die Wägung nach angenähertem Erreichen der Gewichtskonstanz der Staubprobe abgebrochen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Staubprobe durch Infrarot-Strahlung getrocknet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Temperatur bei der Entnahme und bei der
Wägung der Staubprobe einander angenähert werden.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einer Absaug sonde (9) verbundener Filterbehälter (12) und ein in Verbin dung mit einer Feinwaage angeordnetes Trocknungsgerät eine mit einstellbarer Heizleistung versehene Heizung und eine
Temperaturmessvorrichtung aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie sich aus einer Anzahl tragbarer Baueinheiten, d.h. eine
Entnahmeeinheit (1), eine Filtereinheit (2), eine Absaugeinheil (3), eineWägeeinheit (4) und eine Steuereinheit (5) zusammen setzt.
6. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1, zum Mes sen des Staubgehalts in strömenden Gasen, die CO2 und/oder
02 enthalten, bei welcher die mittleren CO2- und/oder OrGe- halte unter Verwendung entsprechender Geräte gleichzeitig ge messen werden, gekennzeichnet durch je einen am Geräteaus gang angeordneten Impulsgenerator, dessen Impulsfolge von der Grösse dieser Werte abhängt und durch einen elektroni schen Summierer, durch den die Impulse während einer Mes sung gezählt und zur Mittelwertbildung verwendet werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Staubgehaltes in einem strömenden Gas, bei welchem eine Gasprobe durch eine Absaugsonde aus dem strömenden Gas abgeleitet, durch ein beheiztes, den Staub auffangendes Filter gefiltert und anschliessend gekühlt und getrocknet wird, worauf die im Filter aufgefangene Staubprobe gewogen wird, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und eine Anwendung des Verfahrens.
Für Staubmessungen in strömenden Gasen ist das direkte gravimetrische Verfahren, wie es beispielsweise in der VDI Richtlinie 2066 beschrieben ist, bekannt. Dieses Verfahren gilt als die genaueste und zuverlässigste Methode zur Erfassung und Charakterisierung des Auswurfs bei den verschiedenen stauberzeugenden Prozessen. Das gravimetrische Staubmessverfahren wird einerseits zur Feststellung der Abscheideleistung von Staubabscheidem verwendet und bildet andererseits die Grundlage für die Eichung aller kontinuierlich messenden Staub- und Rauchdichte-Messgeräte. Zudem basieren alle behördlichen Vorschriften über Annahme- oder Kontrollmessungen von Feststoffauswürfen auf dem gravimetrischen Messverfahren.
Es ist jedoch nicht zu übersehen, dass das gravimetrische Verfahren eine Anzahl ins Gewicht fallender Nachteile aufweist; es handelt sich um ein aufwendiges und zeitraubendes Verfahren, welches für kleinere Kontrollen wirtschaftlich nicht tragbar ist, und zudem müssen beim Verfahren verhältnismässig viele Einzelgeräte zusammengesetzt werden, die den Zusammenbau der Messapparatur aufwendig machen. Besonders erschwerend ist hierbei, dass die Auswertung der Messungen im Labor erfolgen muss, weshalb eine schnelle, unmittelbar nach der Durchführung der Messungen vorliegende Kenntnis der Messresultate verunmöglicht wird. Es verstreichen mehrere Tage, bis die ausgewerteten Messresultate vorliegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene gravimetrische Messverfahren unter Vermeidung seiner Nachteile und unter Beibehaltung seiner Genauigkeit so auszunützen, dass die Messresultate kurzfristig, d.h. etwa spätestens nach einer Stunde vorliegen können, wobei die Installation der Messapparatur an der Messstelle schnell und ohne Transportaufwand erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Trocknung und Wägung der aufggangenen Staubprobe gleichzeitig durchgeführt wird, wobei die Wägung nach angenähertem Erreichen der Gewichtskonstanz der Staubprobe abgebrochen wird.
Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zur Durch- führung des erfindungsgemässen Verfahrens, bei welcher ein mit der Absaugsonde verbundener Filterbehälter und ein in Verbindung mit einer Feinwaage angeordnetes Trocknungsgerät eine mit einstellbarer Heizleistung versehene Heizung und eine Temperaturmessvorrichtung aufweist.
Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschema einer Messeinrichtung für die Durchführung des erfindungsgemässen Staubmessverfahrens und
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Staubmesseinrichtung nach Fig. 1.
Die in Fig. 1 dargestellte Messvorrichtung zur Durchführung von Staubmessungen nach der gravimetrischen Methode setzt sich aus einer Anzahl Baueinheiten zusammen. Diese sind eine Entnahmeeinheit 1, eine Filtereinheit 2, eine Absaugeinheit 3, eine Wägeeinheit 4 und eine Steuereinheit 5. Die Baueinheiten 1-5 stellen tragbare und deshalb leicht transportierbare Einheiten dar, in denen eine Anzahl Geräte zusammengefasst sind und die deshalb an einem Arbeitsort leicht zusammengestellt werden können.
Aus Fig. 2 sind die in den Baueinheiten 1,2, 3,5 für die Entnahme der Staubprobe verwendeten Geräte ersichtlich. In einem Kanal 7, z.B. einem Rauchgaskanal einer Feuerung, strömen in Pfeilrichtung 8 mit Staub beladene Gase. In dem Kanal 7 wird zur Entnahme eines Teilgasstroms eine Absaugsonde 9 eingebaut, an deren Mündung eine Düse 10 angeordnet ist, deren Öffnung gegen die Strömungsrichtung 8 gerichtet ist. Die Düse 10 kann gegen andere Düsen mit anderem Durchmesser ausgewechselt werden. Die Absaugsonde 9 kann ablaufseitig je nach Bedarf um zusätzliche Rohrstücke verlängert werden. An die Absaugsonde 9 schliesst ein Filterbehälter 12 an.
Die Absaugsonde 9 und der Filterbehälter 12 sind in nicht dargestellter Weise heizbar; dadurch wird erreicht, dass der im Filterbehälter 12 eingebaute Messfilter immer eine bestimmte Temperatur aufweist. Diese ist regelbar und kann am Steuergerät 5 abgelesen werden. Die Staubprobe, d.h. der Filter mit dem abgeschiedenen Feststoff steht unmittelbar nach der Messung zur weiteren Behandlung zur Verfügung.
Durch den ausserhalb des Gasstroms liegenden Filterbehälter ist es möglich, Messungen schnell nacheinander durchzuführen; die Absaugsonde 9 bleibt im Kanal 7 fest eingebaut, was auch eine Messung in giftigen oder explosionsgefährdeten Gasgemischen erlaubt.
Zur Entnahmeeinheit 1 gehört auch ein in den Gasstrom 8 ragendes Staurohr 13, mittels welchem einerseits der statische Druck und andererseits die örtliche Geschwindigkeit im Kanal 7 ermittelt werden kann. Die Staubdruck- bzw. Geschwindigkeitsmessung erfolgt durch ein zur Entnahmeeinheit 1 gehörendes Mikromanometer 15.
An den Filterbehälter 12 schliesst ein Kühler 17 an, der eine
Kondensat-Messvorrichtung 18 und einen Temperaturmessfüh ler 19 aufweist. Die Temperatur des Fühlers 19 sowie weiterer Temperaturmessfühler werden in einem gemeinsamen, in der Steuereinheit 1 angeordneten Temperaturanzeigegerät 20 gemessen. Die Filtereinheit 2 besteht somit aus dem Filterbehälter 12, dem Kühler 17, der Kondensat-Messvorrichtung 18 und dem Temperaturfühler 19; in Fig. 1 sind lediglich schematisch der Filterbehälter 12 und der Kühler 17 mit durch Pfeile angedeuteter Wärmezufuhr oder -abfuhr dargestellt.
Die Absaugeeinheit 3 umfasst eine Vakuumpumpe 25, einen Trockner 26, eine Messblende 27, einen Temperaturfühler 28, ein steuerbares Magnetventil 29 und nicht dargestellte Regelgeräte für die Beheizung des Filterbehälters 12 und/oder der Absaugsonde 9. Eine Leitung 30 verbindet den Kühler 17 mit dem Trockner 26, an den sich die Blende 27, der Fühler 28, das Ventil 29 und dann die Pumpe 25 anschliessen.
Die Messblende 27 zur Messung des Teilgasstroms kann gegen andere Blenden ausgewechselt werden. In Fig. 1 ist die Absaugeeinheit 3 durch einen schematischen dargestellten Trockner und eine Vakuumpumpe dargestellt.
Die Steuereinheit 5 umfasst das Temperaturanzeigegerät 20, an dem die Temperaturmessfühler 19, 28 und ein weiterer Temperaturmessfühler 32 zur Messung der Temperatur im Kanal 7 angeschlossen ist, sowie eine Schaltuhr 33 für das Ein- und Ausschalten des Ventils 29 und für die Vorwahl der Absaugzeit, ein Barometer 34, das Manometer 16 zur Bestimmung des Unterdrucks an der Messblende 27 und ein Ventil 35 zur Einstellung des Teilstroms, das über eine Leitung 36 mit der Saugseite der Pumpe 25 verbunden ist.
Das zur Entnahmeeinheit 1 gehörende Mikromanometer 15 dient auch zur Messung der Differenzdrücke an der Messblende 27, wie die entsprechenden Leitungsverbindungen 37, 38 zeigen.
Die Wägeeinheit 4 besteht im wesentlichen aus einer Waa ge, auf deren Wägeteller die Filter mit den aufgefangenen
Staubproben gelegt werden. Über den Wägeteller kann eine
Haube gestülpt werden, die in ihrem Innern eine Heizung, z.B.
eine Infrarot-Heizung, aufweist. Solche Wägeeinheiten sind im
Handel erhältlich, weshalb sie hier nicht näher beschrieben werden.
Wesentlich für das vorliegende Verfahren ist die Art und Weise, wie die Wägeeinheit 4 eingesetzt wird. Das aus dem Filterbehälter 12 entnommene Filter mit der aufgefangenen Staubprobe wird auf die Waage mit der beheizbaren Haube gebracht und getrocknet. Hierbei ist es zweckmässig, die Temperatur derjenigen im Filterbehälter 12 anzupassen. Gleichzeitig mit dem Trocknungsvorgang wird die Probe gewogen, wobei überraschenderweise festgestellt wurde, dass sich schon nach verhältnismässig kurzer Zeit Gewichtskonstanz einstellt. Ausgedehnte Versuche an einer Vielzahl von Leerfiltern ergaben eine Wägeungenauigkeit von weniger als + 2 mg, was einer Nachweisgrenze gemäss VDI-Richtlinie 2449 von etwa 5 mg entspricht.
Bei der Verwendung eines Infrarot-Heizgeräts zum Trocknen der Staubproben wurden im allgemeinen Temperaturen von etwa 150 "C erreicht, was annähemd auch den im Filterbehälter 12 vorhandenen Temperaturen entspricht.
Durch Verwendung der beschriebenen Wägeeinheit 4 ist es möglich, eine Sofortmessung des Staubgehalts in einem strömenden Gas zu ermitteln. Werden 34 Filter zusammen ausgewogen und ausgewertet, liegt die Auswertezeit innerhalb 1/1 Stunde. Diese kurzen Auswertezeiten ermöglichen erst, eine Anlage, z.B. eine Industriefeuerung für Heizöl schwer, mit einem vernünftigen Aufwand auf die zugelassenen Grenzwerte einzustellen.
In Verbindung mit der Entnahme von Teilgasströmen ist es erwünscht, auch die CO2 bzw. O2-Gehalte zu ermitteln, die meistens kontinuierlich mit schreibenden Geräten gemessen werden, so dass eine Mittelwertbildung nur sehr mühsam durchzuführen ist. Wird aber ein elektronischer Summierer mit der Absaugvorrichtung kombiniert und werden durch das normierte Ausgangssignal des CO2- bzw. O2-Messgeräte Zählimpulse entsprechend seiner Grösse während der Staubmessung erzeugt, so kann am Schluss der Messung auf einfachste Weise der Mittelwert gebildet werden.
Durch die Unterteilung der beschriebenen Messanlage in einzelne Baueinheiten wird der Transport und die Aufstellung der Anlage am Arbeitsort wesentlich erleichtert. Werden zudem die Leitung 36 und eine Leitung 39 zur Messung des statischen Drucks sowie Signalleitungen 40,41-zur Übertragung von Mess- bzw. Steuerimpulsen zu einem einzigen Verbindungselement zusammengefasst, wird die Montage und Demontage der Messvorrichtung weiter vereinfacht.
** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
PATENT CLAIMS
1. A method for measuring the dust content in a flowing gas, in which a gas sample is extracted from the flowing gas by a suction probe, passed through a heated, dust-collecting filter and then cooled and dried, after which the dust sample collected in the filter is weighed, characterized in that the drying and weighing of the collected dust sample is carried out at the same time, the weighing being stopped after the dust sample has reached constant weight.
2. The method according to claim 1, characterized in that the dust sample is dried by infrared radiation.
3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature during the removal and at the
Weighing the dust sample to be approximated.
4. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a filter container (12) connected to a suction probe (9) and a drying device arranged in conjunction with a fine balance have a heating provided with adjustable heating power and a
Has temperature measuring device.
5. The device according to claim 4, characterized in that it consists of a number of portable units, i.e. a
Extraction unit (1), a filter unit (2), a suction unit (3), a weighing unit (4) and a control unit (5).
6. Application of the method according to claim 1, for measuring the dust content in flowing gases, the CO2 and / or
02 included, in which the mean CO2 and / or Or contents are measured simultaneously using appropriate devices, characterized by a pulse generator arranged at the device output, the pulse sequence of which depends on the size of these values and by an electronic totalizer which the pulses are counted during a measurement and used for averaging.
The invention relates to a method for measuring the dust content in a flowing gas, in which a gas sample is extracted from the flowing gas by a suction probe, filtered through a heated, dust-collecting filter and then cooled and dried, after which the dust sample collected in the filter is weighed an apparatus for carrying out the method and an application of the method.
The direct gravimetric method, as described for example in VDI guideline 2066, is known for dust measurements in flowing gases. This process is considered the most accurate and reliable method for recording and characterizing the discharge in the various dust-generating processes. The gravimetric dust measurement method is used on the one hand to determine the separation performance of dust separators and on the other hand forms the basis for the calibration of all continuously measuring dust and smoke density measuring devices. In addition, all official regulations on acceptance or control measurements of solid ejections are based on the gravimetric measurement method.
However, it cannot be overlooked that the gravimetric method has a number of significant disadvantages; it is a complex and time-consuming process, which is not economically viable for smaller controls, and in addition, a relatively large number of individual devices must be put together in the process, which make the assembly of the measuring apparatus complex. It is particularly difficult here that the evaluation of the measurements must take place in the laboratory, which is why rapid knowledge of the measurement results that is available immediately after the measurements are made impossible. It takes several days for the evaluated measurement results to be available.
The object of the invention is to utilize the above-described gravimetric measuring method while avoiding its disadvantages and maintaining its accuracy in such a way that the measurement results are short-term, i.e. about one hour later at the latest, whereby the installation of the measuring apparatus at the measuring point can be carried out quickly and without any transport effort.
This object is achieved according to the invention in that the drying and weighing of the dust sample that has been carried out is carried out simultaneously, the weighing being stopped after the dust sample has approximately reached constant weight.
The invention also includes a device for carrying out the method according to the invention, in which a filter container connected to the suction probe and a drying device arranged in connection with a fine balance have a heating provided with adjustable heating power and a temperature measuring device.
The invention is shown in the drawing in one embodiment and described below. Show it:
Fig. 1 is a block diagram of a measuring device for performing the dust measurement method according to the invention and
FIG. 2 shows a schematic illustration of the dust measuring device according to FIG. 1.
The measuring device shown in FIG. 1 for carrying out dust measurements using the gravimetric method is composed of a number of structural units. These are a removal unit 1, a filter unit 2, a suction unit 3, a weighing unit 4 and a control unit 5. The structural units 1-5 represent portable and therefore easily transportable units in which a number of devices are combined and which are therefore easy to work at can be put together.
2 shows the devices used in the units 1, 2, 3, 5 for taking the dust sample. In a channel 7, e.g. a flue gas duct of a furnace, gases laden with dust flow in the direction of arrow 8. To extract a partial gas flow, a suction probe 9 is installed in the channel 7, at the mouth of which a nozzle 10 is arranged, the opening of which is directed against the flow direction 8. The nozzle 10 can be exchanged for other nozzles with a different diameter. The suction probe 9 can be extended on the outlet side by additional pipe sections as required. A filter container 12 connects to the suction probe 9.
The suction probe 9 and the filter container 12 can be heated in a manner not shown; This ensures that the measuring filter installed in the filter container 12 always has a certain temperature. This is adjustable and can be read on the control unit 5. The dust test, i.e. the filter with the separated solid is available for further treatment immediately after the measurement.
Thanks to the filter container located outside the gas flow, measurements can be carried out quickly one after the other; the suction probe 9 remains permanently installed in the channel 7, which also allows a measurement in toxic or explosive gas mixtures.
The extraction unit 1 also includes a pitot tube 13 projecting into the gas stream 8, by means of which the static pressure on the one hand and the local speed in the channel 7 on the other hand can be determined. The dust pressure or speed measurement is carried out by a micromanometer 15 belonging to the extraction unit 1.
A cooler 17 connects to the filter container 12, one
Has condensate measuring device 18 and a temperature measuring sensor 19. The temperature of the sensor 19 and further temperature measuring sensors are measured in a common temperature display device 20 arranged in the control unit 1. The filter unit 2 thus consists of the filter container 12, the cooler 17, the condensate measuring device 18 and the temperature sensor 19; In Fig. 1, the filter container 12 and the cooler 17 are shown only schematically with the supply or removal of heat indicated by arrows.
The suction unit 3 comprises a vacuum pump 25, a dryer 26, a measuring orifice 27, a temperature sensor 28, a controllable solenoid valve 29 and control devices (not shown) for heating the filter container 12 and / or the suction probe 9. A line 30 connects the cooler 17 to the Dryer 26 to which the diaphragm 27, the sensor 28, the valve 29 and then the pump 25 are connected.
The measuring orifice 27 for measuring the partial gas flow can be exchanged for other orifices. In Fig. 1, the suction unit 3 is shown by a schematic dryer and a vacuum pump.
The control unit 5 comprises the temperature display device 20, to which the temperature sensors 19, 28 and a further temperature sensor 32 for measuring the temperature in the channel 7 are connected, and a timer 33 for switching the valve 29 on and off and for preselecting the suction time, a barometer 34, the manometer 16 for determining the negative pressure on the measuring orifice 27 and a valve 35 for setting the partial flow, which is connected via a line 36 to the suction side of the pump 25.
The micromanometer 15 belonging to the extraction unit 1 is also used to measure the differential pressures at the measuring orifice 27, as the corresponding line connections 37, 38 show.
The weighing unit 4 consists essentially of a Wa ge, on the weighing plate, the filter with the collected
Dust samples are placed. One can be placed over the weighing plate
Hood that are fitted with a heater, e.g.
an infrared heater. Such weighing units are in the
Available commercially, which is why they are not described here in detail.
The manner in which the weighing unit 4 is used is essential for the present method. The filter with the collected dust sample removed from the filter container 12 is brought onto the scale with the heatable hood and dried. It is expedient to adapt the temperature to that in the filter container 12. The sample is weighed at the same time as the drying process, and it has surprisingly been found that the weight remains constant after a relatively short time. Extensive tests on a large number of empty filters resulted in a weighing inaccuracy of less than + 2 mg, which corresponds to a detection limit of approximately 5 mg according to VDI guideline 2449.
When using an infrared heater to dry the dust samples, temperatures of approximately 150 ° C. were generally reached, which also approximately corresponds to the temperatures in the filter container 12.
By using the weighing unit 4 described, it is possible to determine an immediate measurement of the dust content in a flowing gas. If 34 filters are weighed and evaluated together, the evaluation time is within 1/1 hour. These short evaluation times enable a system, e.g. an industrial furnace for heating oil difficult to adjust to the permitted limit values with reasonable effort.
In connection with the removal of partial gas flows, it is desirable to also determine the CO2 or O2 contents, which are usually measured continuously with writing devices, so that averaging is very difficult to carry out. However, if an electronic totalizer is combined with the suction device and if the standardized output signal of the CO2 or O2 measuring device generates counting pulses according to its size during the dust measurement, the mean value can be easily formed at the end of the measurement.
The subdivision of the measuring system described into individual structural units makes transportation and installation of the system at the place of work considerably easier. If the line 36 and a line 39 for measuring the static pressure and signal lines 40, 41 for transmitting measurement or control pulses are combined into a single connecting element, the assembly and disassembly of the measuring device is further simplified.