DE19727969A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Lanzeitprobenahme für partikelgebundene und filtergängige metallische und metalloide Emissionen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Lanzeitprobenahme für partikelgebundene und filtergängige metallische und metalloide Emissionen

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DE19727969A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Langzeitprobenahme für partikelgebundene und filtergängige metallische und metalloide Emissionen, wobei die Vorrichtung ausgehend von einer Meßstelle in einem Reingas-Hauptstrom in Strömungsrichtung gesehen folgendes aufweist, eine Entnahmesonde zum Ableiten eines Teilstromes, ein Absaugrohr mit Heizung, ein Filtersystem zur Staubabscheidung und ein Mittel zur Stromteilung, welches den Teilstrom in einen ersten Teilstrom und einen zweiten Teilstrom teilt, wobei im zweiten Teilstrom in Strömungsrichtung gesehen ein zweiter Kondensatabscheider und eine zweite Pumpe vorgesehen ist.
Aus der DE 41 15 212 C2 ist ein Verfahren zur Ermittlung der Staubemission eines Schadstoffermitters durch Bestimmung des Staubmengenstromes im Abgas unter isokinetischer Teilstromentnahme von Proben aus dem strömenden Medium mit Abscheiden der Stäube oder Aerosole im Abgas durch Kuchenfiltration auf einem Filter und Abgreifen des bei der Durchströmung desselben verursachten Druckverlustes bekannt. Dieses Verfahren leitet direkt aus dem gemessenen Druckverlust die Menge des abgelagerten Staubes ab und macht diesen Meßwert dadurch sofort verfügbar. Für einen kontinuierlichen Langzeitbetrieb sind zwei mittels Hähnen manuell umschaltbare Filter vorgesehen. Zusätzlich werden über ein Waschmodul in einem abgeleiteten Teilstrom lösliche gasförmige Schadstoffe absorbiert bzw. ausgewaschen. Dies Anordnung hat den Nachteil, daß keine automatischen Langzeitmessungen möglich sind und ferner eine Bestimmung der filtergängigen Schadstoffe nur unzureichend erfolgt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei automatisch gleichzeitig partikelgebundene und filtergängige metallische und metalloide Stoffe gemäß der VDI-Richtlinie 3868 Blatt 1 und 2 repräsentativ für eine Meßstelle unter Berücksichtigung der Meßstellencharakteristika effektiv zurückgehalten und für spätere Bestimmungen verfügbar gemacht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und durch ein Verfahren der o. g. Art mit den Anspruch 19 angegebenen Verfahrensschritten gelöst.
Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß im ersten Teilstrom in Strömungsrichtung gesehen vorteilhaft folgendes vorgesehen ist, wenigstens ein Adsorptionssystem, wenigstens ein beheizter Raum, welcher wenigstens einen Teil des Adsorptionssystems aufnimmt, ein erster Kondensatabscheider, ein erster Trockenturm, ein erster thermischer Massenstrommesser und eine erste frequenzgeregelte Vakuumpumpe, wobei das Filtersystem ein automatisches Filterwechselsystem, mit einer beheizbaren Beströmungskammer und temperaturbeständigen Dichtungen ist.
Dies hat den Vorteil, daß eine gleichzeitige und automatische Erfassung sowohl von partikelgebundenen metallischen oder metalloiden Emissionen als auch filtergängigen metallischen und metalloiden Emissionen über längere Zeiträume erfolgt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das Adsorptionssystem wenigstens eine Gaswaschflasche, ein Fließsystem mit einer Schlauchpumpe für eine Absorptionslösung und wenigstens zwei oder mehr Glaskartuschen auf, in denen geeignete Feststoffadsorbentien, wie beispielsweise Ionenaustauscher oder Chelatbildner, insbesondere auf anorganischen oder organischen Trägerstoffen, oder Aktivkohle oder iod­ dotierte Aktivkohle eingefüllt sind. Dies ermöglicht die Anpassung des Meßsystems an unterschiedlichste Anforderungen bezüglich der zu messenden Emissionen und ermöglicht gleichzeitig ein Erfüllen der Kriterien gemäß der VDI-Richtlinie 3868. Je nach verwendetem Feststoff-Adsorbenten und dessen Betriebsparameter ist wenigstens eine Glaskartusche im beheizten Raum angeordnet.
Für einen sicheren Betrieb der Anlage und zusätzliche Meßdatenerfassung ist in vorteilhafter Weise im zweiten Teilstrom zwischen Kondensatabscheider und Pumpe in Strömungsrichtung gesehen ferner folgendes vorgesehen, ein zweiter Trockenturm und ein zweiter thermischer Massenstrommesser.
Für eine einfache und betriebssichere Regelung der abgesaugten Teilströme ist die erste und/oder zweite Pumpe eine frequenzgeregelte Vakuumpumpe.
Zweckmäßiger Weise ist für einen einfachen und kostengünstigen Aufbau der erste Kondensatabscheider ein kontinuierlicher Kondensatabscheider in Form eines Elektrogaskühlers.
Eine leistungsstarke und vollständige Kondensation des zweiten Teilstromes erzielt man dadurch, daß der zweite Kondensatabscheider ein kontinuierlicher Kondensatabscheider in Form eines Rohrbündelwärmetauschers mit Kühlwasserkreislauf ist.
Zweckmäßiger Weise ist die Heizung am Absaugrohr regelbar und die Entnahmesonde ist vorzugsweise eine Nulldrucksonde.
Für einen optimalen Betrieb ohne vorzeitiges Kondensieren oder Ablagern von Staub ist zwischen Absaugrohr und Filtersystem ein Heizschlauch mit austauschbarer Teflonseele angeordnet. Ferner ist vorzugsweise ein Regler für die Heizung des Teflonschlauches vorgesehen.
Ein einfacher und kostengünstiger Aufbau ergibt sich dadurch, daß das Mittel zur Stromteilung ein T-Stück einer Gasführungsrohrleitung ist.
Bei einem Verfahren der o. g. Art sind erfindungsgemäß folgende Schritte vorgesehen:
  • (a) Isokinetische Teilstromentnahme aus einem Reingas-Hauptstrom an einer Meßstelle,
  • (b) Staubabscheidung mit einem Planfilter,
  • (c) Teilen des Teilstromes in einen ersten und einen zweiten Teilstrom,
  • (d) Absaugen des zweiten Teilstromes mittels einer zweiten frequenzabhängigen Vakuumpumpe, wobei der Gasstrom kondensiert, getrocknet und dessen Massenstrom gemessen wird,
  • (e) gleichzeitig zu Schritt (d) Absaugen des ersten Teilstromes mittels einer ersten frequenzabhängigen Vakuumpumpe, wobei der Gasstrom zum Erfassen filtergängiger Stoffe einer Absorption und einer Adsorption unterzogen und anschließend kondensiert, getrocknet und dessen Massenstrom gemessen wird, und
  • (f) automatisches Wechseln des Planfilters in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Probenahmeparameter.
Dies hat den Vorteil, daß eine gleichzeitige und automatische Erfassung sowohl von partikelgebundenen metallischen oder metalloiden Emissionen als auch filtergängigen metallischen und metalloiden Emissionen über längere Zeiträume mit Hilfe der Absorption gasförmiger Stoffe in Flüssigkeiten und der Adsorption von Stoffen aus Flüssigkeiten und Gasen an Festkörpern erfolgt.
Eine Verhinderung einer vorzeitigen Staubabscheidung wird dadurch erzielt, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Teilstromes vor der Staubfilterung durch den Planfilter über 20 m/s gehalten wird.
Für eine bezüglich des Reingas-Hauptstromes möglichst repräsentative Messung wird die isokinetische Bedingung durch Regeln der Frequenz der zweiten frequenzabhängigen Vakuumpumpe aufrechterhalten, wobei die Regelgröße eine Druckdifferenz zwischen dem statischen Druck des Reingas-Hauptstromes und des Teilstromes an der Meßstelle ist.
In vorteilhafter Weise ist dabei der Probenahmeparameter in Schritt (f) ein Teilstromvolumen oder die Zeit. Bei der Wahl der Frequenz der Vakuumpumpe im zweiten Teilstrom als Probenahmeparameter ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß diese Frequenz der Leistung der zweiten Vakuumpumpe entspricht und somit ein Maß für den Druckabfall am Filter und somit ein Maß für die auf dem Filter bereits abgelagerte Staubmenge ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung. Diese zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt in einem Reingaskamin 10 eine Null­ druck-Entnahmesonde 12 zur Probenahme eines für den Reingas-Hauptstrom 13 repräsentativen Teilstromes 11 mit verschieden wählbaren Absaugdurchmessern.
Das Gasführungssystem umfaßt von der Sonde 12 aus in Strömungsrichtung gesehen folgende Komponenten: Einen Krümmer 14 mit beispielsweise 90°-Biegeradius, Absaugrohr 16, welches regelbar beheizt ist, Kaminwand-Absaugrohr-Halterung 18, einen regelbar beheizten Heizschlauch 19 mit austauschbarer Teflonseele, ein Filterwechslersystem 20 zum automatischen Ein- und Auswechseln von beispielsweise 15 Filterhaltern/Filtern mit einem Durchmesser von 150 mm, wobei 140 mm beströmt sind, eine Beströmungskammer 21, die von außen regelbar beheizt ist und Dichtungen aus temperaturbeständigem Material aufweist, einen Vorrat noch nicht beströmter Filterhalter bzw. Filter 22 mit einem Durchmesser von 150 mm bzw. einem beströmten Durchmesser von 140 mm, einen momentan eingewechselten, zur Zeit beströmten Filterhalter bzw. Filter 23, eine Ablage ausgewechselter, bereits beströmter Filterhalter bzw. Filter 24 und ein T-Stück 31 zur Abzweigung eines zur Erfassung filtergängiger Stoffe dienenden Gasstromes bzw. ersten Teilstromes 32 aus dem isokinetisch geregelten Teilstrom 11 und zum weiterleiten eines zweiten Teilstromes 33 aus dem isokinetisch geregelten Teilstrom 11.
Im zweiten Teilstrom 33 sind in Strömungsrichtung gesehen folgende Komponenten angeordnet: Ein zweiter kontinuierlicher Kondensatabscheider 34 in Form eines Rohrbündelwärmeaustauschers mit Kühlwasserkreislauf und Kondensatauslaß 35, ein zweiter "Sicherheits"-Trockenturm 36 und ein zweites Absaugmodul 37, bestehend aus einem zweiten thermischen Massenstrommesser 38 sowie einer zweiten frequenzgeregelter Vakuumpumpe 39.
Im ersten Teilstrom 32 sind in Strömungsrichtung gesehen folgende Komponenten angeordnet: Eine Gaswaschflasche mit Gaseinleitrohr/Fritte aus Glas und zwei eingeschmolzenen Glasstutzen 42, an denen ein Fließsystem für eine Absorptionslösung mit wenigstens einer mit Sorbens gefüllten Glaskartusche 43 und einer Schlauchpumpe 44 zur Förderung einer Absorptionslösung gekoppelt ist. Die dargestellte Ausführungsform umfaßt beispielhaft zwei Sorbentien in Glaskartuschen 43. In Strömungsrichtung gesehen wird der Teilstrom 32 zweckmäßigerweise zurück in einen regelbar beheizten Raum 40 unterhalb des Filterwechslers 20 geführt, in dem wenigstens ein, in der dargestellten Ausführungsform ein zu beheizendes Sorbens in einer Glaskartusche 43 untergebracht ist. Hieran schließt sich ein erster kontinuierlicher Kondensatabscheider 46 in Form eines Elektrogaskühlers ein erster "Sicherheits"-Trockenturm 48 und ein erstes Absaugmodul 50, bestehend aus einem ersten thermischen Massenstrommesser 51 sowie einer ersten frequenzgeregelter Vakuumpumpe 53 an.
Die Anlagensteuerung und Meßwerterfassung umfaßt folgende Komponenten: Einen Fühler 52 für die Reingas-Temperatur im Hauptstrom 13, eine Meßeinheit 54 für die Reingas-Temperatur im Hauptstrom 13, eine Druck-Überleitungsverbindungen 56, einen Differenzdrucktransmitter mit Isokinetik-Regelelektronik 58, einen Meßsignalverstärker 60, 62 zur Verstärkung der Massenstromsignale, einen externer A/D-Wandler 68, eine Beheizungsregeleinheit 64 zur Steuerung der Heizung des Absaugrohres, des Heizschlauches, der Beströmungskammer 21 und des Sorptionsraumes 40, eine Filterwechsel-Steuerelektronik 66 zur Synchronisation des Filterwechslers 20 und der Pumpen 53 und 53 und ein Notebook 70 zur Hauptsteuerung, Meßwerterfassung und -bearbeitung.
Das erfindungsgemäße Probenahmesystem entnimmt einem Reingas-Hauptstrom 13 an einer dafür vorgesehenen Meßstelle den Teilstrom 11. Die Entnahme erfolgt geschwindigkeitsgleich, d. h. isokinetisch, mit einer Nulldrucksonde 12, so daß der entnommene Teilstrom 11 für das Reingas 1 3 repräsentativ ist. Das System ist für Meßstellen mit einer Reingas-Strömungsgeschwindigkeit zwischen 20 und 38 m/s und einer Temperatur von bis zu 150 Grad Celsius geeignet. Das abgesaugte Teilstromvolumen 11 beträgt dabei zwischen 2 und 5 Nm3/h.
Der Teilstrom 11 wird in regelbar beheizten Rohren 16 und Schläuchen 19 aus wechselwirkungsarmen Materialien einem Staubabscheider 20 zugeführt. Die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Zuleitungssystems liegt über 20 m/s, um vorzeitige Staubabscheidung zu verhindern.
Die Staubabscheidung wird mit einem außenliegenden Planfilter 22, 23, 24 durchgeführt. Hierzu wird ein speziell für die Besonderheiten von Emissionsmessungen umgerüstetes Filterwechslersystem 20 aus der Immissionsmeßtechnik verwendet. Der Filterwechsler 20 ist in der beispielhaft dargestellten Ausführungsform mit 15 Filtern mit einem Durchmesser von 150 mm (140 mm beströmt) ausgestattet, die nacheinander automatisch ein- und ausgewechselt werden können. Im Unterschied zum Originalgerät wird hierbei die Beströmungskammer 21 des Filterwechslers 20 von außen regelbar beheizt. Eine Absaugeinheit des Originalgerätes wird nicht verwendet. Die Filterhalter/Filter 22, 23, 24 sind mit hitzebeständigen Dichtungen versehen, die die Beströmungskammer 21 während des Probenahmevorganges abdichten. Die Dichtungen dienen gleichzeitig zur Dichtung der in Stapeln gelagerten nicht beströmten 22 und bereits beströmten 24 Filterhalter/Filter, um sie gegen äußere Einflüsse zu schützen. Die Filtermedien sind frei wählbar.
Nach Passieren des Staubsammlers 22 wird dem entstaubten Teilstrom 11 ein zur Erfassung filtergängiger Stoffe zeitlich volumenkonstanter Gasstrom bzw. zweiter Teilstrom 33 regelbar zwischen 50 und 300 Ndm3/h entnommen. Ein erster Teilstrom läuft weiter. Im folgenden wird zwischen Teilstrom bzw. erstem Teilstrom 32 und Gasstrom bzw. zweitem Teilstrom 33 unterschieden. Der Abzweig ist vorzugsweise ein T-Stück 31 und befindet sich unterhalb des Filterwechslers 20 in dem regelbar beheizten Raum 40.
Der Teilstrom 33 dient zur Regelung der isokinetischen Absaugung. Er wird zunächst zum Schutz der nachfolgenden Einrichtungen mit Hilfe eines Rohrbündel-Wärmeaustauschers 34 zur kontinuierlichen Kondensatabführung und eines zusätzlichen zweiten Trockenturmes 36 getrocknet. Der entstaubte und getrocknete Teilstrom 33 gelangt von dort in den zweiten thermischen Massenstrommesser 38, der das abgesaugte Teilstromvolumen registriert. Die Absaugung wird mit der zweiten frequenzgeregelten Vakuumpumpe 39 durchgeführt.
Der zur Erfassung filtergängiger Stoffe dienende Gasstrom bzw. erste Teilstrom 32 wird zunächst durch eine Gaswaschflasche mit Gaseinleitrohr/Fritte aus Glas 42 geleitet. In dieser Gaswaschflasche 42 befindet sich eine Absorptionslösung, die durch an der Gaswaschflasche eingeschmolzene Glasstutzen frisch zugeführt (Stutzen oben an der Flasche angeordnet) und abgeführt (Stutzen unten an der Flasche angeordnet) wird. In der Absorptionslösung werden erfindungsgemäß filtergängige metallische und metalloide Komponenten des Gasstromes bzw. ersten Teilstromes angereichert. Durch die geregelte Zu- und Abführung einer Absorptionslösung mit Hilfe einer Schlauchpumpe 44 kann ein Überlaufen der Gaswaschflasche 42 durch anfallendes Kondensat oder ein Austrocknen der Gaswaschflasche 42 durch Verdunstung der Absorptionslösung verhindert werden. Die Schlauchpumpe 44 dient ebenfalls dazu, die angereicherte Absorptionslösung im Unterdruck durch eine oder mehrere Glaskartuschen 43 zu saugen. Die Glaskartuschen enthalten geeignete Feststoff-Adsorbentien (Ionenaustauscher, Chelatbildner o. ä. auf anorganischen oder organischen Trägerstoffen), an denen sich die in der Absorptionslösung gelösten filtergängigen metallischen und metalloiden Komponenten anreichern, während die Absorptionslösung abgereichert wird. Die Anreicherung kann beispielsweise durch Wiegen der Adsorbentien ermittelt werden. Anschließend wird der Gasstrom bzw. erste Teilstrom 32 zweckmäßigerweise zurück in den regelbar beheizten Raum 40 unterhalb des Filterwechslers 20 durch wenigstens eine weitere Glaskartusche 43 geleitet, in denen geeignete Feststoff-Adsorbentien (Aktivkohle, iod-dotierte Aktivkohle) eingefüllt sind, an denen extrem flüchtige filtergängige metallische und metalloide Komponenten aus dem Gasstrom 32 adsorbiert werden. Die Betriebstemperatur der Glaskartuschen 45 richtet sich nach den eingesetzten Adsorbentien Der Gasstrom wird hiernach zum Schutz der nachfolgenden Einrichtungen in einem Elektrokühler 44 mit kontinuierlicher Kondensatabführung und dem ersten Trockenturm 48 getrocknet. Der getrocknete Gasstrom 33 gelangt von dort in den thermischen Massenstrommesser 51, der das abgesaugte Teilstromvolumen registriert. Die Absaugung wird mit der ersten frequenzgeregelten Vakuumpumpe 53 durchgeführt.
Während der Probenahme werden im Sinne des Nulldrucksondenprinzips die statischen Drücke des Hauptstromes 13 und des Teilstromes 11 an der Sondenöffnung im Reingaskanal 10 abgegriffen und über Schläuche 56 einem Differenzdrucktransmitter 58 zugeführt. Durch Regelung des Teilvolumenstromes wird die Differenz der beiden statischen Drücke zu Null gebracht. Die Absaugung erfolgt dann geschwindigkeitsgleich. Die Regelung des Volumenstromes erfolgt durch Variation der Absaugleistung der Vakuumpumpe.
Die statischen Drücke werden zusammen mit der sich mittelbar daraus ergebenden Strömungsgeschwindigkeit im Hauptstrom 13 computergestützt erfaßt. Die Temperatur im Reingas-Hauptstrom 13 wird an der Sondenöffnung gemessen und wie die gemessenen Volumenströme des Teil- 33 und Gasstromes 32 ebenfalls als Meßsignal an den Computer 70 weitergeleitet.
Die Heizungen des Absaugrohres 16, des Heizschlauches 19, der Beströmungskammer 21 des Filterwechslers 20 und des Raumes 40 unterhalb des Staubabscheiders 22 werden zentral in der Steuereinheit des Probenahmesystems unabhängig voneinander geregelt. Zur Regelung wird vorzugsweise ein Pt 100-Meßwiderstand verwendet.
Der Filterwechsel läßt sich durch verschiedene Probenahmeparameter auslösen: Teilstromvolumen, Zeit, Frequenz (Leistung) der Vakuumpumpe Teilstrom, d. h. Erreichen eines bestimmten Druckverlustes am Filter. Nach Erreichen des Sollwertes werden die Vakuumpumpen ausgeschaltet. Gleichzeitig erhält der Filterwechsler das Signal für den Filterwechsel. Nach erfolgreicher Aus- und Einwechslung gibt der Filterwechsler das Signal für den erneuten Start der Probenahme an die Steuerung aus oder nach einer Fehlfunktion eine entsprechende Fehlermeldung.
Bezugszeichenliste
10
Reingaskamin
11
Teilstrom
12
Nulldruck-Entnahmesonde zur Probenahme eines für den Reingas-Hauptstrom repräsentativen Teilstromes mit verschieden wählbaren Absaugdurchmessern
13
Reingas-Hauptstrom
14
Krümmer mit 90°-Biegeradius
16
Absaugrohr, regelbar beheizt
18
Halterung Kaminwand-Absaugrohr
19
Heizschlauch mit austauschbarer Teflonseele, regelbar beheizt
20
Filterwechslersystem zum automatischen Ein- und Auswechseln von
15
Filterhaltern/Filtern mit einem Durchmesser von 150 mm (140 mm beströmt)
21
Beströmungskammer, von außen regelbar beheizt, Dichtungen aus temperaturbeständigem Material
22
Vorrat noch nicht beströmter Filterhalter/Filter (∅ 150 mm/l 40 mm beströmt)
23
eingewechselter, zur Zeit beströmter Filterhalter/Filter
24
Ablage ausgewechselter, bereits beströmter Filterhalter/Filter
31
T-Stück zur Abzweigung eines zur Erfassung filtergängiger Stoffe dienenden Gasstromes aus dem isokinetisch geregelten Teilstrom
32
erster Teilstrom
33
zweiter Teilstrom
34
kontinuierlicher Kondensatabscheider in Form eines Rohrbündelwärmeaustauschers mit Kühlwasserkreislauf
35
Kondensatauslaß
36
"Sicherheits"-Trockenturm
37
Absaugmodul, bestehend aus:
38
thermischer Massenstrommesser
39
frequenzgeregelter Vakuumpumpe
40
regelbar beheizter Raum zur Unterbringung einer Sorptionseinrichtung (hier skizziert: ein zu beheizendes Sorbens in Glaskartusche, Variation siehe Beschreibung des Probenahmesystems)
42
Gaswaschflasche mit Gaseinleitrohr und Fritte aus Glas, zusätzlich eingeschmolzen zwei Glasstutzen zur Abführung der beladenen Absorptionslösung (unten angebracht) und zur Zuführung frischer Absorptionslösung (oben angebracht)
43
Glaskartuschen
44
Schlauchpumpe zur Förderung der Absorptionslösung
46
kontinuierlicher Kondensatabscheider in Form eines Elektrogaskühlers
47
Kondensatauslaß
48
"Sicherheits"-Trockenturm
50
Absaugmodul, bestehend aus:
51
thermischer Massenstrommesser
52
Fühler der Reingas-Temperatur im Hauptstrom
53
frequenzgeregelter Vakuumpumpe
54
Meßeinheit der Reingas-Temperatur im Hauptstrom
56
Druck-Überleitungsverbindungen
58
Differenzdrucktransmitter und Isokinetik-Regelelektronik
60
und
62
Meßsignalverstärker zur Verstärkung der Massenstromsignale
64
Beheizungsregeleinheit zur Steuerung der Heizung des Absaugrohres, des Heizschlauches, der Beströmungskammer und des Sorptionsraumes
66
Filterwechsel-Steuerelektronik zur Synchronisation des Filterwechslers und der Pumpen
68
externer A/D-Wandler
70
Notebook zur Hauptsteuerung, der Meßwerterfassung und -bearbeitung

Claims (22)

1. Vorrichtung zur Langzeitprobenahme für partikelgebundene und filtergängige metallische und metalloide Emissionen, wobei die Vorrichtung ausgehend von einer Meßstelle in einem Reingas-Hauptstrom (13) in Strömungsrichtung gesehen folgendes aufweist, eine Entnahmesonde (12) zum Ableiten eines Teilstromes (11), ein Absaugrohr (16), ein Filtersystem (20) zur Staubabscheidung mit einem automatischen Filterwechselsystem (22, 23, 24) und ein Mittel (31) zur Stromteilung, welches den Teilstrom (11) in einen ersten Teilstrom (32) und einen zweiten Teilstrom (33) teilt, wobei ferner zur Unterstützung der Teilströme (11, 31,32) mindestens eine Absaugvorrichtung (39, 53) vorgesehen ist, und wobei in mindestens einem der Teilströme eine Sorption der filtergängigen Emissionen erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der Teilströme eine Entfeuchtungseinrichtung (34, 36; 46, 48) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterwechselsystem (20) und/oder das Absaugrohr (16) und/oder zumindest ein Teil des Sorptionssystems (43) beheizbar sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der Teilströme ein Massenstrommesser (38, 51) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß zumindest ein Teilstrom über ein Waschsystem (42) geführt ist dessen Waschflüssigkeit zumindest in einem Teilstrom über ein Sorptionsmittel (43) geführt ist.
6. Vorrichtung zur Langzeitprobenahme für partikelgebundene und filtergängige metallische und metalloide Emissionen, wobei die Vorrichtung ausgehend von einer Meßstelle in einem Reingas-Hauptstrom (13) in Strömungsrichtung gesehen folgendes aufweist, eine Entnahmesonde (12) zum Ableiten eines Teilstromes (11), ein Absaugrohr (16), ein Filtersystem (20) zur Staubabscheidung und ein Mittel (31) zur Stromteilung, welches den Teilstrom (11) in einen ersten Teilstrom (32) und einen zweiten Teilstrom (33) teilt, wobei ferner zur Unterstützung der Teilströme (11, 31, 32) mindestens eine Absaugvorrichtung (39, 53) vorgesehen ist, und wobei in mindestens einem der Teilströme ein Sorption der filtergängigen Emissionen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teilstrom über ein Waschsystem (42) geführt ist, dessen Waschflüssigkeit zumindest in einem Teilstrom über ein Sorptionsmittel (43) geführt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom (32) nach dem Waschsystem (42) über ein weiteres Sorptionsmittel (43) geführt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Sorptionsmittel (43) beheizbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschvorrichtung (42) an ein Fließsystem gekoppelt ist und die entnommene Waschflüssigkeit vorteilhaft über zwei Adsorptionssysteme (43) geführt ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Sorptionssysteme (43) Feststoff-Adsorbentien, wie Ionenaustauscher oder Chelatbildner, insbesondere auf anorganischer oder organischen Trägerstoffen, oder iod-dotierte Aktivkohle eingewogen enthalten.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Teilströme über einen Kondensatabscheider (34, 46) und/oder einen Trockenturm (36, 48) geführt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Kondensatabscheider ein Gaskühler ist, insbesondere der Kondensatabscheider (46) im ersten Teilstrom (32).
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Kondensatabscheider ein kontinuierlicher Kondensatabscheider in Form eines Rohrbündelwärmetauschers mit Kühlkreislauf ist, insbesondere der Kondensatabscheider (34) im zweiten Teilstrom (31).
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung am Absaugrohr (16) regelbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmesonde (12) eine Nulldrucksonde ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Absaugrohr (16) und Filtersystem (22) ein Heizschlauch (20) mit austauschbarer Teflonseele angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regler (66) für die Heizung des Teflonschlauches vorgesehen ist.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilströme (32, 33) definierte Teilmengen des Teilstroms (11) sind.
19. Verfahren zur Langzeitprobenahme für partikelgebundene und filtergängige metallische und metalloide Emissionen, mit folgenden Schritten,
  • (a) isokinetische Teilstromentnahme aus einem Reingas-Hauptstrom an einer Meßstelle,
  • (b) Staubabscheidung mit einem Filter, insbesondere Planfilter,
  • (c) Teilen des Teilstromes in einen ersten und einen zweiten Teilstrom,
  • (d) Absaugen des zweiten Teilstromes mittels einer Pumpe, wobei der Gasstrom kondensiert, getrocknet und dessen Massenstrom gemessen wird,
  • (e) gleichzeitig zu Schritt (d) Absaugen des ersten Teilstromes mittels einer Pumpe, wobei der Gasstrom zum Erfassen filtergängiger Stoffe einer Sorption, insbesondere einer Absorption und einer Adsorption, unterzogen und anschließend kondensiert, getrocknet und dessen Massenstrom gemessen wird, und
  • (f) automatisches Wechseln des Planfilters in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Probenahmeparameter.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Teilstromes über 20 m/s gehalten wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die isokinetische Bedingung durch Regeln des zweiten Teilstromes, insbesondere der Frequenz einer frequenzabhängigen Vakuumpumpe, aufrechterhalten wird, wobei die Regelgröße vorzugsweise eine Druckdifferenz zwischen dem statischen Druck des Reingas-Hauptstromes und des Teilstromes an der Meßstelle ist.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenahmeparameter in Schritt (f) ein Teilstromvolumen, die Zeit oder die Förderleistung, insbesondere die Frequenz der Vakuumpumpe, im zweiten Teilstrom ist.
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