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Anlage zur Patentan-
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meldung vom 24.9.75 sRel/Ges Vorrichtung für die Messung des Staubanteiles
von Luft oder Abgasen Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die
Messung des Staubanteiles von Luft oder Abgasen, insbesondere Brüden, bestehend
aus einem mit einer Ansaugdüse bzw. hnsaugöffnung versehenen Entnahmerohr, das direkt
oder mittels eines Verbindungsteiles oder eines Rohres an einem Hohlkörper angebracht
ist und in dessen zur Durchleitung der Abgase vorgesehenen Inneren eine oder mehrere
Einspritzdüsen für das Wasser oder für andere, den Staub aufJe.amenae Flüssigkeiten
angebracht sind. An dem anderen Ende des Hohlkörpers ist direkt oder mittels eines
Verbindungsrohres bzw. Verbindungsteiles ein Vorratsgefäß angebracht, das mit einer
Vorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks zum Absaugen der Abgase in Verbindung
steht.
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Es sind bereits Rauchgasentnahmevorrichtungen für die Gasanalyse,
insbesondere sehr heißer und staubiger Gase, bekannt, die aus einem vorne offenen
Entnahmerohr bestehen, gegen dessen vordere Öffnung aus einer Düse Wasser in Richtung
des Gasstromes gespritzt wird, so daß das Entnahmerohr vom Beginn der Gaseinlaßöffnung
an mittels Wasser durchspült wird. Die Einspritzdüsen für das Wasser befinden sich
gemäß DT-PS 945 078 axial vor der Entnahmerohröffnung, während nach der DT-PS 953
926 um die frontale Entnahmerohröffnung herum Düsen oder ein Ringspalt für das
SpUlmittel
angeordnet sind. Das Entnahmerohr ist bei diesen Ausführungen gleichzeitig mit einem
Kühlmantel versehen. Außerhalb dieser Vorrichtung ist das Entnahmerohr an einem
Topf angeschlossen, in dem Rauch, Gas und Wasser voneinander getrennt und das Gas
zur Gasanalyse entnommen werden kann. Während derartige Vor-.
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richtungen für die Gasanalyse gut geeignet sind, können sie nicht
für die quantitative Staubmessung eingesetzt werden, weil ein Teil des ausgesprühten
Wassers je nach Neigung der Vorrichtung verloren gehen kann und andererseits bei
sehr staubigen Abgasen eine einwandfreie Funktion im Hinblick auf die Staubbestimmung
nicht gewährleistet ist. Bei einer Staubbestimmung besteht weiterhin die Voraussetzung,
daß das eingesetzte Wasser im Umlauf geführt wird, was ebenfalls nach diesen bekannten
Ausführungsformen nicht möglich ist.
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In der Praxis treten weiterhin Schwierigkeiten auf, wenn Feinstäube
unterhalb eines Korndurchmessers von ca. 5 pm bestimmt werden müssen. Noch kritischer
wird die Bestimmung von Stäuben in feuchter Abluft oder in Brüden, weil die Filter
durch die in den Brüden teilweise gelösten Feststoffanteile innerhalb kürzester
Zeit verklebt werden.
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Ziel und Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, die vorgenannten
Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zu finden, die es ermöglicht, den Staub
einschließlich des Feinstaubes mittels eines feinverdüsten Wasserstrahls niederzuschlagen
bzw. in irgendeiner Form zu binden und in ein Vorratsgefäß
abzuführen,
wo anschließend die Bestimmung des Staubes durchgeführt werden kann. Ziel und Aufgabe
der vorliegenden Erfindung war es weiterhin, eine Vorrichtung zu entwickeln, die
auch in Brüden oder anderen stark staubhaltigen Abgasen zur Bestimmung des Staubanteiles
eingesetzt werden kann. Schließlich sollte das Verkleben der Düsen innerhalb der
Vorrichtung verhindert werden und eine bessere Führung der Flüssigkeit zur Aufnahme
des Staubes ohne Wasser- oder Flüssigkeitsverlust bzw.
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ohne wesentlic:len Wasser- oder rlüssigKeitsverlust mit einer vorgegebenen
Menge einer Flüssigkeit bzw. Wasser möglich sein.
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Erfindungsgemäß wurde testgestellt, dav diese Aufgaben unter Verwendung
einer Vorrichtung für die Messung des Staubanteiles von Luft oder Abgasen gelöst
werden können, bei der das vorne offne, mit einer Ansaugdüse bzw. Ansaugöffnung
versehene Entnahmerohr direkt oder mittels eines Verbindungsteiles oder eines Rohres
an einem Hohlkörper angebracht ist, in dessen zur Durchleitung der Abgase vorgesehenen
Inneren eine oder mehrere Einspritzdüsen für das Wasser oder für andere, den Staub
aufnehmende Flüssigkeiten angebracht sind. An dem anderen Ende des Hohlkörpers ist
direkt oder mittels eines Verbindungsrohres bzw. Verbindungsteiles das Vorratsgefäß
angebracht, das mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks zum Absaugen
der Abgase in Verbindung steht.
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Nach einer vorzugsweisen Ausführungsform ist der Hohlkörper ()) doppelwandig,
vorzugsweise in Form von konzentrischen oder nahezu konzentrischen Rohren, ausgebildet,
wobei an dem äußeren
Rohr das Anschlußstück ()a) für die Wasser-
bzw. Flüssigkeitszuleitung und an bzw. in dem inneren Rohr Einspritzdüsen angebracht
sind.
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Diese vorzugsweise Ausführungsform wird insbesondere bei der Messung
von heißen Gasen, Brüden und dgl. verwendet. Nach einer besonders vorteilhaften
Aus führungs form ist an dem Ende des doppelwandigen Hohlkörpers direkt oder mittels
eines Verbindungsrohres bzw. Verbindungsteiles eine Kühlvorrichtung (5) angebracht,
deren Austrittsöffnung für das Abgas (5c) direkt oder über eine Rohr- bzw. Schlauchleitung
über ein Verbindungsteil mit dem an eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks
zum Absaugen der Abgase angeschlossenen Vorratsgefäß (1) in Verbindung steht.
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Die von der Kühlvorrichtung abgehende Austrittsöffnung für das Abgas
bzw. die Luft und das staubhaltige Wasser bzw. die staubhaltige Flüssigkeit, die
direkt oder unter Zwischenschaltung eines Verbindungsrohres bzw. Verbindungsschlauches
oder Verbindungsteiles in das Vorratsgefäß führt, hat an ihrem Ende innerhalb des
Vorratsgefäßes eine nach unten erweiterte, vorzugsweise trichterförmige bzw. kegelförmige
Mündung und in der Mündung ober in der Nähe der Mündung eine mit Löchern, Schlitzen
und dgl. versehene Platte, Scheibe oder ein Sieb, wobei die Löcher, Schlitze und
dgl. so bemessen sind, daß die Staubteilchen hindurchtreten können. Durch diese
Anordnung der mit Löchern, Schlitzen und dgl. versehenen Platte, Scheibe oder eines
Siebes, wird eine bessere Trennung des Wassers oder der
anderen
Flüssigkeiten von Æer gasförmigen Phase erzielt, so daß keine oder nur unwesentliche
Flüssigkeitsverluste bei der Absaugung des Abgases (je nach Unterdruck) entstehen.
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Diese nach unten erweiterte, vorzugsweise trichterförmige bzw.
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kegelförmige Mündung endet vorzugsweise etwa in halber Höhe des Vorratsgefäßes.
Das vom Staub befreite Abgas wird oben bzw. in der oberen Hälfte des Vorratsgefäßes
abgezogen, wodurch ein Mitreißen von Flüssigkeitströpfchen vermieden wird.
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Eine Rohr- bzw. Schlauchleitung führt vom unteren Teil des Vorratsgefäßes
über eine Umwälzpumpe zum Hohlkörper, vorzugsweise zum Anschlußstück, des doppelwandigen
Hohlkörpers und steht so mit den Wasserdüsen und/oder Wasseraustrittsöffnungen des
doppelwandigen Hohlkörpers in Verbindung. Dadurch wird erreicht, daß eine bestimmte
Wassermenge vorgegeben werden kann, die im Umlauf geführt wird und innerhalb einer
bestimmten Zeit unter Anwendung eines bestimmten Vordrucks und/oder eines bestimmten
Unterdrucks zum Ansaugen der Abgase den Staub aufnehmen kann.
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Neben der Einspritzdüse sind ein oder mehrere Spritzlöcher bzw.
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Sprühöffnungen im bzw. am doppelwandigen Hohlkörper angebracht, damit
eine bessere Entfernung des Staubes aus dem Innenteil des Hohlkörpers, vorzugsweise
doppelwandigen Hohlkörpers, erfolgen kann. In dem doppelwandigen Hohlkörper ist
die Öffnung der Einspritzdüse so angebracht, daß sie in Richtung des Gasstromes
zeigt.
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Als Einspritzdüse werden an sich bekannte Düsen, vorzugsweise Vollkegeldüsen,
verwendet, die in der Achse bzw. in der Nähe der Achse des doppelwandigen Hohlkörpers
angeordnet sind.
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Nach einer Aus führungs form sind ein oder mehrere Spritzlöcher bzw.
SprühUffnungen zusätzlich in dem doppelwandigen Hohlkörper derart angebracht, daß
die eingespritzte Flüssigkeit einen Drall in Fließrichtung des Gases bzw. Abgases
erhält. Durch diese Ausführungsform wird erzielt, daß evtl. abgeschiedener Staub
aus dem doppelwandigen Hohlkörper leichter abtransportiert werden kann.
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Nach einer vorzugsweisen Ausführungsform sind ein oder mehrere Spritzlöcher
bzw. Sprühöffnungen in bzw. an dem doppelwandigen Hohlkörper an der Rückseite der
Einspritzdüse angebracht und zur Rückseite der Einspritzdüse gerichtet. Durch diese
Anordnung wird vermieden, daß sich Staub auf der Rückseite der Düse (4) ablagern
kann und für die Staubbestimmung verloren geht.
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Nach einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist das Entnahmerohr
mit der Entnahmedüse nach unten abgebogen.
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Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist die Entnahmedüse
(10) auswechselbar, vorzugsweise aufschraubbar bzw.
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aufsteckbar, am Entnahmerohr angebracht. Durch diese Ausführungsform
kann die Entnahmedüse (10) durch eine solche mit kleinerem oder größeren Öffnungsdurchmesser
ersetzt werden.
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Dadurch wird es ermöglicht, insokinetische staubhaltige Gasproben
so aus dem Hauptstrom zu entnehmen.
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Der Öffnungsdurchmesser der Ansaugdüse besitzt je nach Gasgeschwindigkeit
an der Entnahmestelle einen Durchmesser von etwa 4 - 30 mm, vorzugsweise 8 - 15
mm.
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Der Innendurchmesser des Entnahmerohres sollte zweckmäßig etwas kleiner
sein als der Innendurchmesser des Hohlkörpers (3), vorzugsweise des doppelwandigen
Hohlkörpers. Bei einigen Ausführungsformen wurde ein Innendurchmesser für das Entnahmerohr
von ca. 4 - 10 mm gewählt.
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Messungen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung haben gezeigt,
daß unter Verwendung dieser Vorrichtung der Wirkungsgrad vergrößert wird und auch
Feinstäube unter 5 rm Korndurchmesser mitbestimmt werden können. Selbst bei brüdenhaltigen
Gasen ist es durch die Verwendung der Vorrichtung möglich, eine Bestimmung des Staubanteiles
durchzuführen.
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In der beigefügten Zeichnung einer bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Ansaugdüse (10) über ein nach unten gebogenes
Verbindungsteil (11) an dem doppelwandigen Hohlkörper ()) angebracht. Ansaugdüse
und Verbindungsteil bilden zusammen das Entnahmerohr für die staubhaltigen Abgase.
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In dem doppelwandigen Hohlkörper ()) ist ein Anschlußstück ()a) für
die Zuführung des Wassers bzw. für staubaufnehmende Flüssigkeiten angebracht, so
daß das Wasser bzw. die staubaufnehmende
Flüssigkeit den Raum zwischen
den Wandungsteilen des doppelwandigen Hohlkörpers ()) durchfließen kann. In der
Innenfläche des doppelwandigen Hohlkörpers ()) ist direkt oder mittels einer Befestigungsvorrichtung
bzw. Haltevorrichtung eine Einspritzdüse (4) angebracht. In der Innenwandung des
doppelwandigen Hohlkörpers befinden sich in der bevorzugten Ausführungsform zusätzlich
Spritzlöcher, von denen ein oder mehrere Spritzlöcher (7) an der Rückseite der Einspritzdüse
(4) angeordnet sind, während andere Spritzlöcher (8a, 8b) in der Innenwandung des
doppelwandigen Hohlkörpers so angeordnet sind, daß durch diese Spritzlöcher der
Flüssigkeitsstrahl derart gegen die Innenfläche des Rohres ausgespritzt wird, daß
ein Drall in Fließrichtung des Gases bzw. Abgases erzeugt wird. Der Winkel zwischen
dem austretenden Flüssigkeitsstrahl und dem Umfang des Rohres beträgt 15 - 650,
vorzugsweise 30 - 500.
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Der doppelwandige Hohlkörper geht über ein Zwischenstück zu der Kühlvorrichtung
(5) über, die in (5a) das Anschlußstück für die Zuführungsleitung des Kühlwassers
und in (5b) das Anschlußstück für die Kühlwasserabflußleitung trägt. ttber ein Rohrteil
(5c) bzw. (5d) wird die staubhaltige Flüssigkeit in das Vorratsgefäß (1) geleitet.
Am Ende des Rohrteiles (5d) befindet sich eine trichter- bzw. kegelförmige Mündung
(13), die vorzugsweise eine Lochplatte (14) trägt.
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In dem Vorratsbehälter ist eine Ableitung (Vakuum) für die Abgase
(Absaugung durch Unterdruck) angebracht. Die Rohr- bzw.
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Schlauchleitung (6a, 6b) führt von dem Vorratsgefäß unter
Zwischenschaltung
der Umwälzpumpe (2) zu dem doppelwandigen Hohlkörper (3).
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Von dem Vorratsgefäß wird durch die Umwälzpumpe (2) vorteilhaft destilliertes
Wasser oder eine andere geeignete staubaufnehmende Flüssigkeit in den doppelwandi&en
Hohlkörper ()) gefüiirt. Nach einem entsprechenden Druckaufbau wird dieses Wasser
über die Einspritzdüse (4) und die Sprühlöcher in den Abluftstrom, der isokinetisch
aus dem zu messenden Kamin abgesaugt wird, gespritzt. Dabei werden die Staubteile
ausgewaschen und mit der Spülflüssigkeit über den Kühler (5) in das Vorratsgefäß
(1) zurückgeführt.
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Während die gereinigte Abluft über den Stutzen "Vakuum" zur Gasuhr
und Saugpumpe gelangt, wird der Kreislauf des Wassers bis zum Ende der Probennahme
fortgesetzt. Danach können lösliche und unlösliche Stäube im Wasser bzw. in der
staubaufnehnienden Flüssigkeit bestimmt werden.
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L e e r s e i t e