DE3136646A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen von feststoffen in abgasen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum messen von feststoffen in abgasenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen von Feststoffen | in Abgasen, wonach ein bei hoher Abgastemperatur aus den Abgasen j
entnommenes Probegasvolumen einen Meßfilter, einen Durchflußmesser|
und einen Gaszähler durchfließt. j
Ein ständiges Problem bereitet die Probenahme aus Abgasen bei
hohen Abgas temper aturen, weil häufig die zu sammelnden und schließ-?
lieh zu messenden Partikeln noch in gasförmigem oder flüssigem Zu-;
stand, jedenfalls nur teilweise als Feststoffe im Abgasstrom vor- ',
liegen. Aufgrund der unterschiedlichen Aggregatzustände ist eine exakte Bestimmung der Partikel häufig ungenau und unpraktisch. Das
gilt insbesondere für die Probenahme von Stäuben, an die z. B. ; polyzyklische Aromate angelagert sind. Bei einer Sammlung von polyzyklischen
Aromaten bei hohen Abgastemperaturen können diese Aromate bereits während der Sammelphase durch Temperatureinwirkung in
ihrer Zusammensetzung beeinflußt oder umgewandelt werden. Unabhängig davon ist es möglich, daß die Aromate eben erst bei niedrigen Temperaturen als Feststoffe vorliegen. - Hier will die Erfindung
Abhilfe schaffen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Messen von Feststoffen in Abgasen anzugeben, wonnach
das Sammeln der Proben in einfacher Weise bei niedrigen Temperaturen
in der Feststoffphase erfolgt und daher eine eindeutige
Bestimmung der Bestandteile möglich ist.
Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren
dadurch, daß das Probegasvolumen vor Eintritt in den Meßfilter; unter Mischung mit einem feststofffreien Kühlgas verdünnt und un- :
ter Bildung einer Feststoffphase auf niedrige Mischtemperatur kon-;
densationsfrei abgekühlt wird, und daß dann das abgekühlte Misch- I
gasvolumen mit den in der Festetoffphase gesassaelten Feststoffen
über dan Meßfilter usw. abgesaugt wird. - Die Erfindung geht von
der Erkenntnis aus, daß eich dann eine Probe bei niedrigen Temperaturen unter Vermeidung einer Kondensation des Probegases sammeln
läßt, wenn das Probevolumen nicht nur auf eben niedrige Teajperatur
abgekühlt wird, sondern darüber hinaus gleichseitig alt Kühlgas
verdünnt wird. Niedrige Mischteiaperatur xselnt lot Rahmen der Erf indung jeweils jene Temperatur, bei welcher nicht langer eine gasfönaige oder flüssige, sondern ausschließlich eine Festetoffphase
vorliegt, also die teilweise gasförmigen oder flüssigen Partikel bereits als feste Bestandteile neben den ohnehin schon festen Stoffen vorliegen. Darüber hinaus gewährleisten niedrige Kischungste»-
peraturen, daß auch mit niedrigen Filterteraperaturen gearbeitet
werden kann und folglich ein Zersetzen der zu laessenden Partikel
mit Sicherheit verhindert wird. Dadurch ist exakte Messung gewährleistet.
Heitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt. So sieht die Erfindung vor, daS als Kühlgas üstgebungsluft,
Stickstoff od. dgl. Gas verwendet wird und die Umgebungaluft getrocknet, ggf. gekühlt und das Kühlgaevoluisen vorgefiltert, gemessen, gezählt und dann deia Probegasvolumen zugesdaeht wird, ober
die Vorfilterung wird erreicht, daß de» Frobegasvolusen keine zusätzlichen Feststoffe zugeführt werden. Erfindtingsgeciäß werden der
Probegasstrom und der Kühlgasstros als Teilströiae parallel derart
zusammengeführt, daß der Kühlgasstrom den Probegasstrom einhüllt,
um die Ablagerung von Partikeln an den Wänden der erforderlichen Mischvorrichtung zu vermeiden oder zumindest gering zu halten.
Weiter wird nach Lehre der Erfindung die Vermeidung von Kondensation im Probegasstrom dadurch unterstützt, daß der Probegasstroa
bis zum Zusammenführen mit dem Kühlgasstrom durch thermische Iso-
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lierung oder Begleitheizung auf Abgasteiaperstur gehalten wird. -■-Für
viele Anwendungsfälle reicht zur Einstellung einer Hischtemperatur
von < 40 9C ein Verhältnis von KÜhlgasvoluraen zu Probegaevolumen
von 10 t 1» Auch davon abweichende Verhältnisse sind möglich. Entscheidend bleibt die Vermeidung von Kondensationserschelnungen
im Probegasstrom und die Sammlung einer Probe bei nie»
drigen Temperaturen, folglich in der Peststoffphase«
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung mit einem MeS-filter
und einer Absaugvorrichtung sowie mit zwischen MeSfilter und Absaugvorrichtung angeordnetes Durchflußmesser und Gaszähler,
welche aur Durchführung des beanspruchten Verfahrens besonders geeignet ist. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daS der
Meßfilter eine Mischvorrichtung mit Probegaseintrlttsstutzen und
Kühlgaseintrittsstutzen sowie jeweils Regel- oder Steuerorgan vorgeordnet
ist, und daß für das Kühlgas ein Gaszähler, Durchflußmesser, Vorfilter und eine Trockenvorrichtung sowie ggf. eine
zwischen Trockenvorrichtung und Vorfilter angeordnete Kühlvorrichtung vorgesehen sind. Insbesondere bei Verwendung von Omgebungsluft
muß diese in der Trocknungsvorrichtung auf das erforderliche Maß getrocknet und ggf. in der Kühlvorrichtung gekühlt
werden. Das Kühlgasvolumen wird dann über den Durchflußmesser und
Gaszähler, ζ. B. BalgengassÄhler, gemessen. Die Messung des Mischgaavoluiaens
erfolgt über den de» Meß filter nachgeordnet en Durchflussmesser
und Gaszähler, ζ. B. ebenfalls Balgengaszähler. Die Absaugung
des Mischgasvolumens erfolgt über die als Pumpe bzw. Ejektor
ausgebildete Absaugvorrichtung. Die Regelorgane bzw. Steuerorgan«
dienen zur Einstellung des Probegasvolumens, KühlgasVolumens
und schließlich Mischgaavolumen*. Die Vorrichtung ist so ausgelegt,
daß die für Staubmessungen in strömenden Gasen erforderliche geschwlndigkeltsgleiche
Probenahme erfolgen kann (vgl. VDI-Richtlinie
2066). Das entnommene Probegasvolumen kann aus der Differenz
. feder mit den beiden Gaszählern gesessenen Volumen bzw. Volusienströrae
ermittelt werden. - Die Mischvorrichtung ist erfindungsgenäS
als Mischrohr mit einea darin koaxial angeordneten Probegaerolir
ausgebildet, wobei der Kühlgaseintrittsstutzen in Strömungerichtun?
vor dem Gasaustrittsende des Probegasrahres in den Ringraaia
zwischen Mischrohr und Probegasrohr mündet. Außerdem k&nn
das Probegasrohr als Verlängerung des Probegaselntrittsstutzens
ausgebildet sein und eine das Rohr umgebende Heizvorrichtung oder Isolierung aufweisen.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind iss wesentlichen
darin au sehen, daß ein Verfahren und eine Vorrichtung zua Hessen
von Feststoffen in Abgasen verwirklicht werden, welche unter Vermeidung
von Kondensation iia Probegasstrom die Sasaslung von Proben
bei niedrigen Tasoeraturen und folglich in der Feststoffphase ermöglichen,
so daß beim MeBVorgang nicht länger ein Phasengeraisch
aus gasförmigen, flüssigen und festen Partikeln vorliegt, vialeine
einwandfreie Bestiasaung der Bestandteile möglich ist.
ielsweisö la fet sich das erfindungsgemS Se Verfahren bei solchen
Stoffen anwenden, die bei dsr im Abgaskanal vorherrschenden
Temperatur noch gasförmig vorliegen und erst nach Abkühlung den
festan Aggregatzustand annehmen, wie s. B. Stäube in der Glashüttenindustrie.
Auch bei Stoffen alt hohen Dampfdrücken, z. B.
Quecksilber und &rsaa, arbeitet das erfindungsgesäße Verfahren
vorteilhaft. Da3 gleiche gilt in bezug auf Kokereiabgase» Kraftwerksahgase
und baispielsweise Motorabgase zur Sammlung von polyzyklischen
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erlSutert. Die ainaige Figur seigt in schematischer Darstellung eine erfindungs-Vorrichtung
zum Massen von Feststoffen in Abgasen.
Diese Vorrichtung weist in ihrem grundsätzlichen Aufbau einen MeS-filter
1 und eine Absaugvorrichtung 2, z» B. Pumpe, auf, wobei zwischen MeSfilter 1 und Absaugvorrichtung 2 ein DurehfluSäiesser 3
und Gaszähler 4, z» B. Balgengaszähler, angeordnet ist. Ferner ist
zwischen des Gaszähler 4 und der Absaugvorrichtung 2 ©in Hegelorgan
5 vorgesehen. Dem Meßfilter 1 ist eine Mischvorrichtimg 6 mit
Probegaseintrittsstutzen 7 und Kühlgaseintrittsstutzan S sowie jeweils
Regelorgan 9, 10 vorgeordnet. Für das Kühlgas sind ebenfalls ein Gaszähler 11, z. B. Balgengaszähler, und ein Durchflussmesser
12 vorgesehen» ferner ein Vorfilter 13 und eine Trockenvorrichtung
14 sowie ggf. eine zwischen Trockenvorrichtung 14 unü Vorfilter 13 angeordnete Kühlvorrichtuni 15. In diesem Fall kann
U&gebungsluft zur ErBeugung von Kühlgas herangezogen werden, jadoch
sind auch andere Gasarten denkbar. Die Mischvorrichtung 6 ist als Mischrohr 16 Jait ©ines darin koaxial angeordneten Probegasrohr
17 ausgebildet. Der Kühlgaseintrittsstutzen 8 mündet in Strötaungsrichtung
vor dem Gasaustrittssnde des Probegasrohres 17 in den
Ringraura 18 zwischen Mischrohr 1 δ und Probegasrohr 17, so daß der
KÜhigasstroiä dem Probegasstrora derart parallel zugeführt wird, daß
der Kühlgasstroa den Probegasstrom einhüllt. ÄuBer&esa kann aas
Probegasrohr 17 als Verlängerung des Probega3Sintrittsstutzens 7
ausgebildet sein und eine das Hohr uagebende Heizvorrichtung 19
aufweisen, um dem Probegasstroia biss zusa Zusasnaenfuhren rait das
Kühlgaestrom auf Äbgaetesnperatur zu halten. Dazu kann auch eine.
nicht dargestellte thermische Isolierung dienen. - Mach Lehre der Erfindung wird das Probegasvolumen vor Eintritt in den MeSfilter 1
unter Mischung mit dem feetstofffreien Kühlgas verdünnt und unter
Bildung einer Feststoffphase auf niedrige Hischtemperatur ohne
Kondensationserscheinungen abgekühlt. Dann wird das abgekühlte
Hiachgasvoluaen mit den in der Feststoffphase gesammelten Fest»
stoffen über den Meflfilter 1 und schließlich über den DurchfIuS-stesser
3 und den Gaszähler 4 abgesaugt.
- t-
Leerseite
Claims (8)
- Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlgas Umgebungsluft, Stickstoff od. dgl. Gas verwendet wird und die Umgebungsluft getrocknet, ggf. gekühlt und das Kühlgasvolumen vorgefiltert, gemessen, gezählt und dann dem Probegasvolumen zugemischt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Probegasstrom und der Kühlgasstrom als Teilströme parallel derart zusammengeführt werden, daß der Kühlgasstrom den Probegasstrom einhüllt.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichjnet, daß der Probegasstrom bis zum Zusammenführen mit dem Kühlgas-'strom durch thermische Isolierung oder Begleitheizung auf Abgastemperatur gehalten wird.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich-ίnet, daß eine Mischtemperatur von < 40 0C bei einem Verhältnis von Kühlgasvolumen zu Probegasvolumen von 10 : 1 eingestellt wird.
- 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Meßfilter und einer Absaugvorrichtung sowie mit zwischen Meßfilter und Absaugvorrichtung angeordnetem JDurchflußmesser und Gaszähler, dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßfilter (1) eine Mischvorrichtung (6) mit Probegaseintrittsstutzen (7) und Kühlgaseintrittsstutzen (8) sowie jeweils Regel- oder Steuerorgan (9,10) vorgeordnet ist, und daß für das Kühlgas ein Gaszähler (11), Durchflußmesser (12), Vorfilter (13) und eine Trockenvorrichtung (14) sowie ggf. eine zwischen Trockenvorrichtung (14) und Vorfilter (13) angeordnete Kühlvorrichtung (15) vorgesehen sind.Andrejewsld, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung als Mischrohr (16) mit einem, darin koaxial angeordneten Probegasrohr (17) ausgebildet ist und der Kühlgasein— trittsstutzen (8) in Strömungsrichtung vor dem Gasaustrittsende des Probegasrohres (17) in den Ringraum (18) zwischen Mischrohr (16) und Probegasrohr (17) mündet..
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder I1 dadurch gekennzeichnet, daß das Probegasrohr (17) als Verlängerung des Probegaseintrittsstutzens (7) ausgebildet ist und eine das Rohr umgebende Heizvorrichtung (19) oder Isolierung aufweist.
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