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Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Anteils der brennbaren Bestandteile eines Gasstromes
Die Messung des Anteiles der brennbaren Bestandteile eines Gasstromes, insbesondere in Abgasen, er- folgt üblicherweise auf chemischem Wege nach Probenahme. Zwar sind dazu automatisch arbeitende Ein- richtungen bekannt, diese sind jedoch in ihrem Aufbau verhältnismässig kompliziert und bedürfen ebenso komplizierter Probenahmevorrichtungen, sie arbeiten endlich mit erheblichem Zeitaufwand zwischen
Probenahmenund Darstellung des Messergebnisses. Zur Durchführung regeltechnischer Aufgaben sind diese
Massnahmen daher schon wegen zu grosser Trägheit nicht zu verwenden, so dass beispielsweise eine auto- maische Regelung der Konverterprozesse in einem Stahlwerk mit den bekannten Massnahmen nicht mög- lich ist.
Zwar ist es auch aus der deutschen Patentschrift Nr. 903869 bekannt, zur Messung des Anteiles der brennbaren Bestandteile eines Gasstromes in diesen zur Verbrennung der brennbaren Bestandteile Sauer- stoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas einzublasen, u. zw. derart, dass in den zu prüfenden Rauch- bzw. Ab- gasstrom durch eine Düse ein brennbares Gas, durch eine zweite Sauerstoff bzw. Luft derart eingeführt wer- den, dass beide (Gas- und Luft-) Ströme aufeinanderprallen und so, einmal entzündet, eine dauernde
Schmetterlingsflamme bilden bzw. unterhalten, wobei je nachdem, ob ein Überschuss an brennbarem Gas oder Luft im Abgasstrom vorhanden ist, sich von der dauernd brennenden Schmetterlingsflamme her eine
Vorverbrennung nach der Luft- bzw. Gasdüse hin fortpflanzt. Auch hier sind eindeutige Messergebnisse nicht erzielbar.
Die Messgenauigkeit hängt vielmehr von Eigenschaften des brennbaren Gases und des
Verbrennungssauerstoffes bzw. der Verbrennungsluft ab. Im übrigen ist eine verhältnismässig komplizierte Justierung der Blasdüsen erforderlich, wenn genaue Messungen durchgeführt werden sollen. Endlich lässt sich das Verhalten der Flamme kaum in regeltechnisch verwertbare Messimpulse umformen. Zwar hat man bei der bekannten Einrichtung im Bereich der Zuflussstrahlen einen Glühkörper eingebaut und in der Flamme die Lötstelle eines Thermoelementes vorgesehen, doch lassen sich die aufgeführten Nachteile dadurch nicht vermeiden.
Im übrigen ist es bekannt, zur kontinuierlichen flammenphotometrischen Bestimmung des Benzolgehaltes brennbarer Gase, insbesondere von Koksofengas, einen Teil eines konstanten Stromes des zu untersuchenden Gases in einer Messflamme zu verbrennen und den restlichen Teil in zwei in ihrem Verhältnis zueinander gleichbleibende Teilströme aufzuteilen, wobei einer dieser Teilströme von Benzol befreit wird, anschliessend beide Teilströme wieder vereinigt werden und der so erhaltene Gasstrom in einer Vergleichsflamme verbrannt wird und wobei ferner die Differenz zwischen Leuchtkraft der Messflamme und derjenigen der Vergleichsflamme gemessen wird. Hiebei ist eine zusätzliche selbsttätige Regelung erforderlich, die das Konstanthalten des Verhältnisses zwischen dem Gasstrom zu der Messflamme und dem Gasstrom zu der Vergleichsflamme bezweckt.
Derartige Massnahmen der Aufteilung in Teilströme sowie die dazu er- forderlichen regeltechnischen Massnahmen sind offenbar aufwendig und daher nachteilig. Bei andern Massnahmen, die nicht die Messung der brennbaren Bestandteile eines Gases betreffen, nämlich zur Bestimmung des Schwefels in festen und flüssigen Schwefelverbindungen durch Flammenfärbung, ist es bekannt, die Schwefelverbindungen durch geeignete hydrierende Mittel in Schwefelwasserstoff zu überführen, diesen in eine Flamme einzuführen und das entstehende Spektrum zu untersuchen.
Die Messung des Anteiles
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der brennbaren Bestandteile eines Gasstromes ist durch diese bekannten Massnahmen nicht beeinflusst worden.
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eines Gasstromes wesentlich einfacher unter Verzicht auf dosierte Abzweigung und Untersuchung und
Regelung von Teilströmen und praktisch trägheitslos zu verwirklichen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Anteiles der brennbaren Bestandteile eines Gasstromes, in welchen zu deren Verbrennung
Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas eingeblasen wird.
Die Erfindung besteht darin, dass Menge und Temperatur des eingeblasenen Sauerstoffes oder des sauerstoffhaltigen Gases konstant gehalten werden, und dass die Strahlungsintensität der dabei entstehenden
Flamme in an sich bekannter Weise entweder als Gesamtstrahlungsintensität oder in spektraler Aufteilung gemessen wird. Dabei strahlt entweder die Flamme unmittelbar sichtbar oder unsichtbar und/oder es strahlen im Gasstrom befindliche Staub- oder Russteilchen. Jedenfalls erhält man eindeutige Messergebnisse.
Im einzelnen lässt sich die Erfindung auf verschiedene Weise verwirklichen. So besteht die Möglichkeit, die Strahlung der Flamme unmittelbar oder in an sich bekannter Weise die Strahlung eines in die Flamme eingebauten, durch die Flamme beheizten Körpers zu messen.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird am einfachsten eine Vorrichtung mit in den zu untersuchenden Gasstrom sondenartig einschiebbarem, gegebenenfalls gekühltem Zuführungsrohr für Sauerstoff oder sauerstoffhaltige Gase verwendet, bei welcher erfindungsgemäss ein Strahlungsmessgerät in dem Zuführungsrohr untergebracht ist.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, dass erfindungsgemäss die Flamme unmittelbar im Hauptgas erzeugt und so praktisch trägheitslos und wesentlich einfacher als nach bekannten Massnahmen der Gehalt eines Gasstromes an brennbaren Bestandteilen bestimmt und der Messwert regeltechnischausgenutzt werden kann. Dabei lässt sich das erfindungsgemässe Verfahren auch in sehr heissen und in sehr staubigen Abgasen unschwer verwirklichen. Handelt es sich um einen Abgasstrom, so erhält man durch das erfindungsgemässe Verfahren hinreichend genaue Aussagen über beispielsweise den Kohlenmonoxydgehalt, da in Rauchgasen zumeist kaum andere brennbare Bestandteile enthalten sind.
Dabei besteht selbstverständlich die Möglichkeit, das Messgerät nicht unmittelbar nach dem Anteil des Gasstromes an brennbaren Bestandteilen zu eichen, sondern dem Messgerät eine Tabelle oder Kurve zuzuordnen, mit deren Hilfe in irgendeiner Teilung abgenommene Messwerte des Messgerätes in Anteilen
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dabei als Vorteil der einfache Aufbau des Gerätes und dessen Störungsunempfindlichkeit hervorzuheben, wobei insbesondere der Schutz der Strahlungsempfänger gegen Verunreinigung und Beeinträchtigung durch heisse Gase infolge der Anordnung dieser Elemente im Inneren des Zuführungsrohres für den Sauerstoff bzw. das sauerstoffhaltige Gas zu erwähnen ist.
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nung ausführlicher erläutert ;
es zeigen Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Bestimmung des Kohlenmonoxydgehaltes in Gasen und Fig. 2 eine Eichkurve für die dargestellte Vorrichtung.
Nach Fig. 1 ist in den zu analysierenden Abgasstrom ein gegebenenfalls wassergekühltes Rohr 5 eingelassen, welches zur Zuführung von sauerstoffhaltigem Gas 2 dient. Als solches eignet sich Luft, angereicherte Luft und auch reiner Sauerstoff. Über der Mündung des Rohres 5, die gleichsam eine Düse für die Einführung des sauerstoffhaltigen Gases darstellt, bildet sich eine Flamme 3 aus, deren Strahlungsintensität umso höher ist, je höher der Kohlenmonoxydgehalt des Gases ist. Um die Intensität der Flamme 3 zu messen, ist im Ausführungsbeispiel ein lichtempfindliches Gerät 4 bekannter Bauart angeordnet. Die lichtempfindlichen Zellen können an sich an beliebiger Stelle untergebracht sein, jedoch so, dass die Visierrichtung auf die Flamme 3 zeigt. Im Beispiel sind dieselben in dem Rohr untergebracht, durch welches das sauerstoffhaltige Gas geblasen wird.
Durch die ständige Strömung des sauerstoffhaltigen Gases an der Messzelle 4 vorbei wird diese vor Verschmutzungen durch Staub aus den Abgasen gesichert.
Die Kurve nach Fig. 2 zeigt den nach konventioneller Methode gemessenen Gehalt eines Abgases an Kohlenoxyd gegen den Messwert der lichtempfindlichen Zelle und bringt zum Ausdruck, dass es sich um eine lineare Funktion handelt. Da die Abszisse und Ordinate in gleiche Einheiten geteilt sind, verläuft die Kurve unter einer Steigung von 450. Es ist damit eindeutig die Messgenauigkeit im Rahmen der Genauigkeit der üblichen Geräte verifiziert. Zu erwähnen ist noch, dass das Gerät in weiten Bereichen einstellbar ist ; und beispielsweise einen Bereich zwischen 0 und 50/0 umfassen kann. Ausserdem lassen sich
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Nullpunktunterdrückungen vornehmen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Messung des Anteiles der brennbaren Bestandteile eines Gasstromes, in welchen zu deren Verbrennung Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, dass Menge und Temperatur des eingeblasenen Sauerstoffes oder des sauerstoffhaltigen Gases konstant gehalten werden, und dass die Strahlungsintensität der dabei entstehenden Flamme in an sich bekannter Weise entweder als Gesamtstrahlungsintensität oder in spektraler Aufteilung gemessen wird.