CH636444A5 - Verfahren und vorrichtung zur messung des staubgehaltes in stroemenden gasen. - Google Patents

Description

  
 

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   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. 

Claims (6)

1. 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. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Staubprobe durch Infrarot-Strahlung getrocknet wird.
3. 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. 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. 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. 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 **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.