DE102005009582A1

DE102005009582A1 - Verfahren zur Bestimmung der Art, Größe und/oder Konzentration von Bestandteilen in Fluidströmen

Info

Publication number: DE102005009582A1
Application number: DE200510009582
Authority: DE
Inventors: Konstantinos Nalpantidis; Frank Platte; Mike Altieri
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2006-08-31
Also published as: WO2006092275A3; WO2006092275A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Art, Größe und/oder Konzentration von Bestandteilen in Fluidströmen in einem Prozessraum mittels einer Laserquelle, die eine Raman-aktive Wellenlänge emittiert, wobei das Laserlicht durch ein optisches Fenster in den Prozessraum eingekoppelt wird und die Streustrahlung außerhalb des Prozessraums detektiert und ausgewertet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Art, Größe und/oder Konzentration von Bestandteilen in Fluidströmen in einem Prozessraum, insbesondere in Rauchgasen von Verbrennungsanlagen, mittels einer Laserquelle, die eine Raman-aktive Wellenlänge emittiert.

Die Behandlung von schwefelhaltigen Rauchgasen, die aus der Kraftwerkstechnik und anderen fossilen Verbrennungsprozessen stammen, ist seit langer Zeit Gegenstand intensiver Forschung, die insbesondere auch durch immer strengere gesetzliche Auflagen zur Reinhaltung der Luft vorangetrieben wird. Als eines dieser Behandlungsverfahren hat sich insbesondere die Neutralisierung der gasförmigen Schwefelanteile (SO₂) mit Hilfe von gelöschtem Kalk (Ca(OH)₂) durchgesetzt. Bei der trockenen Rauchgasreinigung wird partikulärer gelöschter Kalk in das Rauchgas eingeblasen und in einer Reihe von Einzelschritten zu Gips (CaSO₄) umgesetzt.

Die genaue Kenntnis des Ablaufs und des Fortschritts dieses Reaktionsprozesses im Reaktionsraum ist entscheidend für die Einhaltung von Grenzwerten bei gleichzeitig möglichst wirtschaftlicher Prozessführung. Bisher haben aber nur solche kontinuierlichen Messmethoden Eingang in die Prozesssteuerung gefunden, die gasseitig den Eintrag an schwefelhaltigen Gasen messen. Der Reaktionsfortschritt der Gas-Feststoffreaktion wird bei diesen Messmethoden ebenso wenig berücksichtigt, wie der Feststoffpartikelgehalt und seine Zusammensetzung. Hierfür sind nach wie vor diskontinuierliche Verfahren mit aufwendiger Probennahme und Laboranalyse erforderlich. Solche diskontinuierlichen Analy severfahren sind kosten- und vor allem zeitaufwendig, d. h. die Ergebnisse liegen nicht so zeitnah vor, dass sie einen unmittelbaren Eingriff in die Prozesssteuerung zum Ausgleich von Schwankungen erlauben würden.

Entsprechende Probleme gibt es in einer großen Anzahl von chemischen und Verbrennungsprozessen, bei denen es auf die Überwachung von Prozessströmen, insbesondere von Gas-Feststoffreaktionen ankommt. Dies gilt insbesondere bei Röstverfahren, wie bei der Reduktion von Metallen, beim Brennen von Kalkstein, beim Kalzinieren von Aluminiumhydroxid, bei Crack-Verfahren der petrochemischen Industrie, bei der Katalysatorregeneration, bei Laugungsprozessen, bei der Koksherstellung, aber auch in der Lebensmitteltechnologie beim Rösten von Kaffee und der Kandierung von Lebensmitteln. Bei allen diesen Verfahren wäre eine eingehende Partikelanalytik wünschenswert, die unmittelbaren Zugang zu den Daten ermöglicht, die eine effektive Prozesssteuerung und -optimierung erlauben.

Ziel der Erfindung ist damit die Bereitstellung eines Verfahrens, dass es erlaubt, Art, Größe und/oder Konzentration von bestimmten Teilen in Fluidströmen, insbesondere von partikularen Bestandteilen in Ab- und Rauchgas, zeitnah und kostengünstig zu bestimmen.

Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei dem Laserlicht durch ein optisches Fenster in den Prozessraum eingekoppelt und die Streustrahlung außerhalb des Prozessraums detektiert und ausgewertet wird.

Erfindungsgemäß wird zu dieser Analytik die Raman-Spektroskopie eingesetzt. Die Raman-Spektroskopie erlaubt es, Streulicht einer einzigen eingestrahlten Wellenlänge auf das Vorliegen bestimmter aussagekräftiger Spektrallinien hin zu analysieren, die für das Vorhandensein und die Konzentration bestimmter Substanzen aussagekräftig sind. Der größte Teil des Streulichts besteht dabei aus der eingestrahlten Wellenlänge und beruht auf einer einfachen Reflektion oder einer Absorption und Re-Emission. Das Raman-Spektrum selbst besteht aus weiteren Linien, die bei höherer und tieferer Energie liegen und durch Absorption und Re-Emission, verbunden mit Schwingungsanregung oder -löschung, entstehen. Die Differenz zwischen der eingestrahlten Linie und der Raman-Linie entspricht der Frequenz der dazugehörigen Schwingung und ist charakteristisch für den gemessenen Stoff. Raman-aktiv sind jene Schwingungen, die in einem Molekül symmetrisch zum Symmetriezentrum des Moleküls erfolgen. Gerade einfache Moleküle, wie sie in Verbrennungsprozessen und in der Rauchgasreinigung eine Rolle spielen, sind Raman-aktiv.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Bestimmung der Art, Größe und/oder Konzentration von Bestandteilen von Fluidströmen jeder Art verwandt werden. Es erlaubt somit die Diagnostik von gelösten und partikulären Bestandteilen hinsichtlich ihrer stofflichen Zusammensetzung, aber auch hinsichtlich ihrer Größe und Verteilung. Dabei ist von besonderem Interesse, dass nicht nur gasförmige und gelöste Bestandteile eines Fluidstroms diagnostiziert werden können, sondern auch feste Bestandteile, beispielsweise Kalk- und Gipspartikel.

Fluidströme im Sinne der Erfindung sind alle gasförmigen, flüssigen oder partikulären Ströme, die für eine Diagnostik interessant sind, insbesondere aber solche Ströme, die in einem flüssigen oder gasförmigen Medium feste Bestandteile dispergiert enthalten. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf die Diagnostik von Gasströmen mit festen Bestandteilen, wie sie beispielsweise in Ab- und Rauchgasen vorliegen. Die festen Bestandteile können beispielsweise Feinstäube sein, etwa Flugasche, aber auch solche Bestandteile, die zur Bindung von Schadstoffen zugegeben werden, wie beispielsweise Kalkstein, Kalziumoxid oder gelöschter Kalk.

Ein Prozessraum im Sinne der Erfindung ist ein Raum, der ein fluides, sich bewegendes Medium enthält. Insbesondere handelt es sich dabei um Rohrleitungen, Schornsteine, Verbrennungskammern, Reinigungskammern, aber auch Reaktoren und dergleichen.

Das erfindungsgemäß eingesetzte Laserlicht hat eine Raman-aktive Wellenlänge, d. h. in der Regel eine Wellenlänge im Bereich von 0,2 μm bis 20 μm. Der Bereich umfasst im Wesentlichen den Infrarotbereich, das sichtbare Licht und den Ultraviolettbereich. Geeignete Laserquellen sind beispielsweise der Argon-Ionenlaser oder ein Nd:YAG-Laser (Neodym-Yttrium-Aluminium-Granat-Laser).

Im allgemeinen sollte die Laserleistung zwischen 25 mW und 15 W liegen. Eine hohe Laserleistung bedeutet eine starke Anregung der zu untersuchenden Substanz. Mit steigender Laserleistung lassen sich auch geringe Beladungsmengen nachweisen. Bei einer zu hohen Laserleistung allerdings könnte das Produkt verändert werden, da bei einer Fokussierung lokal sehr hohe Temperaturen herrschen können. Die optimale Auswahl sollte nach Empfindlichkeit des Produkts erfolgen. Insbesondere ist die benötigte Laserleistung auch abhängig von der Auswahl des Messprinzips. Zum Beispiel sind eine 90°-Anordnung und die Multipasszelle aufgrund der Anordnung sehr empfindlich, so dass man dort mit einer geringeren Leistung anregt, als bei einer 180°-Anordnung.

Das aus dem Prozessraum resultierende Streulicht kann einerseits auf sein Streuverhalten hin untersucht werden und liefert darüber Informationen über Partikelgrößen und Teilchendichten im Prozessraum. Des Weiteren werden erfindungsgemäß aber in jedem Fall die gegenüber der Ursprungswellenlänge verschobenen Raman-Linien analysiert, die Aufschluss über die Art und Konzentration der im Fluidstrom vorhandenen chemischen Stoffe, insbesondere der dort vorhandenen Partikel geben. Dieses Streulicht hat eine um einen charakteristischen Betrag gegenüber der Ausgangswellenlänge nach unten oder oben verschobene Wellenlänge. Die Verschiebung ist typisch für den jeweiligen Stoff und erlaubt dessen eindeutige Identifizierung und Messung.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es wichtig, das optische Fenster, durch dass das Laserlicht in den Prozessraum geleitet wird, von Verunreinigungen und Ablagerungen frei zu halten. Zu diesem Zweck kann das optische Fenster prozessseitig mit einem gasförmigen Medium beaufschlagt werden, dass über Düsen oder Kanäle eingeführt wird. Geeignete Medien sind beispielsweise Luft und Inertgas, bei letzterem insbesondere Argon und Stickstoff.

Um die Anlagerung von Ablagerungen am optischen Fenster zu verhindern oder zumindest zu erschweren, kann es sinnvoll sein, prozessseitig in Strömungsrichtung dem Fenster einen Spoiler vorzulagern, der das anströmende Fluid am Fenster vorbeiführt. Das gasförmige Medium wird dabei im Bereich dieses Spoilers zugeführt, so dass sich unmittelbar am Fenster ein Schutzpolster aus diesem zugeführten gasförmigen Medium ausbilden kann.

Zweckmäßigerweise wird das Laserlicht über einen Lichtleiter zum optischen Fenster geführt und über ein Objektiv oder ein Objektivsystem in den Prozessraum eingekoppelt. Die Einkopplung erfolgt vorzugsweise orthogonal zur Ebene des Fensters. Das Licht wird über ein Objektiv parallel ausgerichtet und kann über ein zweites Objektiv auf einen Punkt im Prozessraum fokussiert werden.

Zur Verstärkung der Signale kann eine Multipasszelle im Prozessraum angeordnet sein. Bei der Multipasszelle wird das nicht fokussierte Laserlicht zwischen zwei sphärischen Spiegeln im Prozessraum reflektiert. Durch die sukzessive Spiegelung wird der Strahlungszylinder des Lasers verlängert und dadurch die Signalintensität erhöht. Die Detektierung der Streustrahlung erfolgt senkrecht zum Strahlungszylinder.

Die Streustrahlung aus dem Prozessraum wird durch das gleiche oder ein weiteres optisches Fenster ausgekoppelt und über ein Objektivsystem einem oder mehreren Lichtleitern zugeführt. Dieser Lichtleiter kann über dasselbe Lichtleitsystem geführt werden, über den das Laserlicht herangeführt wurde oder auch ein separates Lichtleitersystem, dass vorzugsweise mit einem zweiten optischen Fenster verbunden ist. Dieses zweite optische Fenster ist zweckmäßigerweise orthogonal zum ersten optischen Fenster angeordnet. Das Streulicht wird dann einer an und für sich bekannten Detektionseinrichtung zugeführt und ausgewertet. Die ermittelten Daten können dann ausgewertet und ggf. unmittelbar zur Steuerung des beobachteten Prozesses eingesetzt werden.

Wie schon dargelegt, ist das erfindungsgemäße Verfahren geeignet, eine große Anzahl von Parametern im Prozessraum zu bestimmen. Aus dem Streuverhalten können Informationen über die Partikeldichte und Partikelgröße sowie über das Strömungsverhalten gewonnen werden. Aus den Raman-Linien lassen sich Informationen über die Zusammensetzung eines Fluidstroms gewinnen, wobei insbesondere auch Feststoffe erfasst werden. Insbesondere ist es hierdurch möglich, Konzentrationen einzelner Stoffe zu bestimmen und, bei Verwendung mehrerer Messpunkte, auch Informationen über den Fortgang von Prozessen zu erlangen. Des Weiteren können Informationen über im Prozessraum herrschende Temperaturen gewonnen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für die Bestimmung von Feststoffen in Rauchgasen und Abgasen konzipiert worden und gestattet es beispielsweise, in schwefelhaltigen Rauchgasen den Entschwefelungsprozess bei der Trockenentschwefelung zu verfolgen. Fossile Energieträger, die beispielsweise zur Stromgewinnung eingesetzt werden, enthalten unterschiedliche Anteile an Schwefelverbindungen, die nach der Oxidation zu Schwefeldioxid gebunden werden müssen. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Ermittlung der zur Umwandlung in Gips benötigten Menge an Kalk bzw. Calciumhydroxid (Ca(OH)₂), gelöschtem Kalk oder Kalziumcarbonat.

Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren aber auch zur Überwachung der Flugstaubkonzentration, des Fortgangs von Entstickungsverfahren wie auch allgemein von Reaktionsabläufen insgesamt, etwa in thermischen Prozessen eingesetzt werden. Beispielhaft zu nennen wären hier Verfahren der Grundstoffindustrie, insbesondere die Röstverfahren zur Metallgewinnung, aber auch der Lebensmitteltechnologie, beispielsweise Röstprozesse zur Gewinnung von Kaffee, Malz und dergleichen.

Zur Erzeugung des Laserlichts können übliche Laserdioden, die in dem für die maßgeblichen Moleküle relevanten Spektralbereiche aktiv sind, eingesetzt werden. Neben der stofflichen Zusammensetzung kann in der Regel auch Informationen über Partikelgröße und Partikelverteilung (Massen-, Volumen- und molare Konzentration der Komponenten) gewonnen werden.

Die Bauelemente zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind übliche Bauelemente, wie sie für andere Zwecke bereits hergestellt werden oder vom Fachmann ohne weiters konzipiert werden können. Dies gilt insbesondere auch für die Lichtleitertechnik und die vor/nachgeschaltete Optik sowie für die Technik zur Einstellung/Verstellung des Fokus.

Der Erfindung wird durch die beigefügten Abbildungen näher erläutert. Es zeigen:

1: Eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahren;

2: eine Ausführungsform mit einem einzelnen optischen Fenster;

3: eine Ausführungsform mit zwei orthogonal zueinander angeordneten optischen Fenstern;

4: eine Schnittzeichnung durch das Prozessrohr mit aufgeflanschtem optischen Fenster;

5a: die Ringblende des Flansches für das optische Fenster;

5b: die Ringblende von 5a im Schnitt.

6: das Sichtfenster mit einer Spoilereinrichtung; sowie;

7: eine weitere Ausführungsform mit einer Multipasszelle.

1 zeigt das Verfahrensprinzip anhand einer 180° Anordnung. Ein zweiphasiger oder mehrphasiger Prozessstrom 1 in einem Prozessrohr 2 wird durch ein Schauglas 3, dass über ein Zwischenflanschstück auf das Prozessrohr 2 aufgesetzt ist, über eine Raman-Sonde 4 mit Laserlicht einer Raman-aktiven Frequenz angeregt. Das Ramanlicht wird durch das Schauglas auf einen Punkt im Inneren des Prozessrohrs 2 fokussiert. Streulicht aus dem Prozessrohr wird durch das Schauglas zurück reflektiert und detektiert.
Eine einfache Ausführungsform einer Messanordnung ist in 2 dargestellt, mit einer Laserquelle 5, einer Sammellinse 6 zur Einspeisung des Laserlichts in einem Lichtleitersystem 7, der Raman-Sonde 4 und der Optik zur Einkopplung und Fokussierung des Laserlichts in das Prozessrohr 2.
Zunächst wird durch den Laser oder die Laserdiode, welche eine genügend hohe Leistung aufweisen müssen, ein Laserstrahl erzeugt. Dieser wird mit Hilfe der Optik 6 in die Glasfaserstrecke 7 eingespeist und der Sonde 4 oberhalb des Schauglases 3 zugeführt. In der Sonde 4 wird der Strahl mittels einer variablen Optik 8 geeigneter Brennweite fokussiert und durch das Schauglas 3 in den mehrphasigen Prozessstrom eingeleitet. Das Schauglas 3 ist in ein Zwischenflanschstück 31 integriert, welches durch einen Flansch 32, eine Ringblende 33 und einen Flanschboden 34 fixiert wird (s. 4). Die Optik 8 ist zur Veränderung des Fokus in Richtung der Pfeile verschiebbar.
Für das Schauglas wird optisch hochwertiges Glas verwandt, dass zum einen eine hohe Transmission gewährleistet und zum anderen an die thermischen Bedingungen des Prozessraums angepasst ist. Es kann beschichtet sein, um die Anhaftung von Partikeln zu verhindern. Zusätzlich ist in der Ringblende 33 eine Nut 39 eingefräst, durch die ein Schutzgas als Schutzpolster gegen Verunreinigungen des Schauglases 3 eingespeist werden kann (s. 4).
Der fokussierte Laserstrahl regt die Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe im Prozessstrom an. Die reflektierte Strahlung gelangt zurück durch das Schauglas 3 und wird von dem Empfänger in der Sonde 4 aufgenommen und über das Lichtleitersystem 7 und eine Weiche dem Spektrometer 9 zugeführt. Ein CCD-Detektor 10 wertet das Raman-Spektrum des Signals aus und gibt die Daten an einen Rechner 11 weiter. Über eine geeignete Messsoftware und Referenzdaten kann sodann die chemische Zusammensetzung und die Konzentration der jeweils interessierenden Stoffe des Prozessstroms berechnet werden. Weiterhin kann die Software auch anhand der Signalqualität zum Beispiel den Fokus nachregeln und die Messzeit verändern, um die Signale zu optimieren.
Während 2 eine 180°-Anordnung von Sender und Empfänger zum Gegenstand hat, ist in 3 eine 90°-Anordnung dargestellt. Bei dieser Anordnung sind Sender und Empfänger orthogonal zueinander angeordnet und erfordern die Anbringung eines zweiten optischen Fensters bzw. Schauglases 3b neben dem Einspeisungsfenster 3a. Dem Fenster 3a ist ein Raman-Sender 4a vorgeschaltet, dem Fenster 3b ein Raman-sensitiver Empfänger 4b nachgeschaltet. Die Übertragung der Signale erfolgt über einen zweiten Lichtleiter 7b. Über den Rechner 11 sind Sender 4a mit der Optik 8a der Lichteinkopplung und Empfänger 4b mit der Optik 8b der Streusignalauskopplung beeinflussbar.
Es versteht sich, dass bei der 90°-Anordnung gemäß 3 beide Fenster mit Einrichtungen zur Freihaltung von Ablagerungen und Verunreinigungen versehen sein können.
Zusätzlich können bei Prozessströmen, die stark verschmutzte Komponenten oder korrosive Bestandteile enthalten, die die optischen Fenster beeinträchtigen können, Verschlussvorrichtungen in den Flanschen integriert sein, um die Sichtfenster nach längerem Betrieb auszutauschen bzw. durch eine Reinigungsvorrichtung von Ablagerungen zu befreien.
4 zeigt einen Schnitt durch ein Prozessrohr mit aufgesetztem Zwischenflanschstück mit dem optischen Fenster.
Das Schauglas 3 ist in ein Zwischenflanschstück 31 integriert und dort durch einen Flanschkopf 32, eine Ringblende 33 und einen Flanschboden 34 fixiert. Das Zwischenflanschstück 31 ist auf an und für sich bekannte Art und Weise am Reaktionsrohr 2 festgelegt. Eine O-Ringdichtung 35 dient der Dichtung zwischen dem Flanschkopf 32 und der Ringblende 33, eine weitere 36 befindet sich zwischen dem Flanschkopf 32 und dem Sichtfenster 3. Prozessseitig befindet sich zwischen dem Sichtfenster 3 und dem Flanschboden 34 im Außenbereich des Sichtfensters 3 eine ringförmige Flachdichtung 37.
Das Zwischenflanschstück 31 weist im Bereich zwischen Flanschboden 34 und Ringblende 33 eine zumindestens halb umlaufende Spülgaskammer 39 auf, die über die Spülgasleitung 38 mit Spülgas versorgt wird. Durch diese Spülgaskammer tritt Spülgas in das Prozessrohr 2 ein und beaufschlagt das Sichtfenster 3 von der Peripherie her mit Spülgas. Ein ebenfalls halbseitig umlaufender Schutzspoiler 40 sorgt dafür, dass das anströmende Prozessgas im Prozessrohr 2 am Sichtfenster 3 vorbeigeleitet wird. Im Schutzraum des Schutzspoilers 40 kann sich somit ein Schutzpolster aus Spülgas, in der Regel Inertgas oder Luft, aufbauen, dass Verschmutzungen abhält.
5a und 5b zeigen die Ringblende 33 in der Draufsicht (prozessseitig 5a und im Schnitt 5b).
Die Ringblende 33, die der Fixierung des Sichtfensters 3 dient, weist prozessseitig eine gerundete Kante 41 auf, die in eine kanalförmig ausgebildete Spülgasnut 42, die in Strömungsrichtung verläuft, übergeht.
Zweckmäßigerweise tritt das Spülgas im Bereich der Rundung 41 in das Prozessrohr 2 ein, d. h. oberhalb von Sichtfenster 3 in Strömungsrichtung.
In Zusammenwirkung mit dem in 4 gezeigten Spoiler 40 sind dies die Elemente, die die Reinhaltung der Sichtfenster 3 von Staubpartikeln ermöglichen.
6 zeigt prozessseitig das Sichtfenster 3 mit dem Schutzspoiler 40, der sich in etwa sichelförmig um das Fenster 3 erstreckt und eine nach innen gewölbte Form hat. Im Schutze des Spoilers 40 tritt das Spülgas ein.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messanordnung mit einer Multipasszelle 12. Es handelt sich dabei um eine 90°-Anordnung, bei der der Laserstrahl, ausgehend von der Lasereinrichtung 5 über die Optik 8a und den Lichtleiter 7a unfokussiert unmittelbar in die Multipasszelle 12 eingekoppelt wird. Die Multipasszelle 12 weist zwei gegeneinander gerichtete Spiegel auf, zwischen denen das Laserlicht reflektiert wird. Das Streulicht wird im Winkel von 90° über die Optik 8b des Empfängers 4 ausgekoppelt. Die Signale werden über den Lichtleiter 7b dem Spektrometer 9 und den nachgeschalteten Einheiten zugeführt.
Bei der Multipasszelle wird der Laserstrahl unfokussiert durch eine Aussparung in dem sphärischen Spiegel in das Prozessgas geleitet. Der Primärstrahl durchläuft dann einen Teil des Prozessraums und wird von dem gegenüberliegenden, axial verschobenen und gedrehten Spiegel auf den ersten Spiegel zurück reflektiert. Durch die sukzessive Spiegelung wird der Weg des Lasers im Prozessraum verlängert und die Signalintensität erhöht. Die Detektierung der Streustrahlung erfolgt in jedem Fall senkrecht zu dem Strahlungszylinder (zum Weg der Einstrahlung).
Vor den sphärischen Spiegeln der Multipasseinheit wie vor der Empfängereinheit sind zweckmäßigerweise Schaugläser zum Schutz vor Verschmutzung vorgesehen. Auch hier kann durch Einführung von Sekundärluft in Prozessstromrichtung ein Innertgasschutzpolster gegen die Ablagerung von Verunreinigungen vorgesehen sein. Der Flanschkopf enthält entsprechend die Leitungen zur Sekundärlufteinspeisung. Es können zusätzlich Spoilereinrichtungen vorgesehen sein.
Grundsätzlich kann durch die Anwendung des Spoilers auch in Verbindung mit der Sekundärlufteinspeisung das Anhaften von Partikeln aus dem Prozessraum und eine dadurch bedingte Verschmutzung des Schauglases zwar vermindert aber nicht völlig ausgeschlossen werden. Daher ist es sinnvoll, das optische Fenster oder Schauglas so auszugestalten, dass es bei laufendem Betrieb gewechselt werden kann. Dies kann beispielsweise durch eine Schleuse erfolgen.
Bei Prozessströmen, die giftige Gase und/oder stark verschmutzende Komponenten enthalten, die sich auf dem optischen Fenster absetzen können, kann in dem Flansch eine Verschlussvorrichtung integriert sein. Diese Verschlussvorrichtung kann eine Metallplatte sein, die vor das Schauglas geschoben wird und für eine vollständige Abdichtung sorgt, um das Schauglas auch während des Prozesses zwecks Reinigung entfernen zu können. Alternativ kann mit Hilfe eines Revolververschlusses die Flanschverbindung rotiert werden, um das optische Fenster einfacher zu säubern. Das optische Fenster kann anschließend manuell und/oder mit gezieltem Druckluftstoß und/oder durch eine Waschflüssigkeit gereinigt werden.

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Art, Größe und/oder Konzentration von Bestandteilen in Fluidströmen in einem Prozessraum mittels einer Laserquelle, die eine Raman-aktive Wellenlänge emittiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserlicht durch ein optisches Fenster in den Prozessraum eingekoppelt wird und die Streustrahlung außerhalb des Prozessraums detektiert und ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Fenster innerhalb des Prozessraums zur Vermeidung der Ablagerung von Verunreinigungen mit einem gasförmigen Medium beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Medium ein Inertgas oder Luft ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem optischen Fenster prozessseitig in Strömungsrichtung ein Spoiler vorgelagert ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserlicht über einen Lichtleiter und durch ein Objektiv orthogonal in den Prozessraum eingekoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Streustrahlung durch das optische Fenster und den Lichtleiter einer Detektionseinrichtung zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Streustrahlung über ein zweites optisches Fenster in einen zweiten Lichtleiter ausgekoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite optische Fenster orthogonal zum ersten optischen Fenster angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserlicht auf einen Punkt im Prozessraum fokussiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Bestimmung von Feststoffen in Fluidströmen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es auf Feststoffe in Rauch/Abgasen angewandt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es auf schwefelhaltige Rauch/Abgase bei der Entschwefelung angewandt wird.
Verwendung des Verfahrens eines der vorstehenden Ansprüche zur Überwachung von Reaktionsabläufen in Rauch/Abgasen.
Verwendung nach Anspruch 13 zur Überwachung von Entschwefelungs/Entstickungsprozessen.