DE102013104314A1

DE102013104314A1 - Method and device for sampling exhaust gases

Info

Publication number: DE102013104314A1
Application number: DE201310104314
Authority: DE
Inventors: Jürgen Reinmann
Original assignee: ENVIRONNEMENT SA
Current assignee: ENVIRONNEMENT SA
Priority date: 2013-04-29
Filing date: 2013-04-29
Publication date: 2014-10-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Probenahme aus Abgasen, die mittel- und schwerflüchtige Substanzen, insbesondere polychlorierte Dibenzo(p)dioxine und polychlorierte Dibenzo(p)furane, in einer Gas-, Feststoff- oder Aerosolphase enthalten, wobei ein Gas-Teilstrom aus dem Abgas abgeleitet und nacheinander einerseits über eine Staubfilterkartusche 13 und andererseits über eine Adsorberkartusche 14 geleitet wird. Hierbei müssen nur die beiden Kartuschen 13, 14 hinsichtlich ihres Gesamt-Gehaltes an den zu untersuchenden Stoffen (Dioxine und/oder Furane) bestimmt werden. Damit vor Erreichen der Kartuschen kein Kondensat ausfällt, wird der auf die Kartuschen aufgeleitete Gas-Teilstrom zuvor verdünnt mithilfe eines über eine Rückführleitung 10 zurückgeführten, feuchtereduzierten Unter-Teilstromes des Gas-Teilstromes.The invention relates to a method for sampling exhaust gases which contain medium and low volatility substances, in particular polychlorinated dibenzo (p) dioxins and polychlorinated dibenzo (p) furans, in a gas, solid or aerosol phase, a gas partial flow from the Exhaust gas is diverted and passed one after the other over a dust filter cartridge 13 and on the other hand over an adsorber cartridge 14. Here only the two cartridges 13, 14 need to be determined with regard to their total content of the substances to be examined (dioxins and / or furans). So that no condensate precipitates before reaching the cartridges, the gas partial flow directed to the cartridges is diluted beforehand with the aid of a moisture-reduced partial flow of the gas partial flow returned via a return line 10.

Description

I. Anwendungsgebiet I. Field of application

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Probenahme, insbesondere Langzeit-Probenahme, aus Abgasen, die mittel- und schwerflüchtige Substanzen wie etwa mehrfach chlorierte Dioxine und Furane, insbesondere PCDD und PCDF, oder Staub, insbesondere Feinstaub, oder auch Schwermetalle, inklusive Quecksilber, enthalten, und zwar in einer Gas- oder Aerosolphase und in einer Staubphase, wobei deren Menge in dem zu untersuchenden Abgas ermittelt werden soll. The invention relates to a method and a device for sampling, in particular long-term sampling, from exhaust gases, the medium and low volatility substances such as polychlorinated dioxins and furans, especially PCDD and PCDF, or dust, especially particulate matter, or heavy metals, including mercury , In a gas or aerosol phase and in a dust phase, the amount of which is to be determined in the exhaust to be examined.

II. Technischer Hintergrund II. Technical background

Derartige Verfahren sind beschrieben in der VDI-Richtlinie 3499 sowie in der DIN-EN 1948 . Das in diesem Zusammenhang entwickelte Praxisverfahren ist unter dem Namen LAGA-Verfahren bekannt geworden. Such methods are described in VDI Guideline 3499 as well as in the DIN-EN 1948 , The practice developed in this context has become known as the LAGA method.

Mit Hilfe dieser Verfahren werden die Abgase aus unterschiedlichsten Anlagen, nämlich von Automotoren über Deponiegasanlagen bis zu Sondermüllverbrennungsanlagen und Crack-Anlagen, untersucht. Die Messgastemperaturen können dabei in einem weiten Bereich von –20°C bis 1000°C schwanken. Auch die Wassergehalte und Staubkonzentrationen variieren in einem weiten Bereich. With the help of these methods, the exhaust gases from a variety of systems, namely from car engines on landfill gas systems to hazardous waste incineration plants and cracking plants, examined. The sample gas temperatures can vary within a wide range from -20 ° C to 1000 ° C. The water contents and dust concentrations vary within a wide range.

Nachteilig bei dem vorerwähnten LAGA-Verfahren und auch einem analog arbeitenden, aus USA bekannten, Messverfahren war einerseits, dass dabei eine größere Anzahl unterschiedlicher Teilproben anfällt, in denen sich die zu untersuchenden Stoffe befinden können, nämlich beispielsweise

– die Staubfilterkartusche, die Feststoffe ausfiltert,
– die Adsorberkartusche, die gasförmige Stoffe aufnimmt,
– das vor den Kartuschen abgeschiedene Kondensat, welches die flüssige Phase darstellt.

A disadvantage of the aforementioned LAGA method and also an analogously operating, known from the USA, measuring method on the one hand, that a larger number of different subsamples obtained in which the substances to be examined can be located, namely, for example

- the dust filter cartridge, which filters out solids,
The adsorber cartridge, which absorbs gaseous substances,
- The deposited before the cartridges condensate, which represents the liquid phase.

Die übrigen mit dem kontaminierten Gas in Verbindung stehenden Teile wie Entnahmesonde und bis zu den Kartuschen führende Rohrleitungen können bei den hier angestrebten Langzeit-Probenahmen außer Betracht bleiben, da die Zu- und Abfuhr mit Dioxinen und Furanen auf deren Oberflächen bei etwa konstantem zugrunde liegenden Prozess gleichmäßig sein dürfte und die Beeinflussung der in den Kartuschen erfolgten Aufsummierung an Dioxinen und Furanen bei einem Prozent oder darunter liegt. The remaining contaminated gas related parts, such as the sampling probe and tubing leading to the cartridges, may be disregarded in the long term sampling approach, as the supply and removal of dioxins and furans on their surfaces is approximately constant in the underlying process should be uniform and the influence on the accumulation of dioxins and furans in the cartridges is one percent or less.

Somit war es bei den vorbeschriebenen Verfahren nachteilig, die drei unterschiedlichen Teilproben durch labormäßige Bearbeitung in eine einzige Probe umwandeln zu müssen und deren Gesamt-Gehalt an den zu untersuchenden Stoffen (Dioxine und/oder Furane) zu bestimmen. Thus, it was disadvantageous in the above-described methods to convert the three different subsamples by laboratory processing into a single sample and to determine their total content of the substances to be examined (dioxins and / or furans).

Dieser Nachteil ist bereits durch ein Verfahren von Herrn Michael Kraft, beschrieben in dessen Diplomarbeit von 1986 "Untersuchungen zur Standardisierung von Probenahmentechnik und Analytik von polychlorierten Dibenzodioxinen und Dibenzofuranen in Abgasen von Abfallverbrennungsanlagen", erarbeitet an der Universität Tübingen, vermieden, indem dort bereits vorgeschlagen wird, vor den Kartuschen den Anfall von – dann schadstoffbelastetem – Kondensat und damit eine dritte Teilprobe zu vermeiden. This disadvantage is already avoided by a method of Mr. Michael Kraft, described in its diploma thesis of 1986 "Studies on the standardization of sampling technology and analysis of polychlorinated dibenzodioxins and dibenzofurans in waste gases from waste incineration plants", developed at the University of Tübingen, by already proposed there , before the cartridges the accumulation of - then contaminated polluted - condensate and thus to avoid a third partial sample.

Zu diesem Zweck wird dort die Temperaturhaltung, bzw. bei Bedarf notwendige Nachheizung, des aus dem Abgas abgezweigten Teilstromes vor Aufleiten auf die Kartuschen auf mindestens 90°C vorgeschlagen. For this purpose, there the temperature maintenance, or if necessary necessary reheating, of the branched off from the exhaust partial flow before being slid on the cartridges to at least 90 ° C proposed.

Dies bewirkt, dass als zu untersuchende Teilproben nur noch die Staubfilterkartusche und die von einer Gas- bzw. Aerosolphase der zu untersuchenden Stoffe durchdrungenen Adsorberkartusche anfallen. Dadurch wurden überhaupt erst Langzeitmessungen über vier bis sechs Wochen möglich, da die in diesen Zeiträumen bei der Ermittlung z. B. nach der LAGA-Methode anfallenden kontaminierten Kondensatmengen ein so großes Volumen aufweisen würden, dass dies hinsichtlich der Zwischenspeicherung am Entstehungsort bereits erhebliche Probleme aufwerfen würde. This has the effect that only the dust filter cartridge and the adsorber cartridge penetrated by a gas or aerosol phase of the substances to be investigated are produced as subsamples to be examined. As a result, only long-term measurements over four to six weeks were possible in the first place, since in these periods during the determination z. B. by the LAGA method resulting contaminated condensate would have such a large volume that this would already raise considerable problems in terms of caching at the source.

Die Vorgehensweise nach Herrn Kraft weist jedoch den Nachteil auf, dass durch die zusätzliche und starke Aufheizung des abgeschiedenen Teilstromes auf hohe Temperaturen vor Einleiten in die Kartuschen nicht sichergestellt ist, dass in den Kartuschen noch der gleiche Gehalt bzw. die Zusammensetzung der zu untersuchenden Stoffe gemessen wird, wie sie im zu untersuchenden Abgasstrom vorhanden waren, da durch die zusätzlich eingebrachte Energie Reaktionen, insbesondere chemische Umwandlungen und insbesondere Oxidationsvorgänge an den zu untersuchenden Stoffen auftreten können, die im Original-Abgasstrom so mangels starker Zuheizung nicht auftreten. However, the procedure according to Mr Kraft has the disadvantage that it is not ensured by the additional and strong heating of the separated partial flow to high temperatures before being introduced into the cartridges that measured in the cartridges nor the same content or the composition of the substances to be examined is how they were present in the exhaust gas stream to be examined, as by the additional energy introduced reactions, especially chemical transformations and in particular oxidation processes can occur on the substances to be examined, which does not occur in the original exhaust gas so lack of strong heating.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass der zu untersuchende Gas-Teilstrom ohne Zusatzmaßnahmen im Verlauf abkühlt und dabei einen relativen Feuchtegehalt von 100 % erreichen kann, sich also somit Kondensat bildet und ausfällt zu einem Zeitpunkt und an einer Stelle, an der dies für den Mess-Prozess nachteilig ist. Another problem is that the gas to be examined partial flow without additional measures during the course of cooling and can achieve a relative humidity of 100%, so thus forms condensate and fails at a time and at a point where this for the measurement Process is disadvantageous.

Weiterhin ist es inzwischen bekannt, den Anfall von Kondensat dadurch zu vermeiden, dass der zu untersuchende Teilstrom des Abgases mittels eines Verdünnungsgases mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt im Feuchtegehalt soweit reduziert wird, dass die Gefahr eines relativen Feuchtegehaltes von 100 % und damit des Ausfalls von Kondensat vermieden wird. Furthermore, it is now known to avoid the accumulation of condensate in that the part of the exhaust gas to be examined by means of a dilution gas with a low moisture content in the moisture content is reduced to the extent that the risk of a relative moisture content of 100% and thus the failure of condensate is avoided.

Hierbei wird als Verdünnungsgas jedoch – meist aufbereitete – Umgebungsluft verwendet, wodurch die Gefahr besteht, dass gerade derjenige Stoff, dessen Gehalt bestimmt werden soll, über das Verdünnungsgas in das System eingeführt wird und das Messergebnisse verfälscht. In this case, however, as a diluent gas - usually processed - ambient air is used, whereby the risk exists that just that substance whose content is to be determined, is introduced via the dilution gas into the system and falsifies the measurement results.

III. Darstellung der Erfindung III. Presentation of the invention

a) Technische Aufgabe a) Technical task

Die Vermeidung dieser Nachteile ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung. The avoidance of these disadvantages is the object of the present invention.

b) Lösung der Aufgabe b) Solution of the task

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der zu untersuchende Gas-Teilstrom vor dem Aufleiten auf die Detektoren, insbesondere Kartuschen, verdünnt und dadurch in seinem Feuchtegehalt reduziert, um zu vermeiden, dass vor dem Erreichen der Staubfilter und der Kartuschen oder beim Durchlauf durch die Kartuschen Kondensat aus dem Gas-Teilstrom ausfällt, da der relative Feuchtegehalt 100 % erreicht. In the method according to the invention, the gas partial stream to be examined is diluted prior to being conducted onto the detectors, in particular cartridges, and thereby reduced in its moisture content in order to avoid condensate before reaching the dust filter and the cartridges or when passing through the cartridges the partial gas flow fails, since the relative moisture content reaches 100%.

Um bei der Verdünnung keine Fremdstoffe in den Gas-Teilstrom einzubringen, wird zum Verdünnen ein hinsichtlich des Feuchtegehaltes reduzierter Unter-Teilstrom des von den zu messenden Stoffen gereinigten Gas-Teilstromes verwendet, und dabei dessen Masse und/oder Volumen, insbesondere jeweils pro Zeiteinheit, festgehalten, so dass der Verdünnungsgrad bekannt ist und aus den Messergebnissen des verdünnten Gas-Teilstromes rückgerechnet werden kann auf die Werte des unverdünnten Gas-Teilstromes. In order to introduce no foreign substances into the partial gas flow during dilution, a partial lower stream of the partial gas stream which has been purified with respect to the moisture content is used for diluting the gas partial stream, thereby reducing its mass and / or volume, in particular per unit time, held so that the degree of dilution is known and can be recalculated from the results of the diluted partial gas flow to the values of the undiluted partial gas flow.

Die Reduzierung des Feuchtegehaltes des Unter-Teilstromes erfolgt bis herab auf 5–10 g/cm³, insbesondere auf 6–7 g/cm³. The reduction of the moisture content of the sub-stream is carried out down to 5-10 g / cm ³ , in particular to 6-7 g / cm ³ .

Dabei erfolgt die Verdünnung vorzugsweise noch im Sondenrohr, möglichst nahe hinter der Entnahmedüse. Denn je weiter stromaufwärts im abgezweigten Gas-Teilstrom die Verdünnung erfolgt, umso geringer ist die Strecke, in der Kondensation eintreten kann, denn durch die Verdünnung mit einem in ihrem Feuchtegehalt reduzierten Gas wird die Kondensation verhindert. Auch eine Beheizung der Sonde, zum Beispiel bei höherer Staubbeladung des zu untersuchenden Gases, ist nicht notwendig. The dilution is preferably still in the probe tube, as close as possible behind the sampling nozzle. For the further upstream in the branched gas partial flow, the dilution takes place, the lower the distance in which condensation can occur, because the dilution with a reduced in their moisture content of the gas condensation is prevented. A heating of the probe, for example, at higher dust loading of the gas to be examined, is not necessary.

Als Detektoren kommen dabei alle Vorrichtungen infrage, die nicht nur die Menge an zu messenden Stoffen ermitteln, sondern gleichzeitig auch diese Stoffe aus dem Gas-Teilstrom entfernen. Im Folgenden wird nur noch von Kartuschen gesprochen, ohne die Erfindung darauf zu beschränken. As detectors are all devices in question, which not only determine the amount of substances to be measured, but also remove these substances from the gas stream at the same time. The following is only spoken of cartridges, without limiting the invention thereto.

Dabei wird ferner darauf geachtet, dass selbst mithilfe des Unter-Teilstromes keine Fremdstoffe in den zu untersuchenden Gas-Teilstrom eingebracht werden. Beispielsweise wird der Unter-Teilstrom über einen Feinst-Filter geführt, um Abrieb-Partikel, die durch die Pumpen erzeugt werden, welche den Gas-Teilstrom durch die Messevorrichtung fördern, ebenfalls nicht in den zu untersuchenden Gas-Teilstrom gelangen zu lassen. It is also ensured that even with the help of the sub-partial flow no foreign substances are introduced into the gas to be examined partial flow. For example, the sub-stream is passed through a Feinst filter to allow particles of abrasion, which are generated by the pump, which promote the gas partial flow through the measuring device, also do not enter the gas to be examined partial flow.

Zusätzlich wird vorzugsweise der Unter-Teilstrom, insbesondere der gesamte Gas-Teilstrom, stromabwärts der Kartuschen auch gekühlt, vorzugsweise während der Reduzierung des Feuchtegehaltes, indem durch das Abkühlen das Halte-Vermögen an Feuchtigkeit im Gas-Teilstrom sinkt und dadurch Kondensat anfällt, während der verbleibende Gas-Teilstrom dadurch in seinem Feuchte-Gehalt stark sinkt. Vorzugsweise erfolgt die Kühlung bis herab auf +10 °C, besser bis herab auf +5 °C, jedoch nicht unter +2 °C. In addition, preferably the sub-stream, in particular the entire gas stream, downstream of the cartridges is also cooled, preferably during the reduction of the moisture content, by cooling the holding capacity of moisture in the gas stream decreases and condensate accumulates during the remaining gas partial flow thereby decreases strongly in its moisture content. Preferably, the cooling takes place down to +10 ° C, better down to +5 ° C, but not below +2 ° C.

Um zu wissen, mit welcher Temperatur und mit welchem Druck der Unter-Teilstrom dem zu untersuchenden Gas-Teilstrom wieder zugeführt wird, ist in der Rückführleitung vorzugsweise ein Temperatursensor und ein Drucksensor vorhanden, am besten möglichst nahe an der Stelle der Wiedereinspeisung des Unter-Teilstromes in den Gas-Teilstrom. In order to know at which temperature and at which pressure the sub-substream is returned to the gas substream to be examined, a temperature sensor and a pressure sensor are preferably present in the return line, preferably as close as possible to the point of re-feeding the substream in the gas substream.

Dabei sind zwei unterschiedliche, vom Staubgehalt des zu untersuchenden Gasteilstromes abhängige, Situationen zu unterscheiden: Two different situations are to be distinguished, depending on the dust content of the partial gas stream to be investigated:

Sofern das zu untersuchende Gas nicht mehr als ca. 10 mg Staub pro m³ enthält, kann der abgezweigte Gas-Teilstrom ohne Vorfilterung direkt auf die Staubfilterkartusche und Adsorberkartusche geleitet werden, da der Staubanteil zu gering ist, dass der Staubfilter auch bei einer Langzeitmessung von ca. 6 Wochen noch nicht zu stark zugesetzt wäre. If the gas to be examined does not contain more than approx. 10 mg of dust per m ³ , the branched gas partial stream can be passed directly to the dust filter cartridge and adsorber cartridge without pre-filtering, since the dust content is too low, that the dust filter is also at a long-term measurement of about 6 weeks would not be too strong added.

Bei stärkerer Staubbefrachtung, insbesondere von mehr als 10 mg Staub pro m³, etwa 100 mg Staub pro m³ wie etwa bei einem Stahlwerk, wäre die Staubfilterkartusche nach kürzester Zeit zugesetzt. Es ist dann normalerweise notwendig, einen konventionellen Staub-Vorfilter, meist in Form eines gängigen Papier-Filters z.B. in Form eines Torus mit rechteckigem Querschnitt etc. zu verwenden, der dann zwischen der Abgassonde und den Kartuschen angeordnet wird. Da derartige Vorfilter nur im trockenen Zustand funktionieren und im feuchten bzw. nassen Zustand sehr schnell zusetzen, muss sichergestellt sein, dass der hindurchgeführte Gas-Teilstrom nicht vor oder in dem Vorfilter kondensiert. Um dies zu vermeiden ist normalerweise eine Heizung im bzw. vor dem Vorfilter vorgesehen. With heavier dusting, in particular of more than 10 mg of dust per m ³ , about 100 mg of dust per m ^3, as in a steelworks, the dust filter cartridge would be added after a short time. It is then normally necessary to use a conventional dust prefilter, usually in the form of a conventional paper filter, for example in the form of a torus of rectangular cross-section, etc., which is then placed between the exhaust gas probe and the cartridges. Since such pre-filter only work in the dry state and in wet or wet Condition very quickly enforce, it must be ensured that the passed gas partial stream does not condense before or in the pre-filter. To avoid this, usually a heater is provided in or before the pre-filter.

Durch die jedoch weiter stromaufwärts, insbesondere bereits im Sondenrohr, durchgeführte Verdünnung mit Feuchtigkeits-armem Gas besteht die Gefahr der Kondensation vor oder in dem Staub-Vorfilter nicht, so dass selbst bei Notwendigkeit eines solchen Staub-Vorfilters auf dessen Beheizung verzichtet werden kann. By further upstream, in particular already in the probe tube, carried out dilution with low-moisture gas, the risk of condensation before or in the dust pre-filter does not exist, so that even if such a dust prefilter can be dispensed with its heating.

Im Gegensatz zur idealen Lösung, bei der kein Vorfilter benötigt wird und damit auch überhaupt keine Aufheizung des Gas-Teilstromes vor den Kartuschen stattfindet, ist hier die Aufheizung zum Teil unvermeidbar, wird jedoch so gering wie möglich gehalten. Insbesondere wird der Gasteilstrom nicht über 120°C aufgeheizt. In contrast to the ideal solution, in which no pre-filter is needed and thus no heating of the gas partial flow takes place before the cartridges, here is the heating partly unavoidable, but is kept as low as possible. In particular, the partial gas stream is not heated above 120 ° C.

Dadurch wird zwar de facto kein für den Original-Abgasstrom relevanter Gas-Teilstrom untersucht, jedoch wird vermieden, den Gas-Teilstrom zu stark aufzuheizen, insbesondere in einen Temperaturbereich, in dem ein Zerfall der zu untersuchenden Dioxine und Furane auftreten kann. Zusätzlich wird, vorzugsweise nach dem Vorfilter, vor Erreichen der Kartuschen eine Kühlung des Gas-Teilstromes durchgeführt, insbesondere auf kleiner oder gleich 60°. Although this de facto no relevant for the original exhaust gas flow partial gas flow is examined, but it is avoided to overheat the gas partial flow, especially in a temperature range in which a disintegration of dioxins and furans to be examined may occur. In addition, preferably after the pre-filter, before reaching the cartridges, a cooling of the gas partial stream is carried out, in particular to less than or equal to 60 °.

Weiterhin wird, um die Aufheizung möglichst gering zu halten, der Vorfilter möglichst unmittelbar nach der Sonde angeordnet, insbesondere am hinteren Ende des Sondenrohres, um die Abkühlmöglichkeiten des Gas-Teilstromes entlang des Strömungsweges möglichst gering zu halten und damit die notwendige Aufheizung ebenfalls möglichst gering zu halten. Vorzugsweise wird das gesamte Sondenrohr, von der Eintrittsöffnung bis zum Übergang in den Vorfilter, beheizt, und zwar nur so viel, dass eine Konstanthaltung der Temperatur des Gas-Teilstromes vom Eintritt in die Sonde an gegeben ist. Furthermore, in order to keep the heating as low as possible, the prefilter arranged as close as possible to the probe, especially at the rear end of the probe tube to minimize the Abkühlmöglichkeiten the gas flow along the flow path and thus the necessary heating also as low as possible hold. Preferably, the entire probe tube, from the inlet to the transition into the pre-filter, heated, and only so much that a constant maintenance of the temperature of the partial gas flow from entering the probe is given.

Hinsichtlich Art und Höhe der Aufheizung sind wiederum zwei Unterfälle zu unterscheiden, je nachdem, ob der bei ca. 105°C liegende Taupunkt von den zu untersuchenden Rauchgasen unter- oder überschritten wird. With regard to the type and level of heating, two sub-cases are again to be distinguished, depending on whether the dew point at about 105 ° C. is undershot or exceeded by the flue gases to be investigated.

Sofern die Temperatur der Rauchgase, aus denen die Sonde einen Teilstrom entnimmt, höher liegt, beispielsweise bei einer Rauchgastemperatur von 180°C, ist es ausreichend, den Vorfilter selbst auf einer Temperatur knapp oberhalb der Taupunkttemperatur, also bei etwa 115°C, durch Beheizung zu halten. If the temperature of the flue gases from which the probe takes a partial flow, is higher, for example, at a flue gas temperature of 180 ° C, it is sufficient, the pre-filter itself at a temperature just above the dew point, ie at about 115 ° C, by heating to keep.

Liegt die Temperatur der Rauchgase jedoch unter der Temperatur des Taupunktes, beispielsweise bei etwa 60°C, so ist zumindest bei größeren Temperaturdifferenzen zwischen Rauchgas- und Taupunkttemperatur die Beheizung des Vorfilters alleine auf beispielsweise 115°C nicht ausreichend, denn die den Vorfilter mit einer Temperatur deutlich unter der Taupunkttemperatur erreichenden Rauchgase würden unter Umständen am Beginn des Vorfilters noch keine über dem Taupunkt liegende Temperatur aufweisen und damit den Vorfilter durch Verkleben blockieren. Dies könnte zwar durch sehr viel höhere Aufheizung des Vorfilters auf 200°C oder noch höher vermieden werden, jedoch steigt dann das Risiko einer Veränderung der chemischen Zusammensetzung des zu untersuchenden Gas-Teilstromes. However, if the temperature of the flue gases below the temperature of the dew point, for example at about 60 ° C, so at least at larger temperature differences between flue gas and dew point heating of the pre-filter alone, for example 115 ° C is not sufficient, because the pre-filter with a temperature Under certain circumstances, flue gases which reach well below the dew point temperature would not at the beginning of the prefilter have a temperature above the dew point and thus block the prefilter by sticking. Although this could be avoided by much higher heating of the pre-filter to 200 ° C or even higher, but then increases the risk of a change in the chemical composition of the gas to be examined partial flow.

Für diesen Fall wird deshalb die zusätzliche Beheizung des Sondenrohres auf ebenfalls einer knapp über dem Taupunkt liegenden Temperatur, etwa wiederum etwa 115°C, bevorzugt. Dadurch ist sichergestellt, dass die Rauchgase des Gas-Teilstromes auf ihrem Weg durch das Sondenrohr bereits eine Temperatur oberhalb des Taupunktes erreichen, die dann durch die Beheizung des Vorfilters auch sicher gehalten wird. For this case, therefore, the additional heating of the probe tube to likewise a temperature just above the dew point, about again about 115 ° C, is preferred. This ensures that the flue gases of the gas partial flow on their way through the probe tube already reach a temperature above the dew point, which is then held by the heating of the pre-filter also safe.

Da im Falle eines Vorfilters der Filter selbst – ebenso wie die Kartuschen – Dioxine und Furane enthält, muss auf die Möglichkeit einfachen und verlustsicheren Austausch der Filterpatrone geachtet werden. Since, in the case of a prefilter, the filter itself - like the cartridges - contains dioxins and furans, attention must be paid to the possibility of easy and reliable replacement of the filter cartridge.

Dies wird ergänzt durch Anordnung der Kartuschen auf möglichst kurzem Wege hinter der Entnahmestelle des Gas-Teilstromes, sowie durch Ermittlung einer Vielzahl weiterer Parameter des Gas-Teilstromes, was – ebenso wie die Kondensatabscheidung – weit entfernt von den Kartuschen und damit von der Entnahmestelle des Teilstromes an einem entsprechend geschützten Ort, vorzugsweise innerhalb eines diese Vorrichtungskomponenten aufnehmenden Messschrankes, erfolgen kann. This is supplemented by the arrangement of the cartridges on the shortest possible paths behind the extraction point of the partial gas flow, and by determining a variety of other parameters of the gas partial flow, which - as well as the condensate separation - far away from the cartridges and thus from the sampling point of the partial flow at a correspondingly protected location, preferably within a measuring cabinet accommodating these device components.

Dabei wird vor allem durch Plausibilitätskontrollen überprüft, ob tatsächlich der vollständige entnommene Gas-Teilstrom untersucht wurde. In the process, plausibility checks are used to check whether the complete withdrawn gas partial flow has actually been examined.

Zu diesem Zweck wird zunächst stromabwärts der Kartuschen das bereits mit dem Gasteilstrom mitgeförderte, angefallene Kondensat – welches nach Durchlaufen der Adsorberkartusche nicht mehr kontaminiert ist – abgeschieden. For this purpose, the accumulated condensate, which has already been conveyed with the partial gas flow, is first deposited downstream of the cartridges - which is no longer contaminated after passing through the adsorber cartridge.

Zusätzlich wird ebenfalls stromabwärts der Kartuschen der Teilstrom auf einen definierten Wert, beispielsweise 5°C, herabgekühlt. Die gewählte Temperatur muss so niedrig liegen, dass sichergestellt ist, dass ausgehend vom ursprünglichen Feuchtigkeitsgehalt und der ursprünglichen Temperatur des Gas-Teilstromes bei der erniedrigten Temperatur ein hinsichtlich des Wassergehaltes gesättigter Gasteilstrom erzielt wird, was sich in einer weiteren Kondensatabscheidung in dieser Kühlvorrichtung äußert. In addition, also downstream of the cartridges, the partial flow is cooled down to a defined value, for example 5 ° C. The chosen temperature must be low enough to ensure that it starts from the original moisture content and the original temperature the gas partial stream at the reduced temperature is achieved with respect to the water content saturated gas partial stream, which manifests itself in a further condensate separation in this cooling device.

Das so abgeschiedene Kondensat oder die entsprechende Feuchte-Menge muss hinsichtlich der Menge bestimmt werden. Beispielsweise wird das Kondensat in einem Kondensatreservoir zwischengespeichert. Um die über eine z. B. 4-wöchige Probenahme sehr großen Kondensatmengen nicht auf Dauer lagern zu müssen, wird dieses Zwischenreservoir automatisch bei Erreichen eines Höchststandes, welcher mittels Sensor gemeldet wird, ganz oder teilweise geleert. Dies geschieht, indem mittels der zentralen Steuerung eine mit dem Reservoir verbundene Kondensatpumpe, deren Fördervolumen pro Zeiteinheit bzw. Hubvolumen definiert bekannt ist, in Gang gesetzt, und deren Laufzeit bzw. Umdrehungen bzw. Pumpenhübe durch die Steuerung registriert, womit die bei jedem Entleerungsvorgang aus dem Reservoir entnommene und in die Kanalisation abgeleitete Kondensatmenge bekannt ist und diese über die Langzeitprobennahme aufsummiert werden kann. The condensate deposited in this way or the corresponding amount of moisture must be determined with regard to the quantity. For example, the condensate is temporarily stored in a condensate reservoir. To the over a z. For example, if you do not want to store very large amounts of condensate for a period of 4 weeks, this intermediate reservoir is automatically emptied completely or partially when it reaches a maximum level that is reported by means of a sensor. This is done by means of the central control associated with the reservoir condensate pump whose volume per unit time or stroke volume defined defined, set in motion, and registered their run or revolutions or pump strokes by the controller, which at each discharge operation taken from the reservoir and drained into the sewer system condensate is known and this can be summed up on the long-term sampling.

Falls vorher die anfallende Feuchte-Menge bereits auf andere Art und Weise gemessen wurde, muss die Menge an anfallendem Kondensat nicht mehr gemessen werden. If the amount of moisture has already been measured in other ways before, the amount of condensate will no longer have to be measured.

Der nach dieser Abkühlung vorliegende Gas-Teilstrom ist hinsichtlich seiner Temperatur und wegen des Sättigungszustandes auch hinsichtlich seines Wassergehaltes bekannt. Unter diesen normierten Bedingungen wird der Gas-Teilstrom einer Teilstrompumpe zugeführt, die das Ansaugen des Gas-Teilstromes von der Entnahmestelle aus dem Rauchgasstrom bis zur Teilstrompumpe und von dort aus weiter zur Abgabe in die Umgebung fördert. The present after this cooling gas partial flow is known in terms of its temperature and because of the state of saturation also in terms of its water content. Under these standardized conditions, the partial gas flow is fed to a partial flow pump, which promotes the suction of the partial gas flow from the extraction point from the flue gas flow to the partial flow pump and from there to further discharge into the environment.

Von dieser Teilstrompumpe ist wiederum das Fördervolumen pro Zeiteinheit bzw. pro Hub oder pro Umdrehung bekannt. Diese Teilstrompumpe wird mittels eines regelbaren Motors über die zentrale Steuerung so angetrieben, dass der von der Teilstrompumpe geförderte Gas-Teilstrom an der Entnahmestelle mit einer Strömungsgeschwindigkeit entnommen wird, welcher der Strömungsgeschwindigkeit des Original-Rauchgases an dieser Entnahmestelle entspricht, so dass dort also weder Saug- noch Stauwirkungen auftreten und somit eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass der entnommene Teilstrom hinsichtlich seiner Zusammensetzung der zu untersuchenden Dioxine und Furane dem Original-Rauchgasstrom entspricht. From this partial flow pump, in turn, the delivery volume per unit time or per stroke or per revolution is known. This partial flow pump is driven by means of a controllable motor via the central control so that the funded by the partial flow pump gas flow is removed at the sampling point with a flow velocity corresponding to the flow rate of the original flue gas at this sampling point, so that there is neither suction - Still occur congestion and thus there is a high probability that the withdrawn partial flow in terms of its composition of the dioxins and furans to be examined corresponds to the original flue gas stream.

Zu diesem Zweck ist möglichst nahe an der Entnahmestelle, also insbesondere an oder in der Sonde für die Entnahme des Teilstromes, ein Geschwindigkeitsmesser beispielsweise ein Prandtl-Rohr bezüglich des Rauchgasstromes angeordnet. For this purpose, a speed meter, for example a Prandtl tube with respect to the flue gas stream is arranged as close as possible to the sampling point, ie in particular on or in the probe for the removal of the partial stream.

Bei der Steuerung der Teilstrompumpe muss ferner berücksichtigt werden, dass Druck, Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt an der Entnahmestelle des Gas-Teilstromes nicht Druck, Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt des Gas-Teilstromes stromabwärts der Kondensatabscheidung entsprechen. Aufgrund der abgeschiedenen Kondensatmenge, die pro Zeiteinheit ermittelt und aufsummiert wird, oder aufgrund der anderweitig bestimmten Feuchtegehalt des zu untersuchenden Gas-Teilstromes und der Temperatur am Ausgang des Kühlers zur Kondensatabscheidung ist eine Umrechnung durch die Zentralsteuerung automatisch möglich. When controlling the partial flow pump, it must also be taken into account that the pressure, temperature and moisture content at the outlet point of the gas partial flow do not correspond to the pressure, temperature and moisture content of the gas partial flow downstream of the condensate separation. Due to the deposited condensate, which is determined per unit time and summed, or due to the otherwise determined moisture content of the gas to be examined partial flow and the temperature at the outlet of the condenser for condensate conversion by the central control is automatically possible.

Zusätzlich können die so pro Zeiteinheit ermittelten Kondensatmengen zusammen mit den durch die Teilstrompumpe geförderten Teilstrommengen pro Zeiteinheit zur Plausibilitätsüberprüfung durch Gegenüberstellung mit dem Feuchtegehalt im Original-Abgasstrom dienen. In addition, the condensate quantities thus determined per unit of time, together with the partial flow quantities delivered by the partial flow pump per unit of time, can serve to check the plausibility by comparison with the moisture content in the original exhaust gas flow.

Zur weiteren Plausibilitätskontrolle werden im Teilstrom zwischen der Kondensatabscheidung und der Teilstrompumpe mittels einer Gasuhr einerseits der Volumendurchfluss gemessen und andererseits mittels eines Massendurchflussmesser der Massendurchfluss pro Zeiteinheit, wobei insbesondere der Massendurchfluss pro Zeiteinheit verwendet wird, um durch Steuerung der Teilstrompumpe die richtige Strömungsgeschwindigkeit im Gas-Teilstrom an dessen Entnahmestelle zu bewirken und zur Plausibilitätsüberprüfung der Gasuhr. For further plausibility control the volume flow is measured in the partial flow between the condensate separation and the partial flow pump by means of a gas meter on the one hand and by mass flow meter per unit time, in particular the mass flow per unit time is used by controlling the partial flow pump, the correct flow rate in the gas partial flow to effect at its sampling point and the plausibility check of the gas meter.

Dadurch ist eine mannlose automatisierte, nachvollziehbare Langzeit-Probenahme möglich. This allows a unmanned automated, traceable long-term sampling.

Alle stromabwärts der Kartuschen beschriebenen Verfahrensschritte bzw. Vorrichtungsteile können bis zu 150 m entfernt von den Kartuschen, die nahe an der Entnahmestelle des Gas-Teilstromes angeordnet werden müssen, untergebracht werden, also z. B. am Fuße des Abgas-Kamines in einer Leitstelle o. Ä. All process steps or parts of the apparatus described downstream of the cartridges can be accommodated up to 150 m away from the cartridges which have to be arranged close to the removal point of the partial gas flow, ie, for example. B. at the foot of the flue gas fireplace in a control center o. Ä.

Um die Wirksamkeit sowohl der Kartuschen als auch der stromabwärts der Kartuschen befindlichen Anlagenteile auf einen geringen Temperaturbereich beschränken zu können, was die Auswahl der Bauteile erleichtert und deren Kosten erniedrigt, wird der Gas-Teilstrom bereits stromaufwärts der Kartuschen, insbesondere direkt in dem Sondenrohr, an dessen vorderen Ende sich die Sonde zur Entnahme des Teilstromes befindet, gekühlt. Vorzugsweise ist dabei das Sondenrohr selbst als doppelwandiges Rohr ausgebildet, in dessen äußeren, hohlen Mantel eine Kühlflüssigkeit zirkuliert, die über einen externen Wärmetauscher geleitet wird. Dadurch wird das Gas des Teilstromes bei z.B. 60°C bis 65°C, also in einem engen Temperaturbereich von maximal 20°C Bandbreite, gehalten. In order to be able to limit the effectiveness of both the cartridges and the downstream of the cartridge parts of the system to a low temperature range, which facilitates the selection of components and their costs, the gas partial flow already upstream of the cartridge, in particular directly in the probe tube on whose front end is the probe for removal of the partial flow, cooled. Preferably, the probe tube itself is designed as a double-walled tube, circulating in the outer, hollow jacket, a cooling liquid, which is passed through an external heat exchanger. This will be the gas of the partial flow at eg 60 ° C to 65 ° C, so in a narrow temperature range of a maximum of 20 ° C bandwidth held.

Da der so behandelte Gas-Teilstrom – abzüglich des Unter-Teilstromes, der zum verdünnen des Gas-Teilstromes rezirkuliert wird – kontinuierlich in die Umgebung entlassen wird, und auch das dabei anfallende Kondensat diskontinuierlich in die Kanalisation abgegeben wird, ist mittels der in der Probenahmenvorrichtung vorhandenen zentralen Steuerung eine mannlose Langzeit-Probeentnahme über 4–6 Wochen möglich. Since the thus treated gas stream - minus the sub-stream, which is recirculated to dilute the gas stream - continuously discharged into the environment, and also the resulting condensate is discharged discontinuously into the sewer, is by means of the sampling device existing central control a unmanned long-term sampling over 4-6 weeks possible.

c) Ausführungsbeispiele c) embodiments

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist in den Figuren näher beschrieben. Es zeigen: An embodiment according to the invention is described in more detail in the figures. Show it:

1: eine schematische Darstellung der Vorrichtung. 1 : a schematic representation of the device.

Zunächst wird der aus dem Stand der Technik bekannte Teil der Vorrichtung beschrieben:
Im linken Teil der 1 ist das Sondenrohr 1 dargestellt, welches die Kaminwand 17 des Rauchgas-Kamines durchdringt, so dass die am vorderen Ende des Sondenrohres 1 befindliche Sonde 2 im Rauchgasstrom 18 angeordnet ist, und daraus einen Gas-Teilstrom entnimmt. Zu diesem Zweck steht die Sonde 2 über Rohrleitungen 11a, 11b, 11c mit einer Teilstrom-Pumpe 26 in Verbindung, von welcher aus der untersuchte Gas-Teilstrom unter anderem in die Umgebung abgeführt wird. First, the part of the apparatus known from the prior art will be described:
In the left part of the 1 is the probe tube 1 represented, which the chimney wall 17 of the flue gas chimney penetrates, leaving the front end of the probe tube 1 located probe 2 in the flue gas stream 18 is arranged, and extracts a gas partial stream. This is the purpose of the probe 2 over pipelines 11a . 11b . 11c with a partial flow pump 26 in connection, from which the investigated partial gas flow is dissipated inter alia in the environment.

Alle Teile der Vorrichtung stehen mit einer zentralen Steuerung 30 in Verbindung, die automatisch viele Funktionen, wie im Folgenden näher dargelegt, steuert:
Das Sondenrohr 1 erstreckt sich quer durch die Wand 17 hindurch. Damit der Rauchgasstrom 18 auf eine in gleicher Richtung angeordnete Öffnung der Sonde 2 trifft, befindet sich diese am vorderen Ende einer 90°-Biegung des Sondenrohres 1. Neben der Sonde 2 endet ebenfalls ein Prandtlrohr 16 oder ein Pitotrohr, mit dem die Strömungsgeschwindigkeit der Rauchgase 18 im Kamin gemessen wird. All parts of the device are available with a central control 30 which automatically controls many functions as detailed below:
The probe tube 1 extends across the wall 17 therethrough. So that the flue gas stream 18 on a arranged in the same direction opening of the probe 2 meets, this is located at the front end of a 90 ° bend of the probe tube 1 , Next to the probe 2 also ends a Prandtlrohr 16 or a pitot tube, with which the flow velocity of the flue gases 18 measured in the fireplace.

Das Sondenrohr 1 ist insbesondere in seinem geraden Verlauf mit einem Kühlmantel 3 umgeben, welcher an einen ersten Wärmetauscher 6 zum Herabkühlen des entnommenen Gas-Teilstromes von Rauchgasen bereits auf dem Weg durch das Sondenrohr dient. The probe tube 1 is in particular in its straight course with a cooling jacket 3 surrounded, which to a first heat exchanger 6 for cooling down the extracted gas partial stream of flue gases already on the way through the probe tube is used.

Um die Sonde 2 an der richtigen Stelle des Querschnittes im Kamin positionieren zu können, ist das gesamte Sondenrohr 1 einschließlich des Kühlmantels 3 in einer Verschiebebuchse 4, die sich ebenfalls quer durch die Wand 17 des Kamins hindurch erstreckt, in Längsrichtung der Verschiebebuchse 4 verschiebbar und an der gewünschten Position mittels einer Klemmschraube 5 justierbar. To the probe 2 Being able to position in the chimney at the right point of the cross section is the entire probe tube 1 including the cooling jacket 3 in a sliding socket 4 , which are also across the wall 17 extends through the fireplace, in the longitudinal direction of the sliding bushing 4 slidable and at the desired position by means of a clamping screw 5 adjustable.

In Durchflussrichtung 10 der Rauchgase des Gas-Teilstromes befindet sich stromabwärts des Sondenrohres 1 und über eine erste Rohrleitung 11a verbunden der Kartuschenkasten 8 so nahe wie möglich am Sondenrohr. In der Regel ist der Kartuschenkasten 8 direkt an der Außenseite der Kaminwand 17 befestigt. Je kürzer die Länge der Rohrleitung 11a ist, umso geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass darin Veränderungen der zu untersuchenden Stoffe auftreten können. In flow direction 10 the flue gases of the gas partial stream is located downstream of the probe tube 1 and over a first pipeline 11a connected the cartridge box 8th as close as possible to the probe tube. As a rule, the cartridge box 8th directly on the outside of the fireplace wall 17 attached. The shorter the length of the pipeline 11a is, the less likely it is that changes in the substances to be examined can occur therein.

Aus dem gleichen Grunde ist vorzugsweise auch keine Heizvorrichtung zwischen der Sonde 2 und dem Kartuschenkasten 8, insbesondere dem Ende des Kartuschenkastens 8, angeordnet. For the same reason, preferably also no heating device between the probe 2 and the cartridge box 8th , in particular the end of the cartridge box 8th arranged.

Im Kartuschenkasten 8 ist in Durchlaufrichtung 10 zunächst ein erstes Sperrventil 12 angeordnet, welches beispielsweise von einem ansteuerbaren Magnetschalter aus über die Steuerung 30 gesperrt werden kann. Optional kann stattdessen auch eine Verschlussklappe direkt am Eingang des Sondenrohres angeordnet sein, die ebenfalls über die Steuerung 30 ansteuerbar ist. Im weiteren Verlauf befinden sich in Reihe geschaltet die Staubfilterkartusche 13 sowie die Adsorberkartusche 14 im Kartuschenkasten 8, um von dem Gas-Teilstrom durchströmt zu werden. In the cartouche box 8th is in the direction of passage 10 first, a first check valve 12 arranged, for example, from a controllable magnetic switch on the controller 30 can be locked. Optionally, instead, a flap can be arranged directly at the entrance of the probe tube, which also via the controller 30 is controllable. In the further course are connected in series the dust filter cartridge 13 as well as the adsorber cartridge 14 in the cartridge box 8th to be traversed by the gas partial flow.

Von dort aus gelangt der Gas-Teilstrom über die zweite Rohrleitung 11b zu einem Messschrank 9, der von der Kaminwand 17 und damit der Sonde und dem Kartuschenkasten 8 relativ weit, etwa 50 m, entfernt sein kann und in der Regel in der Leitwarte der zu untersuchenden Anlage angeordnet ist. From there, the partial gas flow reaches the second pipeline 11b to a measuring cabinet 9 from the chimney wall 17 and thus the probe and the cartridge box 8th relatively far, about 50 m, can be removed and is usually located in the control room of the system under investigation.

Im Messschrank 9 wird der Gas-Teilstrom zunächst in einen zweiten Wärmetauscher 7 zwecks weiterer Kühlung geführt, und dabei eine Aufteilung in Kondensat einerseits und einen gekühlten, mit Feuchtigkeit gesättigten Gas-Teilstrom andererseits erreicht. Das Kondensat sammelt sich dabei zunächst in einem Kondensatreservoir 19, und zwar vorzugsweise sowohl das in diesem zweiten Wärmetauscher 7 erst erzeugte Kondensat als auch das bereits auf der Strecke zwischen der Sonde 2 bis zu diesem zweiten Wärmetauscher 7 bereits angefallene Kondensat. In the measuring cabinet 9 the gas partial stream is first in a second heat exchanger 7 led to further cooling, and achieved a division into condensate on the one hand and a cooled, saturated with moisture gas partial flow on the other hand. The condensate initially collects in a condensate reservoir 19 , and preferably both in this second heat exchanger 7 first generated condensate as well as already on the route between the probe 2 up to this second heat exchanger 7 already accumulated condensate.

Das Kondensatreservoir 19 verfügt über Füllstandsensoren für einen minimalen oder einen maximalen Füllungsstand oder über kontinuierliche Füllstandsensoren. The condensate reservoir 19 has level sensors for a minimum or maximum level or continuous level sensors.

Der Ausfluss des Kondensatreservoirs 19 führt über ein zweites Sperrventil 23 und eine Kondensatpumpe 20, die von einem steuerbaren ersten Motor 21 angetrieben wird, in die Kanalisation. The effluent of the condensate reservoir 19 leads via a second shut-off valve 23 and a condensate pump 20 coming from a controllable first engine 21 is driven into the sewage system.

Das Entleeren des Kondensatreservoirs 19 erfolgt immer dann, wenn der Maximal-Füllstands-Sensor im Reservoir 19 anschlägt, vorzugsweise indem der Motor 21 die Pumpe 20 bei geöffnetem Sperrventil 23 solange antreibt, bis der Minimal-Füllstandsensor anschlägt. Dabei werden die Umdrehungen bzw. Hübe der Kondensat-Pumpe 20 registriert, und diese Hübe über einen beliebigen Zeitraum, in der Regel den gesamten Messzyklus, aufsummiert. The emptying of the condensate reservoir 19 occurs whenever the maximum level sensor in the reservoir 19 strikes, preferably by the engine 21 the pump 20 with the shut-off valve open 23 as long as drives until the minimum level sensor stops. The revolutions or strokes of the condensate pump are thereby 20 and accumulate these strokes over any period of time, typically the entire measurement cycle.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Anzahl der Entleerungen zu Summieren und mit dem jeweiligen bekannten entnommenen Behältervolumen zu multiplizieren Another possibility is to sum the number of evacuations and to multiply with the respective known container volume taken

Als Alternative kann das Kondensatreservoir 19 auch kontinuierlich mittels einer ständig arbeitenden Pumpe, zum Beispiel einer Schlauchpumpe, entleert werden unter Verzicht auf die Bauteile 20, 21 und 23, jedoch wird dann der Feuchtigkeitsgehalt des zu untersuchenden Abgases als Signal von einem externen Feuchte-Messgerät benötigt. As an alternative, the condensate reservoir 19 be continuously discharged by means of a constantly operating pump, for example, a peristaltic pump, waiving the components 20 . 21 and 23 However, then the moisture content of the exhaust gas to be examined is needed as a signal from an external humidity meter.

Der den zweiten Wärmetauscher 7 verlassende, gesättigte und gekühlte Gas-Teilstrom wird über eine dritte Rohrleitung 11c über einen Volumendurchflussmesser, in der Regel eine Gasuhr 24, und einen Massendurchflussmesser 25, der Teilstrompumpe 26 zugeführt. Auch bei dieser Teilstrompumpe 26 ist das Volumen pro Hub bzw. Umdrehung bekannt und diese Hübe bzw. Umdrehungen werden ebenfalls registriert. The second heat exchanger 7 leaving, saturated and cooled gas partial flow is through a third pipeline 11c via a volumetric flow meter, usually a gas meter 24 , and a mass flow meter 25 , the partial flow pump 26 fed. Also with this partial flow pump 26 the volume per stroke or revolution is known and these strokes or revolutions are also registered.

Die momentan ermittelten Werte für Massendurchfluss bzw. Volumendurchfluss, sowie die dabei festgehaltenen Temperaturen und Druckwerte des Teilstromes gehen einerseits an die Steuerung 30, und diese steuert ebenfalls den Motor 22, welcher die Teilstrom-Pumpe 26 antreibt. The currently determined values for mass flow or volume flow, as well as the recorded temperatures and pressure values of the partial flow, on the one hand go to the controller 30 , and this also controls the engine 22 , which is the partial flow pump 26 drives.

Dabei wird die Teilstrom-Pumpe 26, die kontinuierlich läuft, so gesteuert, dass hierdurch an der Sonde 2 eine Fließgeschwindigkeit in das Sondenrohr 1 hinein erreicht wird, die der Fließgeschwindigkeit im übrigen Rauchgaskamin, festgestellt durch das Prandtl-Rohr 16, entspricht. This is the partial flow pump 26 , which runs continuously, so controlled that thereby at the probe 2 a flow rate into the probe tube 1 is reached, the flow rate in the rest of the flue gas fireplace, determined by the Prandtl tube 16 , corresponds.

Diese Fließgeschwindigkeit entspricht jedoch nicht der Fließgeschwindigkeit in der Rohrleitung 11c, da dort durch das Abkühlen und Sättigen mit Feuchtigkeit sowie die vorherige Kondensatabscheidung andere Bedingungen hinsichtlich Druck und Temperatur vorliegen. However, this flow rate does not match the flow rate in the pipeline 11c because there are different conditions in terms of pressure and temperature due to the cooling and saturation with moisture as well as the previous condensate separation.

Die entsprechende Umrechnung von den an der Sonde 2 vorliegenden Bedingungen hinsichtlich Temperatur, Druck und Feuchtigkeit auf die an den Messstellen in der Leitung 11c vorliegenden Bedingungen erfolgt durch die Steuerung 30 unter Verwendung diverser Messparameter auch aus dem Rauchgasstrom, beispielsweise Temperatur, Druck und Feuchtigkeit, weiterhin auch Sauerstoffgehalt und gegebenenfalls Kohlendioxidgehalt. The corresponding conversion from the at the probe 2 conditions for temperature, pressure and humidity at the measuring points in the pipeline 11c existing conditions are made by the controller 30 using various measurement parameters also from the flue gas stream, such as temperature, pressure and humidity, and also oxygen content and optionally carbon dioxide content.

Über die Steuerung 30 erfolgt ferner die Kontrolle der Einhaltung der Soll-Temperatur des Gas-Teilstromes am Sondenrohr 1, nämlich insbesondere am Ausgang des Sondenrohres, sowie die Kontrolle der Temperatur am Ausgang des zweiten Wärmetauschers 7 zur Kondensatabscheidung. About the controller 30 Furthermore, the control of compliance with the target temperature of the gas partial flow on the probe tube 1 , namely in particular at the outlet of the probe tube, as well as the control of the temperature at the outlet of the second heat exchanger 7 for condensate separation.

Weiterhin erfolgen Plausibilitätskontrollen, die die Funktionssicherheit der Anlage erhöhen sollen. Furthermore, plausibility checks are carried out to increase the functional reliability of the system.

So wird anhand der Original-Parameter, wie sie im Rauchgaskamin hinsichtlich Druck, Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt sowie Strömungsgeschwindigkeit gemessen wurden, errechnet, welcher Gesamtdurchsatz, aufsummiert über einen Zeitraum, beispielsweise den gesamten Messzyklus, einerseits an Kondensat und andererseits an gesättigtem, gekühlten Gas-Teilstrom erzielt werden muss, der in die Umgebung abgeleitet wird. Dies wird mit den hierfür erzielten tatsächlichen Werten, nämlich ausgefördertem Kondensat ermittelt durch Anzahl z.B. der Pumpenumdrehungen der Kondensatpumpe 20 sowie hinsichtlich des an die Umgebung ausgeförderten Gas-Teilstromes einerseits mit dem aufsummierten Volumenstrom und andererseits mit dem aufsummierten Massenstrom, verglichen. Thus, based on the original parameters, as measured in the flue gas stack in terms of pressure, temperature and moisture content and flow velocity, calculated which total throughput accumulated over a period of time, for example, the entire measuring cycle, on the one hand condensate and on the other hand on saturated, cooled gas partial stream must be achieved, which is derived in the environment. This is determined with the actual values achieved for this purpose, namely discharged condensate by the number of, for example, the pump revolutions of the condensate pump 20 and with respect to the discharged to the environment partial gas flow on the one hand with the totalized flow and on the other hand with the totalized mass flow compared.

Eine weitere Kontrolle kann der Vergleich mit der durch die Teilstrompumpe 26 insgesamt geförderten Teilstrommenge sein, wiederum gemessen z.B. Anhand der festgestellten Umdrehungsanzahl/Hubanzahl dieser Teilstrompumpe 26. Another control can be compared with that by the partial flow pump 26 Total subsidized partial flow amount, in turn, for example, measured on the basis of the number of revolutions / number of strokes of this partial flow pump 26 ,

Erfindungsgemäß wird nun aus dem von den zu messenden Stoffen befreiten und entfeuchteten Gas-Teilstrom, also stromabwärts der Teilstrompumpe 26, ein unter-Teilstrom abgezweigt und mittels einer Rückführ-Pumpe 34, die von einem Motor 35 angetrieben wird, welchen die Steuerung 30 ansteuert, über eine Rückführleitung 10 an einen Punkt in der Rohrleitung 11a vor dem Kartuschenkasten 8 zurückgeführt, oder direkt in das Sondenrohr 1. According to the invention now from the freed from the substances to be measured and dehumidified partial gas flow, ie downstream of the partial flow pump 26 , a sub-branch diverted and by means of a return pump 34 that of a motor 35 which the controller is driven 30 controls, via a return line 10 to a point in the pipeline 11a in front of the cartridge box 8th returned, or directly into the probe tube 1 ,

Der rückgeführte Unter-Teilstrom wird hinsichtlich seiner Masse von einem Massenstrommesser 32 und hinsichtlich seines Volumens von einer Gasuhr 33 gemessen, die in der Rückführleitung 10 angeordnet sind, ebenso wie ein Sperrventil 31. The recirculated substream becomes mass flowmeters in terms of mass 32 and in terms of its volume from a gas meter 33 measured in the return line 10 are arranged, as well as a check valve 31 ,

Ferner ist ein Feinstfilter 36 vorhanden, entweder stromabwärts des Teilstrompumpe 26 und noch stromaufwärts der Rückführleitung 10, oder erst in der Rückführleitung 10, stromaufwärts oder stromabwärts der Rückführ-Pumpe 34. Further, a fine filter 36 present, either downstream of the partial flow pump 26 and still upstream of the return line 10 , or first in the return line 10 , upstream or downstream of the recirculation pump 34 ,

Dadurch ist das Eindringen von Stoffen, die nicht aus dem Rauchgas 18 stammen, verhindert, und selbst feinste Abtriebpartikel, wie sie in der Teilstrompumpe 26. oder gegebenenfalls auch der Rückführ-Pumpe 34 entstehen können, werden noch durch den Feinstfilter 36 ausgefiltert. This is the penetration of substances that are not from the flue gas 18 originate, prevents, and even the finest output particles, as in the partial flow pump 26 , or optionally also the return pump 34 can emerge even through the micro-filter 36 filtered out.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Sondenrohr probe tube
2 2: Sonde probe
3 3: Kühlmantel cooling jacket
4 4: Verschiebebuchse sliding bush
5 5: Klemmschraube clamping screw
6 6: erster Wärmetauscher first heat exchanger
7 7: zweiter Wärmetauscher second heat exchanger
8 8th: Kartuschenkasten cartridge box
9 9: Messschrank measuring cabinet
10 10: Rückführleitung Return line
11a–c 11a-c: Rohrleitung pipeline
12 12: Sperrventil check valve
13 13: Staubfilterkartusche Dust filter cartridge
14 14: Adsorberkartusche adsorption
15 15: Kartuschensensor cartridge sensor
16 16: Prandtl-Rohr Prandtl tube
17 17: Kaminwand fireplace wall
18 18: Rauchgasstrom Flue gas stream
19 19: Kondensatreservoir condensate reservoir
20 20: Kondensatpumpe condensate pump
21 21: erster Motor first engine
22 22: zweiter Motor second engine
23 23: Sperrventil check valve
24 24: Gasuhr gas meter
25 25: Massendurchflussmesser Mass Flow Meters
26 26: Teilstrompumpe Partial flow pump
28 28: elektrischer Datenträger electrical data carrier
30 30: Zeitsteuerung timing
31 31: Sperrventil check valve
32 32: Massenstrommesser Mass flow meter
33 33: Gasuhr gas meter
34 34: Rückführ-Pumpe Recirculation pump
35 35: Motor engine
36 36: Feinst-Filter Finely filter
50 50: Vorfilter prefilter
51 51: Heizung heater
52 52: Innengehäuse inner housing
52a, b52a, b: Flansch flange
52c52c: Rohrstutzen pipe socket
53 53: Außengehäuse outer casing
53a53a: Flansch flange
53b53b: Eingangsstütze input support
54a, b 54a, b: Ein-/ Ausgangsöffnung Input / output port
55a, b 55a, b: Ein-/ Ausgangsöffnung Input / output port
56 56: T-Sensor T sensor
57 57: Scharniere hinges
58 58: Rohrleitung pipeline
59 59: Berührungsebene contact plane
60 60: Dichtring seal
61 61: Schraubverbindung screw
62 62: Schraubverbindung screw
63 63: Kühlstrecke cooling section
64 64: Gewindebohrung threaded hole

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

VDI Guideline 3499 [0002]
DIN EN 1948 [0002]

Claims

A method for sampling exhaust gases containing substances to be quantified, in particular medium and low volatility substances, in particular polychlorinated dibenzo (p) dioxins (PCDD) and polychlorinated dibenzo (p) furans (PCDF), in a gas, solid or aerosol phase in which - a partial gas stream to be examined is derived from the exhaust gas and - successively via a solids detector for the substances to be determined, in particular a dust filter cartridge ( 13 ), and via a gas detector for the substances to be determined, in particular a Sorberkartusche ( 14 ), ie absorber or adsorber cartridge ( 14 ), and the partial gas stream is cleaned of the substances to be investigated, characterized in that a dehumidified sub-part stream of the purified partial gas stream to the gas to be examined partial flow before reaching the detectors, in particular the cartridges ( 13 . 14 ), for dilution is supplied again, in particular as close as possible to the discharge point from the exhaust gas.

A method according to claim 1, characterized in that the sub-stream is measured in terms of its volume flow per unit time and / or mass flow per unit time.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the dilution is carried out so strongly that the relative moisture content of the partial gas flow until reaching the detectors, in particular the cartridges ( 13 . 14 ), in particular until passing through the detectors, 100% not reached.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least the sub-stream, in particular the entire gas stream, downstream of the detectors, in particular of the cartridges ( 13 . 14 ) is cooled and / or its moisture content is reduced.

Method according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the cooling down to at least +10 ° C, better at least +5 ° C, but preferably not below +2 ° C, takes place.

Method according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the reduction of the moisture up to 5-10 g / cm3, in particular to 6-7g / cm3, is performed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sub-partial stream or the gas partial stream is filtered immediately before the branching of the sub-substream so that abrasive particles of a pump or other units over which the gas partial stream led upstream was, be filtered out.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the partial gas flow does not undergo heating, in particular not before passing through the detectors, in particular the cartridges ( 13 . 14 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the detectors are cartridges in which the solid or the gases to be detected are retained and summed up, and these cartridges are examined in the charged with the substances to be determined state as samples on the substances to be determined ,

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gas partial stream before being passed onto the detectors, in particular the cartridges ( 13 . 14 ), is passed through a dust pre-filter, which is flowed through in particular by the gas partial flow in the condensate-free state.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a cooling of the gas partial stream takes place, in particular before passing through the detectors, in particular the cartridges ( 13 . 14 ), in particular to less than or equal to 60 ° C.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that contained in the gas partial flow condensate after passing through the detectors, in particular the cartridges ( 13 . 14 ) is separated from the gas partial stream, and in particular after the detectors on the one hand a moisture-saturated gas partial stream and on the other hand condensate is generated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the accumulated condensate with respect to the amount incurred, in particular the amount incurred per unit time, determined and then discharged into the sewer, and preferably the moisture-saturated, cooled partial gas flow in terms of its volume per unit time or / and its mass flow rate per unit time z. B. by means of a gas meter ( 24 ) and released into the environment.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that when determining the flow volume and / or the mass flow of the cooled, moisture-saturated gas partial flow, the temperature and the pressure of this partial gas flow is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the flow velocity of the exhaust gas is determined at the suction point of the partial gas flow from the exhaust gas and the pump sucking off the branched gas partial flow ( 26 ) is controlled using the determined mass flow rate and / or volumetric flow rate and the thereby measured temperature and the measured pressure so that the velocity of the branched gas partial stream at the extraction point of the flow velocity of the flue gas ( 18 ) corresponds.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the moisture content of the exhaust gases is determined and to control the measured values determined as a plausibility check the amount of condensate per unit time in relation to the determined mass flow rate and / or volume flow rate of the same time unit and the moisture contained therein taking into account the in the environment released gas partial flow and the residual moisture contained therein is set.

Apparatus for carrying out sampling of waste gases, the substances to be quantified, in particular medium- and low-volatility substances, in particular polychlorinated dibenzo (p) dioxins (PCDD) and polychlorinated dibenzo (p) furans (PCDF), in a gas, solid or Contain aerosol phase, in particular according to one of the preceding method claims, with - a probe ( 2 ) to a gas to be examined partial flow from the flue gas ( 18 ), - a partial flow pump ( 26 ) - a solid-state detector for the substances to be determined, in particular a dust filter cartridge ( 13 ), - a gas detector for the substances to be determined, in particular a sorber cartridge ( 14 ), ie absorber or adsorber cartridge ( 14 ), - a dehumidifying unit, in particular a condensate separator, - a pipeline ( 11a ), to supply the gas partial flow to be examined to the detectors, - an outlet duct to supply the investigated partial gas flow to the environment, characterized in that between the outlet duct and the pipeline ( 11a ) a return line ( 10 ) is present for a sub-partial flow of the gas partial stream.

Apparatus according to claim 17, characterized in that in the return line ( 10 ) a volumetric flow meter, such as a gas meter ( 33 ) and / or a mass flow meter ( 32 ) is arranged.

Device according to device claim 18, characterized in that at the position of the volumetric flow meter ( 33 ) and / or the mass flow meter ( 32 ) is present for the sub-partial flow, a temperature sensor and a pressure sensor for the sub-partial flow.

Device according to one of the preceding device claims, characterized in that the first in the flow direction Kondensatabscheider downstream of the detectors, in particular cartridges ( 13 . 14 ) is arranged.

Device according to one of the preceding device claims, characterized in that the dust filter cartridge ( 13 ) and the Sorberkartusche ( 14 ) are arranged one behind the other and together in a cartridge box ( 8th ) are accommodated, in particular in the upstream of the cartridges additionally a controllable check valve ( 12 ) is arranged.

Device according to one of the preceding device claims, characterized in that the condensate separator, the partial flow pump ( 26 ), all other sensors and measuring devices relating to the partial gas flow and the sub-partial flow downstream of the cartridges, as well as the central control ( 30 ) in a opposite the cartridge box ( 8th ) spaced measuring cabinet ( 9 ) are arranged.

Device according to one of the preceding device claims, characterized in that on the probe tube ( 1 ) at the front end, in particular as close as possible to the probe ( 2 ), a Prandtl tube ( 16 ) for determining the flow rate of the flue gases in the chimney ( 17 ) is arranged.

Device according to one of the preceding device claims, characterized in that in the pipeline ( 11b ) arranged heat exchanger ( 7 ) with a condensate reservoir ( 19 ), which comprises at least one maximum level limiter and by means of a condensate pump ( 20 ) with a defined pump volume via a second shut-off valve ( 23 ) can be emptied into the sewer, this condensate pump ( 20 ) with the central controller ( 30 ).

Device according to one of the preceding device claims, characterized in that at the position of the volumetric flow meter ( 24 ) and / or the mass flow meter ( 25 ) for the gas partial flow, a temperature sensor and a pressure sensor for the gas partial flow is present.

Device according to one of the preceding device claims, characterized in that the central control ( 30 ) via a controllable second motor ( 22 ) the partial flow pump ( 26 ) drives.

Device according to one of the preceding device claims, characterized in that the partial flow pump ( 26 ) is a pump with a defined displacement or delivery volume and per unit time through the partial flow pump ( 26 ), and summed up by means of the central controller ( 30 ) on the one hand with the summed values of the volumetric flow meter and / or the mass flow meter ( 25 ) and compared with the accumulated condensate quantities.

Device according to one of the preceding device claims, characterized in that the central control ( 30 ) via sensors with the respective instantaneous oxygen content and / or the temperature of the flue gases ( 18 ) and the controller ( 30 ) interrupts the sampling when an oxygen limit value is exceeded or falls short of a temperature limit value, and in particular an optical and / or acoustic interference signal, in particular at the measuring cabinet ( 9 ).