DE19531595A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Dioxingehaltes eines Gasstromes - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Dioxingehaltes eines Gasstromes.

Die Bestimmung der Konzentration von Dioxinen in Abgasen von Verbrennungsanlagen ist insofern nicht unproblematisch, als die vom Gesetzgeber derzeit zugelassene Restkonzentration an Dioxin sehr gering ist (0,1 ng/m³ Abgas). Zum Nachweis dieser Konzentrationen sind deshalb langwierige Meßverfahren erforderlich, bei denen über einen Zeitraum von ca. 10 bis 12 Stunden eine Probenentnahme erfolgt, wobei die entnommenen Proben anschließend in einem Labor analysiert werden, was typischerweise einige Tage erfordert. Beispielsweise beschreibt die DE 34 22 062 C2 ein Verfahren zur Langzeitbestimmung und Dauerüberwachung des Schadstoffgehaltes von Abgasströmen, bei dem die Schadstoffverteilung des Abgasstromes durch Eichmessungen von Probenmaterial bestimmt wird, das aus Sammelbehältern, Filtereinsätzen sowie Waschstufen gewonnen wird. Hierbei wird ein Filterwechsel alle 6 bis 12 Stunden vorgeschlagen.

Ein weiteres Verfahren zur Messung des Schadstoffgehaltes von Rauchgasen ist aus der DE 32 34 796 C2 bekannt. Zwar wird dieses bekannte Verfahren als kontinuierliches Regelverfahren beschrieben, jedoch wird dort nicht der Dioxingehalt eines Gasstromes bestimmt.

Die gegenwärtig verwendete Methode zur Dioxinbestimmung ist in der VDI-Richtlinie 3499 beschrieben, auf die auch in der DE 42 05 792 A1 Bezug genommen wird. Wie aus letzterer Druckschrift hervorgeht, ist das aus der VDI-Richtlinie 3499 bekannte Verfahren äußerst kompliziert, da ein Meßgas unter isokinetischen Bedingungen über eine mit Quarzwatte gestopfte Hülse als Partikelfilter angesaugt werden muß. Nach jeder Probennahme müssen sämtliche gasberührten Oberflächen mit Aceton gereinigt werden und es entstehen fünf Teilproben, die zunächst getrennt extrahiert werden, bis die so erhaltenen Lösungen vereinigt und gemeinsam für die Analyse weiter aufgearbeitet werden können. Wie in der Druckschrift zum Stand der Technik bereits erwähnt ist, ist das bekannte Verfahren äußerst kompliziert in der Handhabung und erfordert qualifiziertes Fachpersonal. Zur Lösung dieses Problems wird jedoch vorgeschlagen, den aus dem Gasstrom abgezogenen Teilstrom lediglich einem zweistufigen Abscheideprozeß zu unterwerfen und anschließend die an einem Staubfilter und Adsorbens adsorbierten organischen Substanzen zu analysieren. Eine Dauerüberwachung mit entnehmbaren Kartuschen soll dadurch möglich sein, daß zwei Kartuschen in Parallelzweigen angeordnet sind, von denen je eine durchströmbar ist.

Sämtliche der oben beschriebenen Verfahren zur Dioxinbestimmung erfordern eine relativ lange Probennahme in der Größenordnung von mehreren Stunden mit einer anschließenden Laboranalyse, die einige Tage erfordern kann. Eine Echtzeit- oder Nahezu-Echtzeit-Überwachung der Dioxinkonzentration ist jedoch bislang nicht möglich. Vielmehr werden üblicherweise halbjährliche Kontrollmessungen durchgeführt, die nur eine beschränkte Aussagekraft besitzen.

Es ist das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem (Aufgabe), ein Verfahren zur Bestimmung des Dioxingehaltes eines Gasstromes zu schaffen, mit dessen Hilfe der Dioxingehalt innerhalb kürzester Zeit genau bestimmbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß wird zur Bestimmung des Dioxingehaltes eines Gasstromes die Konzentration eines in dem Gasstrom befindlichen Leitstoffes gemessen. Hierbei muß die Konzentration des Leitstoffes eine Korrelation zu dem Dioxingehalt des Gasstromes besitzen. Durch anschließendes Berechnen des Dioxingehaltes aus der Konzentration des Leitstoffes läßt sich die gewünschte Meßgröße erhalten. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Bestimmung des Dioxingehaltes über einen Leitstoff läßt sich der Dioxingehalt wesentlich schneller bestimmen, da ein geeigneter Leitstoff gewählt werden kann, dessen Konzentration einfacher zu messen ist als die des Dioxins. Auch kann ein Leitstoff gewählt werden, der sich wesentlich langsamer zersetzt als Dioxine. Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Dioxinkonzentration kann die Analysenzeit derart reduziert werden, daß Halbstunden-Mittelwerte bestimmt werden können und sogar eine Reduzierung der Meßzeit bis auf wenige Minuten möglich ist, was eine automatisierte Quasi-Echtzeitmessung erlaubt.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

So kann vorteilhafterweise ein Leitstoff gemessen werden, der in dem Gasstrom in höherer Konzentration als das Dioxin vorliegt. Durch Wahl eines derartigen Leitstoffes läßt sich die Konzentration des Leitstoffes wesentlich einfacher und schneller bestimmen, als dies bei den Dioxinen selbst der Fall wäre. Hierbei kann in vorteilhafter Weise als Leitstoff Hexachlorbenzol (HCB) gemessen werden, das in einem Abgasstrom in einer in Abhängigkeit von den Betriebsparametern reproduzierbaren Korrelation zu dem vorhandenen Dioxin enthalten ist, das jedoch eine wesentlich höhere Konzentration als das Dioxin aufweist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann die Konzentration des Leitstoffes quasi-kontinuierlich gemessen werden. Durch eine quasi-kontinuierliche Konzentrationsmessung des Leitstoffes, beispielsweise mit einer Meßzeit zwischen 5 und 30 Minuten, läßt sich auch der Dioxingehalt des Gasstromes bzw. Abgasstromes kontinuierlich erfassen. Dies ist insbesondere bei einer nachgeschalteten Dioxinzerstörung in Abgasanlagen von großem Vorteil, bei der üblicherweise hinter Verbrennungsanlagen in einer Rauchgasreinigungsstufe eine Reinigung des Abgases mit Hilfe von Katalysatoren oder Aktivkohlefiltern erfolgt. Neben einer solchen direkten Prozeßautomatisierung in Hinblick auf die Dioxinminimierung läßt sich jedoch durch eine kontinuierliche Dioxinbestimmung in Echtzeit eine genaue Überwachung der rauchgasseitigen Emissionen verwirklichen. Da nach heutigem Stand der Technik noch auf eine kontinuierliche Erfassung der Dioxine verzichtet wird (vgl. § 11 Abs. 5 der 17. Bundes- Immissionsschutzverordnung), da entsprechende Meßgeräte nicht zur Verfügung stehen, wird durch die vorliegende Erfindung ein ganz erheblicher Fortschritt erzielt.

Wenn die Messung der Konzentration des Leitstoffes automatisiert durchgeführt wird, ergeben sich erhebliche Einsparungen, da kein Personal zur Durchführung der Messungen erforderlich ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Abscheiden von Feststoffen in einem Radialgebläse erfolgen, wobei anschließend die Feststoffe mit Hilfe von Lösungsmittel aus dem Radialgebläse ausgewaschen werden. Das Radialgebläse hat hierbei eine Doppelfunktion, was zu einem effizienten Verfahren beiträgt. Zum einen saugt das Radialgebläse das Abgas, das noch die Feststoffe enthält, an. Zum anderen werden die Feststoffe, d. h. Aerosole und/oder Staubpartikel in dem Radialgebläse durch Fliehkraft radial nach außen beschleunigt und lagern sich an der Innenwand des Gebläsegehäuses ab. Von dort können die Feststoffe durch Einspritzen von Lösungsmittel in das Gebläse ausgewaschen werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird der Leitstoff in Lösungsmittel gelöst und anschließend wird Lösungsmittel verdampft. Durch einen solchen Verfahrensschritt erfolgt eine Konzentrationserhöhung des Leitstoffes.

Vorteilhafterweise kann die Konzentrationsmessung des Leitstoffes in einem FTIR-Spektrometer (Fourier-Transform- Infrarot-Spektroskopie) erfolgen. Hierbei wird vorteilhafterweise zuerst die Konzentration des reinen Lösungsmittels und anschließend die Konzentration des Leitstoffes gemessen. Durch Differenzbildung mit dem Untergrundspektrum des Lösungsmittels lassen sich hierbei Schwankungen in der Zusammensetzung der Umgebungsluft bzw. der Intensität der Lichtquelle des Spektrometers eliminieren.

Zu einem Transport von Lösungsmittel können in vorteilhafter Weise Peristaltikpumpen verwendet werden, da diese auch kleinste Flüssigkeitsmengen bis in den Mikroliterbereich präzise pumpen und selbstansaugend sind. Ferner fördern Peristaltikpumpen auch bei Luftblasen in der Leitung einwandfrei, und es findet keine Berührung der Pumpenteile mit dem transportierten Medium statt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Teilstrom, der dem Gasstrom entnommen wird, in einem Venturirohr entnommen. Hierbei kann in vorteilhafter Weise die Entnahme durch ein Innenrohr erfolgen, das in der Mitte des Venturirohres angeordnet ist und dessen Öffnung entgegen der Strömungsrichtung weist.

Durch diese vorteilhafte Verfahrensweise wird eine wesentlich größere Ausbeute bei der Probenentnahme erzielt, da aufgrund des Venturirohres ein relativ großer Querschnitt des Rauchgases erfaßt werden kann. Durch Erfassung eines höheren Gasstromes werden gleichzeitig größere Partikelmengen pro Zeit erfaßt, und es findet eine Konzentration der Partikel im Zentrum des Gasstromes statt. Da das Innenrohr entgegen der Strömungsrichtung angeordnet ist und kein Gas aus dem Randbereich entnommen wird, wird beim Auswaschen des entnommenen Gases eine größere Partikelmenge pro Zeit erzielt, ohne jedoch dabei die auszuwaschende Gasmenge zu erhöhen und durch Kondenswasser zu belasten.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines der vorstehend beschriebenen Verfahren vorgesehen, die einen Probenselektor, eine Abscheideeinrichtung und ein mit dem Probenselektor in Verbindung stehendes Spektrometer aufweist. Hierbei kann der Probenselektor in vorteilhafter Weise das oben beschriebene Venturirohr sein und die Abscheideeinrichtung kann das bereits beschriebene Radialgebläse aufweisen, das mit einer Lösungsmittelzuführung versehen ist.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform kann zwischen Probenselektor und Abscheideeinrichtung eine Kühleinrichtung mit Kondensatabscheider vorgesehen sein, die aus dem Rauchgasweg Kondenswasser entfernt, ohne jedoch den Strom der Staubpartikel zu stören oder das Lösungsmittel mit Wasser zu versetzen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner zwischen Abscheideeinrichtung und Spektrometer eine weitere Einrichtung aufweisen, welche die Konzentration des Leitstoffes erhöht. Dies kann besonders vorteilhaft dadurch erfolgen, daß die Einrichtung einen Lösungsmittelverdampfer aufweist. Hierbei können vorteilhafterweise vor dem Verdampfer Filter vorgesehen sein, die Verunreinigungen aus dem Lösungsmittel entfernen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner Schlauchquetschventile aufweisen, da diese kein Totvolumen besitzen.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung zur Dioxinbestimmung; und

Fig. 2 einen Probenselektor gemäß der Erfindung.

Das in Fig. 1 dargestellte Meßsystem zur Bestimmung des Dioxingehaltes eines Rauchgasstromes weist vier Baugruppen auf, nämlich einen Probenselektor 10, eine Abscheideeinrichtung 20, einen Einenger 30 (mit einer unterbrochenen Linie umrissen dargestellt) sowie ein Spektrometer 60.

Der Probenselektor 10, der in Fig. 1 nur schematisch dargestellt ist, sammelt Feststoffe, d. h. Staubpartikel und/oder Aerosole aus einem Querschnitt des zu untersuchenden Rauchgasstromes A. Der Probenselektor 10 ist in Fig. 2 näher dargestellt und wird später detaillierter beschrieben.

Von dem Probenselektor 10 führt eine Gasentnahmeleitung 12, die zur Verhinderung von Kondensation mit einer Heizeinrichtung 14 versehen ist, zu einem Kühler 16, der mit einem Kondensatabscheider versehen ist. Der Kühler 16 entfernt aus dem Rauchgasweg Kondenswasser, ohne den Strom der Feststoffe zu stören oder diesen mit Wasser zu beaufschlagen, wobei der kondensierende Wasserdampf aus dem gaszuführenden Rohr entfernt und über eine Leitung 18 zu einem Kondensatsammelbehälter 19 geführt wird. Außerdem verhindert der Kühler 16 ein Aufheizen des Gebläses 22 durch heißes Rauchgas. Hiermit wird ein Verdampfen des Lösungsmittels beim Auftreffen auf eine heiße Gebläseoberfläche 22 verhindert.

Die Abscheideeinrichtung 20 weist ein Radialgebläse 22 auf, das eine Doppelfunktion erfüllt, nämlich einerseits das Abgas aus dem Probenselektor ansaugt und andererseits die im Abgas enthaltenen Feststoffe durch die Fliehkraft radial nach außen beschleunigt. Die Feststoffe lagern sich dann an der Innenwand des Gebläsegehäuses ab und können von dort ausgewaschen werden. Zur Erhöhung des Abscheidegrades kann dem Gebläse 22 ein Zyklon vorgeschaltet werden. Ein zum Auswaschen wird mit Hilfe einer Schlauchpumpe 24 periodisch Lösungsmittel in das Gebläsegehäuse eingespritzt, das die an der Innenwand des Gebläsegehäuses befindlichen Feststoffe auswäscht und sammelt. Das mit den Feststoffen angereicherte Lösungsmittel fließt dann über eine Leitung 26 in einen Probensammelbehälter 28. Das verbleibende Abgas strömt zurück in den Abgasweg, was durch das Bezugszeichen B angedeutet ist.

In dem Probensammelbehälter 28 wird der Leitstoff, der im Abgas als Aerosol bzw. an Staubteilchen kondensiert vorliegt, im Lösungsmittel gelöst. Ein Rührwerk oder auch ein Ultraschallsender in dem Sammelbehälter 28 beschleunigt die Lösung des am Staub kondensierten Leitstoffes. Das dabei ebenfalls anfallende Kondensat ist nicht mit dem Lösungsmittel mischbar und scheidet sich aufgrund seiner geringeren Dichte oberhalb des Lösungsmittels ab. Nach dem Ende der Auswaschzeit wird das Lösungsmittel mit dem darin gelösten Leitstoff in den sogenannten Einenger gepumpt, der in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 30 versehen ist und dessen Komponenten von einer unterbrochenen Linie umfaßt sind. Eine Zuführleitung 32 führt von dem Probensammelbehälter 28 in den Einenger, wobei in der Leitung 32 hintereinander ein Schlauchquetschventil 33, ein Partikelfilter 34, eine Schlauchpumpe 35 sowie ein weiteres Schlauchquetschventil 36 angeordnet sind. Im Anschluß an das Ventil 36 mündet die Leitung 32 in einen Verdampfer 38, in dem das Lösungsmittel bei einer Temperatur von ca. 85°C unter Vakuum teilweise verdampft. Hierdurch erhöht sich die Konzentration des im verbleibenden Lösungsmittel befindlichen Leitstoffes. Der Verdampfer 38 ist mit einem schematisch angedeuteten Magnetrührer 42 versehen.

Der Lösungsmitteldampf aus dem Verdampfer 38 wird über eine Leitung 44, die mit einer Heizeinrichtung 46 beheizt wird, in eine zweistufige Kühlfalle 48 geleitet, in welcher der Lösungsmitteldampf kondensiert wird. Die Abluft wird über eine mit einem elektromagnetischen Vakuumventil 50 unterbrochene Leitung zu einer Membranpumpe 52 geführt, welche die Abluft aus der Kühlfalle 48 abführt, was mit dem Bezugszeichen F angedeutet ist. Das in der Kühlfalle 48 entstehende Lösungsmittelkondensat wird in einen Vorlagebehälter 54 gegeben und von dort über eine nicht dargestellte Verbindung C in den Probensammelbehälter 28 zurückgeführt.

Ein Schlauchquetsch-Dreiwegeventil 56 verbindet das Spektrometer 60, den Verdampfer 38 und den Lösungsmittelvorlagebehälter 54. Zum Messen der Leitstoffe, die in dem Restlösungsmittel enthalten sind, das den Einenger 30 über die Leitung 58 verläßt, wird das FTIR-Spektrometer verwendet, das eine Fast-Fourier-Infrarot-Spektroskopie durchführt. Nachdem die eingeengte Probe aus dem Einenger 30 über die Leitung 58 und das Dreiwegeventil 56 in die Meßzelle des Spektrometers 60 gepumpt wurde und das Spektrum der Probe aufgenommen wurde, wird die Probe über eine Schlauchpumpe 62 in einen Lösungsmittel-Abfallsammelbehälter 64 gepumpt.

Durch die wiederholte Verwendung derselben Lösungsmittel­ menge zum Auswaschen steigt die Leitstoff-Konzentration im Lösungsmittel mit jedem Meßzyklus an. Der aktuelle Wert der Leitstoff-Konzentration ergibt sich demnach aus der Differenz zwischen dem letzten und vorletzten Meßwert.

Wird die Leitstoff-Konzentration im Lösungsmittel zu hoch (zu starke Absorption des IR-Lichtes), wird ein Teil der Lösungsmittel-Menge im Vorlagebehälter 54 erneuert. Dies erfolgt mittels gesteuertem Zulauf aus einem Vorratsbehälter 73 mittels einer Pumpe 72 und Ablauf über dem Magnetventil 71 in den Lösungsmittel-Abfallsammelbehälter 64. Durch dieses Vorgehen kann die Leitstoff-Konzentration im Lösungsmittel in dem für die Analyse optimalen Bereich gehalten werden, unabhängig von der tatsächlichen Konzentration. In größeren Zeitintervallen wird der gesamte Lösungsmittelinhalt im Vorlagebehälter 54 erneuert und dabei der Staub, der sich im Behälter angesammelt hat, ausgespült.

Die in dem erfindungsgemäßen Meßsystem vorgesehene Schlauchpumpe 35 besitzt eine Förderleistung von 4 l/min, die Schlauchpumpe 24 eine Förderleistung von 250 ml/min und die Schlauchpumpe 62 ist mit einer Förderleistung von 20 ml/min ausgelegt. Die Membranpumpe 52 besitzt eine Förderleistung von 10 m³/h.

Nachfolgend wird der in Fig. 2 dargestellte Probenselektor 10 beschrieben. Der Probenselektor 10 weist ein Venturirohr 11 auf, durch das der zu untersuchende Abgasstrom A geleitet wird. Im Bereich der Mittelachse des Venturirohres ist ein Gasentnahmerohr 13 angeordnet, dessen Öffnung bzw. Mündung 15 entgegen der Strömungsrichtung A weist. Das Gasentnahmerohr 13 geht an seinem von der Mündung 15 abgewandten Ende in die Gasentnahmeleitung 12 über. Gleichzeitig befindet sich die Mündung 15 an der Stelle des Venturirohres 11, die den schmalsten Querschnitt aufweist.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben, das mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung durchgeführt werden kann.

Zur Bestimmung des Dioxingehaltes des Rauchgases A wird mit Hilfe des Probenselektors 10 ein Teilstrom aus dem Gasstrom A entnommen. Durch den in Fig. 2 dargestellten Probenselektor in Form eines Venturirohres 11 mit einem Gasentnahmerohr 13 werden Staubpartikel aus einem großen Querschnitt des Rauchgasstromes gesammelt, wobei jedoch nur ein Bruchteil der diesen Querschnitt durchströmenden Gasmenge in die beheizte Gasentnahmeleitung strömt. Hierdurch erhöht sich bereits die gesammelte Menge des Leitstoffes, der bei den herrschenden Temperaturen an den Staubpartikeln kondensiert vorliegt. Gleichzeitig wird das Ergebnis der Messung repräsentativer, da ein größerer Anteil am Gesamtquerschnitt der Rauchgasleitung von der Probennahme erfaßt wird. Da sich die Staubpartikel im Zentrum des Gasstromes innerhalb des Venturirohres 11 konzentrieren, ist der erfindungsgemäß vorgesehene Probenselektor besonders wirksam, da das Gas dort von dem Gasentnahmerohr 13 erfaßt wird.

Das innerhalb des Gasentnahmerohres 13 befindliche Gas wird über die Gasentnahmeleitung 12 durch das Radialgebläse 22 angesaugt. Bevor die Gasstromprobe in das Radialgebläse gelangt, durchläuft sie den Kühler 16 mit dem Kondensatabscheider, der Kondenswasser aus dem Rauchgasweg entfernt und über die Leitung 18 in den Kondensatsammelbehälter 19 fördert.

In dem Radialgebläse 22 werden die Staubpartikel durch die Fliehkraft radial nach außen beschleunigt und lagern sich an der Innenwand des Gebläsegehäuses ab. Von dort werden die Staubpartikel/Aerosole periodisch durch Einspritzen von Lösungsmittel in das Gebläse 22 ausgewaschen. Das Lösungsmittel wird dabei über die Schlauchpumpe 24 aus dem Probensammelbehälter 28 gepumpt. Nach dem Auswaschen der Staubpartikel sammelt sich das Lösungsmittel im Probensammelbehälter, und das verbleibende Abgas strömt an der Stelle B zurück in den Abgasweg.

Der Leitstoff, der im Abgas als Aerosol bzw. an Staubpartikeln kondensiert vorliegt, wird in dem Probensammelbehälter 28 im Lösungsmittel gelöst. Das hierbei ebenfalls anfallende Kondensat ist nicht mit dem Lösungsmittel mischbar und scheidet sich aufgrund seiner geringeren Dichte oberhalb des Lösungsmittels ab.

Nach dem Ende der. Auswaschzeit in dem Probensammelbehälter 28 wird das Lösungsmittel über die Schlauchpumpe 35 in den Einenger 30 gepumpt. Hierbei entfernt der Filter 34 eventuell vorhandene Verunreinigungen aus dem Lösungsmittel. In dem Verdampfer 38 des Einengers 30 wird das Lösungsmittel bei einer Temperatur von ca. 85°C unter Vakuum verdampft, wodurch sich die Konzentration des Leitstoffes im verbleibenden Lösungsmittel erhöht. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades ist dabei ein Magnetrührer 42 vorgesehen, der die in dem Verdampfer 38 befindliche Flüssigkeit rührt. Über die Membranpumpe 52 wird der Lösungsmitteldampf aus dem Verdampfer 38 über die Leitung 44 abgezogen, die beheizt ist, und gelangt von dort in die zweistufige Kühlfalle 48, in der das Lösungsmittel kondensiert. Das kondensierte Lösungsmittel wird dann in dem Lösungsmittelvorlagebehälter aufgefangen und von dort in den Probensammelbehälter 28 zurückgeführt. Die Abluft des Einengers F wird durch die Membranpumpe 52 abgesaugt.

Zur Messung der Konzentration des Leitstoffes wird zunächst in dem FTIR-Spektrometer das Untergrundspektrum des reinen Lösungsmittels aufgenommen. Dies erfolgt während der vorher beschriebenen Gaswäsche. Im Anschluß daran wird die eingeengte Probe aus dem Einenger 30 über die Leitung 58 und das Dreiwegeventil 56 in die Meßzelle des Spektrometers 60 gepumpt und das Spektrum der Probe wird aufgenommen, wobei die Konzentration des Leitstoffes gemessen wird. Durch Differenzbildung mit dem Untergrundspektrum lassen sich dabei Schwankungen in der Zusammensetzung der Umgebungsluft bzw. der Intensität der Lichtquelle des Spektrometers eliminieren.

Nach Auswertung des Spektrums und Berechnung der Leitstoffkonzentrationen sowie der daraus resultierenden Dioxinkonzentrationen wird die Meßzelle mit reinem Lösungsmittel gespült und anschließend aufgefüllt. Sie ist damit für die Aufnahme eines neuen Untergrundspektrums bereit. Die ausgespülte Probe wird in dem Lösungsmittel-Abfallsammelbehälter 64 aufgefangen.

Die Berechnung des Dioxingehaltes aus der HCB-Konzentration erfolgt mit Hilfe eines Computers. Im übrigen wird auch das gesamte Meßsystem durch einen Computer gesteuert.

Als Leitstoff bietet sich zur Bestimmung des Dioxingehaltes besonders Hexachlorbenzol an, da dieses eine reproduzierbare Korrelation zum Dioxingehalt des Gasstromes aufweist, sich jedoch wesentlich langsamer zersetzt und in einer wesentlich höheren Konzentration (Faktor 10) als das Dioxin vorliegt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich erstmals eine kontinuierliche, automatische Dioxinbestimmung verwirklichen, wobei die Meßintervalle nur noch wenige Minuten betragen. Hierdurch wird erstmals eine aussagefähige Meßgröße für die Steuerung und Regelung von verfahrenstechnischen Prozessen geliefert, so daß eine Dioxinminderung z. B. bei der Hausmüllverbrennung, der Sondermüllverbrennung sowie der Chlorchemie möglich ist. Auch kann eine nachgeschaltete Dioxinzerstörung und/oder -adsorbtion geregelt werden, die üblicherweise hinter Verbrennungsanlagen in Rauchgasreinigungsstufen erfolgt.

Claims (22)

1. Verfahren zur Bestimmung des Dioxingehaltes eines Gasstromes, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration eines in dem Gasstrom befindlichen Leitstoffes gemessen wird, der eine Korrelation zu dem Dioxingehalt des Gasstromes besitzt, und anschließend aus dieser Konzentration der Dioxingehalt des Gasstromes berechnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leitstoff gemessen wird, der in dem Gasstrom in höherer Konzentration als das Dioxin vorliegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitstoff Hexachlorbenzol ist.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Leitstoffes quasi-kontinuierlich gemessen wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Konzentration des Leitstoffes automatisiert durchgeführt wird.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konzentrationsmessung des Leitstoffes aus dem Gasstrom ein Teilstrom entnommen wird und die in dem Teilstrom befindlichen Feststoffe, z. B. Staubpartikel und/oder Aerosole, abgeschieden werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abscheiden der Feststoffe in einem Radialgebläse erfolgt, und daß die Feststoffe anschließend mit Hilfe von Lösungsmittel aus dem Radialgebläse ausgewaschen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auswaschen der Leitstoff in Lösungsmittel gelöst wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend Lösungsmittel verdampft wird und vorzugsweise der entstehenden Lösungsmitteldampf kondensiert und in einen Sammelbehälter rückgeführt wird.

10. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Konzentration des Leitstoffes in einem FTIR-Spektrometer erfolgt.

11. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der aktuelle Wert der Leitstoffkonzentration aus der Differenz des letzten und des vorletzten Meßwertes berechnet wird.

12. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu einem Transport von Lösungsmittel Peristaltikpumpen verwendet werden.

13. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom in einem Venturirohr entnommen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom in dem Venturirohr durch ein Innenrohr entnommen wird, dessen Öffnung entgegen der Strömungsrichtung weist.

15. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

• - einen Probenselektor (10),
• - eine Abscheideeinrichtung (20), und
• - ein mit dem Probenselektor (10) in Verbindung stehendes Spektrometer (60).

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenselektor (10) ein Venturirohr (11) ist, in dessen Mitte ein Gasentnahmerohr (13) angeordnet ist, dessen Öffnung (15) entgegen der Strömungsrichtung (A) weist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideeinrichtung (20) ein Radialgebläse (22) mit einer Lösungsmittelzuführung aufweist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Probenselektor (10) und Abscheideeinrichtung (20) eine Kühleinrichtung (16) mit Kondensatabscheider vorgesehen ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Abscheideeinrichtung (20) und Spektrometer (60) eine Einrichtung (30) vorgesehen ist, welche die Konzentration des Leitstoffes erhöht.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen Lösungsmittelverdampfer (38) aufweist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Spektrometer (60) ein FTIR-Spektrometer ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß diese Peristaltikpumpen (24, 35, 62) und Schlauchquetschventile (33, 36, 56) aufweist.