DE19739871A1 - Gas combustion value determination - Google Patents

Gas combustion value determination

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Abstract

The method involves continuously conveying a gas, and combustion- and cooling air in a constant ratio and with equal pressure, temperature, and humidity, over gas- and air measurement devices (2-4). The gas and combustion air are supplied to a burner (5) housed in a heat exchanger (6), and the energy freed during combustion is transferred into the cooling air. The rise in temperature of the cooling air is recorded and is used as a measure of the combustion value. The method involves conveying a gas, as well as combustion- and cooling air in a constant ratio and with equal pressure, temperature, and humidity, continuously over gas- and air measurement devices (2-4) coupled with each other. The gas and the combustion air are supplied to a burner (5) housed in a heat exchanger (6), and the reaction energy freed during combustion and contained in the exhaust fumes is transferred by the heat exchanger into the cooling air. The rise in temperature of the cooling air is recorded and is used as a measure of the combustion value of the gas. An additional burner is provided for safety reasons, over which the predominant part of the gas supplied to the measurement devices is burnt. Steam contained in the exhaust fumes of the additional burner is condensed, collected in a container (21), prepared, and supplied as supply water to a reservoir (1) necessary for the humidification and cooling.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Brennwertes von Gasen, insbesondere im eichpflichtigen Verkehr, bei dem ein Gas sowie Verbrennungs- und Kühlluft in einem konstanten Verhältnis zueinander und mit gleichem Druck, gleicher Temperatur und gleicher Wassersättigung kontinuierlich über miteinander gekoppelte Gas- und Luftmesser gefördert werden, anschließend das Gas und die Verbrennungsluft einem in einem Wärmeaustauscher untergebrachten Brenner zugeführt und die bei der Verbrennung freiwerdende, in den Abgasen enthaltene Reaktionsenthalpie über den Wärmeaustauscher an die als Wärmeträger dienende Kühlluft übertragen wird, und der Temperaturanstieg der Kühlluft erfaßt und als Maß für den Brennwert des Gases herangezogen wird, und bei dem aus Sicherheitsgründen ein Nebenstrombrenner vorgesehen ist, über den der überwiegende Anteil des dem Gaskalorimeter zugeleiteten Gases verbrannt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for determining the calorific value of Gases, especially in custody transfer, where a gas as well Combustion and cooling air in a constant relationship to each other and with same pressure, same temperature and same water saturation conveyed continuously via coupled gas and air meters then the gas and the combustion air in one Heat exchanger housed burner and supplied at the Combustion released reaction enthalpy contained in the exhaust gases via the heat exchanger to the cooling air serving as heat transfer medium is transmitted, and the temperature rise of the cooling air is detected and as a measure is used for the calorific value of the gas, and from which For safety reasons, a bypass burner is provided, via which the predominant part of the gas supplied to the gas calorimeter burned becomes. The invention further relates to a device for performing the Procedure.

Der Brennwert eines Gases ist ein Maß für die bei der Verbrennung eines Brennstoffs gebildete Wärmemenge, die von der Art und dem Zustand des Brennstoffs sowie seiner Verbrennungsprodukte abhängt. Der auch als oberer Heizwert (Ho) bezeichnete Brennwert wird in Deutschland nach DIN 5499 als Quotient aus der bei vollständiger Verbrennung einer bestimmten Brennstoffmenge freiwerdenden Wärmemenge und der Masse dieser Brennstoffmenge gebildet. Als Bedingung muß dabei unter anderem gelten, daß die Temperatur des Brennstoffs und die der Verbrennungsprodukte vor dem Verbrennen 25°C beträgt. Der Brennwert ist einer der wichtigsten brenntechnischen Kenngrößen und bildet zusammen mit dem Gasvolumen und dem Kompressibilitätsfaktor die Grundlage für die Abrechnung der Brenngase für die öffentliche Gasversorgung, weshalb seiner meßtechnischen Bestimmung größte Bedeutung zu kommt. Die zur Brennwertbestimmung zugelassenen Kalorimeter unterliegen daher der Eichpflicht. Die gesetzliche Grundlage hierfür schafft in Deutschland das novellierte Eichgesetz vom 30. Juni 1992.The calorific value of a gas is a measure of the amount of heat generated during the combustion of a fuel, which depends on the type and condition of the fuel and its combustion products. The calorific value, also known as the upper calorific value (H o ), is formed in Germany according to DIN 5499 as the quotient of the amount of heat released when a certain amount of fuel is completely burned and the mass of this amount of fuel. One of the conditions must be that the temperature of the fuel and that of the combustion products before the combustion is 25 ° C. The calorific value is one of the most important combustion parameters and, together with the gas volume and the compressibility factor, forms the basis for the billing of the fuel gases for the public gas supply, which is why its metrological determination is of the greatest importance. The calorimeters approved for calorific value determination are therefore subject to mandatory calibration. The legal basis for this is created in Germany by the amended Verification Act of June 30, 1992.

Der Hauptunterschied zwischen den beiden gebräuchlichsten Kalorimetertypen besteht darin, daß beim einen Bautyp die Verbrennungswärme auf Wasser übertragen wird, während beim anderen Bautyp Luft als Wärmeträger verwendet wird. Die Arbeitsweise ist ansonsten gleich. So werden Gas und Verbrennungsluft bei konstanter Temperatur und möglichst voller Aufsättigung mit Wasser einem Brenner zugeführt, der in einem Wärmaustauscher untergebracht ist. Die bei der Verbrennung freiwerdende Energie wird weitgehendst über den Wärmeaustauscher an einen Wärmeträger übertragen, dessen Temperaturanstieg als Maß für den Brennwert des Gases dient. Für die automatische Messung des Brennwertes werden Gas und Wärmeträger im konstanten Verhältnis zueinander geführt und die Eintrittstemperatur des Wärmeträgers konstant gehalten. Über Widerstandsthermometer oder Thermoelemente wird dann die Temperatur des Wärmeträgers vor und hinter dem Wärmeaustauscher abgegriffen und nach entsprechender Verstärkung als Meßwert registriert. Zur Kontrolle der Funktionsfähigkeit und Betriebssicherheit eines Kalorimeters ist ein Nebenstrombrenner vorgesehen, über den 90% des dem Kalorimeter zugeführten Gases geleitet und verbrannt wird. Ein Ausfall des Nebenstrombrenners bedingt die sofortige Aussetzung des Kalorimeterbetriebs.The main difference between the two most common types of calorimeters is that in one type of construction, the heat of combustion on water is transferred, while in the other construction type air as a heat transfer medium is used. The working method is otherwise the same. So gas and Combustion air at a constant temperature and as full a saturation as possible fed with water to a burner in a heat exchanger is housed. The energy released during the combustion becomes largely transferred to a heat transfer medium via the heat exchanger, whose temperature rise serves as a measure of the calorific value of the gas. For the automatic measurement of the calorific value are gas and heat transfer in the constant ratio to each other and the inlet temperature of the Heat carrier kept constant. Via resistance thermometer or Thermocouples will then be the temperature of the heat transfer medium in front and behind tapped the heat exchanger and after appropriate reinforcement as Measured value registered. To check the functionality and Operational safety of a calorimeter is provided by a bypass burner passed over 90% of the gas fed to the calorimeter and burned becomes. Failure of the bypass burner causes immediate suspension of calorimeter operation.

Als Nachteil der amtlich zugelassenen Kalorimetern erweist sich, daß die durch die Verbrennung im Nebenstrombrenner entstehenden Abgase Schadstoffe beinhalten, die den Aufstellungsraum des Kalorimeters belasten, da die Anforderungen an den Aufstellungsraum eine Klimatisierung vorsehen, bei der lediglich 10% der im Raum befindlichen Luft stündlich ausgetauscht wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß infolge der Aufsättigung des Gases und der Luft ein Wasserverbrauch der Kalorimeter gegeben ist, der ausgeglichen werden muß. Hierzu ist entweder das Vorhandensein eines Trinkwasseranschlusses im Aufstellungsraum mit einer Vollentsalzungs­ einrichtung oder ein manueller Ausgleich des Wasserverlustes durch entsalztes Wasser, welches ein Revisor bei 14-tägig stattfindenden Überprüfungen mit sich führt, erforderlich.A disadvantage of the officially approved calorimeters proves that the by the combustion in the bypass burner exhaust gases generated pollutants contain, which burden the installation space of the calorimeter, because the Provide air conditioning requirements for the installation room in which only 10% of the air in the room is exchanged every hour. A another disadvantage is that due to the saturation of the gas and the air is given a water consumption of the calorimeter that is balanced must become. This is either the existence of a  Drinking water connection in the installation room with a full demineralization installation or a manual compensation of the water loss through desalinated Water, which an auditor takes part in during biweekly inspections leads, required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, daß auf einfach und kostengünstige Weise der betriebsbedingte Wasserverlust der Kalorimeter selbsttätig ausgeglichen und die Schadstoffbelastung der durch die Verbrennung im Nebenstrombrenner entstehenden Abgase reduziert wird. Weiterhin soll mit der Erfindung ein Gaskalorimeter zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.The invention has for its object a method of the beginning described type in that simple and cost-effective way of operational water loss of the calorimeter automatically balanced and the pollution caused by the Combustion in the bypass burner resulting exhaust gases is reduced. Furthermore, a gas calorimeter for performing the Procedure are specified.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der in den Abgasen des Nebenstrombrenners vorhandene Wasserdampf kondensiert, in einem Sammelbehälter aufgefangen und aufbereitet und als Speisewasser einem zur Aufsättigung und Kühlung notwendigen Wasserreservoir zugeführt wird.According to the invention, this object is achieved in this way characterized in that the existing in the exhaust gases of the bypass burner Water vapor condenses, collected in a collection container and prepared and used as feed water for saturation and cooling necessary water reservoir is supplied.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird auf einfachste Art und Weise der betriebsbedingte Wasserverbrauch eines nach dem sogenannten "Foster- Cambridge-Thomas"- oder "Cutler-Hammer"-Verfahren arbeitenden Kalorimeters kompensiert, indem der infolge von Bildungswasser in den Abgasen enthaltene Wasserdampf durch Kondensation gewonnen und selbsttätig nach einer Aufbereitung als Speisewasser dem kontinuierlichen Kalorimeterkreislauf zugeführt wird. Darüber hinaus wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Belastung der Umgebung eines dementsprechend arbeitenden Kalorimeters reduziert, da zum einen die infolge schlechter Verbrennungsbindungen in den Abgasen gebildeten Schadstoffe durch die Aufbereitung in dem Sammelbehälter größtenteils absorbiert werden und zum anderen auf Grund der Kondensation des Wasserdampfs die Abgase gelöst werden, so daß sich insgesamt die klimatischen Verhältnisse im Aufstellungsraum signifikant verbessern.The inventive method is the simplest way operational water consumption according to the so-called "Foster Cambridge-Thomas "- or" Cutler-Hammer "process Calorimeters compensated for by the formation water in the Exhaust gas contained water vapor obtained by condensation and automatically after treatment as feed water the continuous Calorimeter circuit is supplied. In addition, the inventive method the pollution of the environment accordingly calorimeter working reduced because on the one hand the consequent poor combustion bonds in the pollutants formed in the exhaust gases are largely absorbed by the treatment in the collection container and secondly, due to the condensation of the water vapor, the exhaust gases be solved so that the overall climatic conditions in the Improve installation space significantly.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Kondensat in dem Sammelbehälter über einen Ionenaustauscher aufbereitet wird, so daß auf wirtschaftliche Weise eine vollständige Entsalzung des Kondensats erreicht wird. Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird als Ionenaustauscher ein Anionenaustauscher verwendet, um bei einer hohen Austauschkapazität und guten Chemikalienausnutzung neben einer raschen und zuverlässigen Wasseraufbereitung auch eine Bindung von giftigen und/oder schädlichen Schadstoffen zu bewirken.It is particularly advantageous if the condensate in the collecting container is processed via an ion exchanger, so that economical  Complete desalination of the condensate is achieved. According to One feature of the invention is an ion exchanger Anion exchanger used to have a high exchange capacity and good chemical utilization in addition to rapid and reliable Water treatment also binds toxic and / or harmful To cause pollutants.

Zweckmäßigerweise wird das Kondensat dem Sammelbehälter von unten zugeleitet, so daß sich eine wirkungsvolle Durchströmung des Ionenaustauschers ergibt. Zweckmäßig ist ferner, wenn das aufbereitete Wasser über eine eingetauchte Tropfleitung aus dem Sammelbehälter zum Wasserreservoir geführt wird. Eine kontinuierliche Versorgung des Wasserreservoirs mit Speisewasser ist so sichergestellt.The condensate is expediently brought to the collecting container from below fed so that an effective flow of the Ion exchanger results. It is also useful if the processed Water via an immersed drip line from the collecting tank to the Water reservoir is led. A continuous supply of the This ensures water reservoirs with feed water.

Ein Gaskalorimeter zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus miteinander gekoppelten Gas- und Luftmessern, einem in einem Wärmeaustauscher untergebrachten Brenner, wenigstens zwei Widerstandsthermometern oder Thermoelementen zum Erfassen der Temperatur des Wärmeträgers vor und hinter dem Wärmeaustauscher, einem zur Kühlung und Aufsättigung dienenden Wasserreservoir sowie einem aus Sicherheitsgründen dem Gasmesser parallel geschalteten Nebenstrombrenner, wobei der Nebenstrombrenner ein zentrales Abgasrohr für die bei der Verbrennung entstehenden Abgase aufweist, das strömungstechnisch mit einem Sammelbehälter verbunden ist.A gas calorimeter for performing the method according to the invention consists of coupled gas and air meters, one in one Heat exchangers housed burners, at least two Resistance thermometers or thermocouples to measure the Temperature of the heat transfer medium in front of and behind the heat exchanger, one for cooling and saturation serving water reservoir and one from For safety reasons, the bypass burner connected in parallel with the gas meter, the bypass burner is a central exhaust pipe for the at Combustion resulting exhaust gases, the fluidic with a collection container is connected.

Ein solchermaßen ausgestaltetes Gaskalorimeter ermöglicht die Kondensation des in den Abgasen des Nebenstrombrenners vorhandenen Wasserdampfs in dem zentralen Abgasrohr und das Auffangen und Aufbereiten des Kondensats in dem Sammelbehälter.A gas calorimeter designed in this way enables condensation of the water vapor present in the exhaust gases of the bypass burner in the central exhaust pipe and the collection and treatment of the condensate in the collection container.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Abgasrohr einen Sumpf auf, der von unten an den Sammelbehälter angeschlossen ist, in dem sich ein Ionenaustauscher befindet, so daß sich eine gute Anströmungsverteilung des im Sammelbehälter befindlichen Ionenaustauschers erzielen läßt. Günstig ist hierbei die Verwendung eines Anionenaustauschers, da dieser nur einmal jährlich ausgetauscht werden muß. Um das im Sammelbehälter aufbereitete Kondensat als Speisewasser dem Kalorimeterkreislauf zuzuführen, ist in vorteilhafterweise der Sammelbehälter über eine Tropfleitung mit dem Wasserreservoir verbunden, die in das Wasserreservoir eingetaucht ist, um eine Sauerstoffsättigung auszuschließen.In a preferred embodiment, the exhaust pipe has a sump, which is connected from below to the collection container in which a Ion exchanger is so that there is a good flow distribution of the can achieve ion exchanger located in the collecting container. Is cheap here the use of an anion exchanger, since this is only once must be replaced annually. To the processed in the collection container  Condensate as feed water to the calorimeter circuit is in advantageously the collecting container via a drip line with the Connected water reservoir, which is immersed in the water reservoir exclude oxygen saturation.

Von Vorteil ist es auch, wenn ein Teil der äußeren Mantelfläche des Abgasrohres berippt ist, um einen optimalen Wärmeaustausch zwischen den durch die Verbrennung gebildeten Abgasen und der Umgebung zu erzielen. Zweckmäßigerweise ist das Abgasrohr in einem im wesentlichen horizontalen Abschnitt mit einem Gefälle versehen, so daß ein Zurücklaufen des gebildeten Kondensats in den Brenner auszuschließen ist. Zweckmäßig ist ferner, wenn der im wesentlichen horizontale Abschnitt in einen vertikalen Fallrohrabschnitt übergeht, welcher in dem Sumpf endet, so daß sich ein Rieselfilm aus Kondensat bildet, welcher aufgrund seiner Verweilzeit in dem Fallrohrabschnitt eine Waschung der Abgase hervorruft. Um auch beim Anfahrbetrieb sicherzustellen, daß kein Kondensat in den Brenner zurück tropft, ist gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das Abgasrohr mit einem im wesentlichen trichterförmigen Einsatz versehen, der sich in Strömungsrichtung der Abgase verjüngt und dessen Größtdurchmesser an der Innenwandung des Abgasrohres anliegt. Auf diese Weise wird eine sogenannte Sicherheitstauchung realisiert, die stromaufwärts des Sammelbehälters gebildetes Kondensat zwischen der Innenwandung des Abgasrohres und der Außenfläche des trichterförmigen Einsatzes aufsammelt.It is also advantageous if part of the outer surface of the Exhaust pipe is finned to ensure optimal heat exchange between the to achieve exhaust gases generated by the combustion and the environment. The exhaust pipe is expediently in a substantially horizontal Provide a section with a slope, so that a run back of the formed Condensate in the burner must be excluded. It is also useful if the substantially horizontal section into a vertical down pipe section passes, which ends in the swamp, so that a trickle film Condensate forms, which due to its dwell time in the downpipe section causes a wash of the exhaust gases. To also when starting up Ensure that no condensate drips back into the burner in accordance with a further particularly advantageous embodiment of the invention Exhaust pipe provided with a substantially funnel-shaped insert that tapers in the direction of flow of the exhaust gases and its maximum diameter bears on the inner wall of the exhaust pipe. In this way, one so-called safety diving realized upstream of the Condensate formed between the inner wall of the Exhaust pipe and the outer surface of the funnel-shaped insert.

Zweckmäßigerweise ist die Wandung des Abgasrohres im Bereich des Einsatzes mit wenigstens einer Abflußöffnung versehen, um ein Aufstauen von aufgesammeltem Kondensat zu verhindern. Zweckmäßig ist ferner, wenn die Abflußöffnung über eine separate Rohrleitung mit dem Sammelbehälter verbunden ist, so daß ein hoher Ausnutzungsgrad des sich bildenden Kondensats gewährleistet ist. Schließlich wird vorgeschlagen, daß der Einsatz aus korrosionsbeständigem Material, beispielsweise Aluminium, gefertigt ist, um eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung zu erzielen.The wall of the exhaust pipe is expediently in the region of the Insert provided with at least one drain opening to prevent accumulation to prevent condensate from collecting. It is also useful if the drain opening via a separate pipe with the collection container is connected, so that a high degree of utilization of the formed Condensate is guaranteed. Finally, it is suggested that use is made of corrosion-resistant material, for example aluminum, in order to achieve a particularly simple and inexpensive production.

Weitere Vorteile und Merkmale des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles mit dem das erfindungsgemäße Verfahren realisiert werden kann. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:Further advantages and features of the subject matter of the invention result from the following description of an embodiment with which  The inventive method can be implemented. In the associated Show drawing:

Fig. 1 das Funktionsschema eines Foster-Cambridge-Thomas- Kalorimeters; . Figure 1 shows the functional diagram of a Foster-Cambridge Thomas calorimeter;

Fig. 1a das Funktionsschema eines erfindungsgemäß modifizierten Gaskalorimeters und FIG. 1a shows the functional diagram of a modified gas calorimeter according to the invention and

Fig. 2 einen trichterförmigen Einsatz eines Abgasrohres in einer Schnittdarstellung. Fig. 2 shows a funnel-shaped use of an exhaust pipe in a sectional view.

Das in Fig. 1 gezeigte, an sich bekannte Foster-Cambridge-Thomas- Kalorimeter weist ein Wasserreservoir 1 auf, in dem ein Kühlluftmesser 2, ein Verbrennungsluftmesser 3, ein Gasmesser 4 sowie ein einen Brenner 5 beherbergenden Wärmeaustauscher 6 teilweise eingetaucht angeordnet sind. Eingangs- und ausgangsseitig des Wärmeaustauschers 6 sind Widerstandsthermometer 7, 7a angeordnet, die den Temperaturanstieg einer durch den Wärmeaustauscher strömenden Kühlluft erfassen.The known Foster-Cambridge-Thomas calorimeter shown in FIG. 1 has a water reservoir 1 in which a cooling air meter 2 , a combustion air meter 3 , a gas meter 4 and a heat exchanger 6 accommodating a burner 5 are partially submerged. On the input and output sides of the heat exchanger 6 , resistance thermometers 7 , 7 a are arranged, which record the temperature rise of a cooling air flowing through the heat exchanger.

Eine Luftverteilerkammer 8 versorgt eine Mischkammer 9 mit Primärluft, die mit Gas gemischt wird. Vor Eintritt in die Mischkammer 9 strömt das Gas über eine Drosselblende 10 und einen Nebenstrombrenner 11. Die Luftverteilerkammer 8 versorgt zudem den Brenner 5 über den Verbrennungsluftmesser 3 mit der erforderlichen Verbrennungsluft und einer Sekundärluft. Ein Rücklauf- und Druckausgleichssystem 12 verbindet die Luftverteilerkammer 8 mit dem Wärmeaustauscher 6, der Mischkammer 9, der Gaseintrittsstelle sowie einem Reservebehälter 13, der über eine Kolbenpumpe 14 und ein Überlaufwehr 15 mit dem Wasserreservoir 1 verbunden ist.An air distribution chamber 8 supplies a mixing chamber 9 with primary air, which is mixed with gas. Before entering the mixing chamber 9 , the gas flows through a throttle orifice 10 and a bypass burner 11 . The air distribution chamber 8 also supplies the burner 5 with the necessary combustion air and secondary air via the combustion air meter 3 . A return and pressure compensation system 12 connects the air distribution chamber 8 to the heat exchanger 6 , the mixing chamber 9 , the gas entry point and a reserve container 13 which is connected to the water reservoir 1 via a piston pump 14 and an overflow weir 15 .

Das dem Foster-Cambridge-Thomas-Kalorimeter zugrundeliegende Arbeitsverfahren sieht vor, daß das Gas und die Verbrennungsluft bei konstanter Temperatur und bei möglichst voller Aufsättigung mit Wasser dem Brenner 5 zugeführt werden, und die bei der Verbrennung freiwerdende und in den Abgasen enthaltene Reaktionsenthalpie weitgehend über den Wärmeaustauscher 6 an die als Wärmeträger dienende Kühlluft übertragen wird. Der Temperaturanstieg der Kühlluft, der über die Widerstandsthermometer 7, 7a gemessen wird, dient dabei als Maß für den Brennwert des Gases. Wichtige Voraussetzung für den Betrieb des Kalorimeters ist, daß Gas, Verbrennungs- und Kühlluft in einem konstanten Verhältnis zueinander und mit gleicher Temperatur, gleichem Druck und gleicher Wassersättigung im Wärmeaustauscher 6 vorliegen. Dies bietet den Vorteil, daß der Meßwert unabhängig von den jeweiligen Zustandsbedingungen der einzelnen Komponenten ist, und daher kein Umwerter für den Meßwert notwendig ist, der diesen auf Normzustand (0°C, 1013,25 mbar) zurückführt.The working method on which the Foster-Cambridge-Thomas calorimeter is based provides that the gas and the combustion air are fed to the burner 5 at a constant temperature and with as much saturation as possible with water, and the reaction enthalpy released during the combustion and contained in the exhaust gases largely above the heat exchanger 6 is transferred to the cooling air serving as the heat transfer medium. The temperature rise of the cooling air, which is measured via the resistance thermometer 7 , 7 a, serves as a measure of the calorific value of the gas. An important prerequisite for the operation of the calorimeter is that gas, combustion and cooling air are present in the heat exchanger 6 in a constant ratio to one another and with the same temperature, pressure and water saturation. This offers the advantage that the measured value is independent of the respective condition conditions of the individual components, and therefore there is no need for a corrector for the measured value that leads it back to the normal condition (0 ° C, 1013.25 mbar).

Das in Fig. 1a gezeigte Gaskalorimeter weist ein zentrales Abgasrohr 16 auf, das zu einem Sammelbehälter 21 führt. Wie Fig. 1a weiterhin zu entnehmen ist, ist das Wasserreservoir 1 über einen zur Wasserenthärtung dienenden Kationenaustauscher 26 mit einer Wasserzufuhrleitung verbunden. Die Beschaffenheit des in das Wasserreservoir 1 zuleitbaren Wassers wird dabei über einen Leitfähigkeitsmesser 27 festgestellt. Die durch die Verbrennung im Nebenstrombrenner 11 entstehenden Abgase enthalten Wasserdampf, der in dem Abgasrohr 16 kondensiert und in dem Sammelbehälter 21 aufgefangen wird. In dem Sammelbehälter 21 befindet sich ein Anionenaustauscher, der das Kondensat aufbereitet, das heißt vor allem entsalzt. Das aufbereitete Wasser verläßt den Sammelbehälter 21 über eine Tropfleitung 23, die zu dem Wasserreservoir 1 führt und in dieses eingetaucht ist. Ein Leitfähigkeitsmesser 28 überprüft die Beschaffenheit des durch die Tropfleitung 23 in das Wasserreservoir 1 fließenden Wassers. Das Abgasrohr 16 ist im unmittelbaren Anschluß an den Nebenstrombrenner 11 berippt ausgebildet, um einen besonders guten Wärmeaustausch mit der Umgebung zu erzielen, welcher eine Abkühlung der Temperaturen von über 200°C aufweisenden Abgase auf Werte im Bereich des Taupunkts erreicht, die eine Kondensation des in den Abgasen enthaltenden Wasserdampfes zulassen. Um zu verhindern, daß während Stillstandszeiten des Kalorimeters gebildetes Kondensat im Abgasrohr 16 in den Brenner 11 zurück tropft, ist zum einen das Abgasrohr 16 in einem im wesentlichen horizontalen Abschnitt 24 mit einem Gefälle versehen und zum anderen auf etwa halber Höhe des Abgasrohres 16 eine sogenannte Sicherheitstauchung vorgesehen, die in Fig. 2 detailliert dargestellt ist. The gas calorimeter shown in FIG. 1a has a central exhaust pipe 16 which leads to a collecting container 21 . As can also be seen in FIG. 1a, the water reservoir 1 is connected to a water supply line via a cation exchanger 26 used for water softening. The nature of the water that can be fed into the water reservoir 1 is determined via a conductivity meter 27 . The exhaust gases resulting from the combustion in the bypass burner 11 contain water vapor, which is condensed in the exhaust pipe 16 and collected in the collecting container 21 . In the collecting container 21 there is an anion exchanger, which processes the condensate, that is to say, above all, desalinates it. The treated water leaves the collecting container 21 via a drip line 23 which leads to the water reservoir 1 and is immersed in the latter. A conductivity meter 28 checks the nature of the water flowing through the drip line 23 into the water reservoir 1 . The exhaust pipe 16 is finned in the direct connection to the bypass burner 11 in order to achieve a particularly good heat exchange with the environment, which cools the temperatures of over 200 ° C exhaust gases to values in the range of the dew point, which condenses the in allow the exhaust gas containing water vapor. In order to prevent that, during downtime of the calorimeter condensate formed in the exhaust tube 16 drips back into the burner 11, on the one hand the exhaust pipe 16 is provided in a substantially horizontal portion 24 with a slope and on the other at approximately half the height of the exhaust pipe 16 is a so-called Safety diving provided, which is shown in detail in Fig. 2.

Die Sicherheitstauchung besteht aus einem im wesentlichen trichterförmigen Einsatz 17, der sich in Strömungsrichtung der Abgase (dargestellt durch einen Pfeil) verjüngt und an der Innenwandung des Abgasrohres 16 mittels einer Nietverbindung oder ähnlichem fixiert ist. Der trichterförmige Einsatz 17 bewirkt, daß an der Innenwandung des Abgasrohres 16 gebildetes Kondensat 18 in dem ringförmigen Raum zwischen Innenwandung des Abgasrohres 16 und der Außenwandung des trichterförmigen Einsatzes 17 aufgefangen wird und über eine Abflußöffnung 19 und eine separate Rohrleitung 20 dem Sammelbehälter 21 zugeleitet wird.The safety dive consists of an essentially funnel-shaped insert 17 which tapers in the direction of flow of the exhaust gases (represented by an arrow) and is fixed to the inner wall of the exhaust pipe 16 by means of a riveted connection or the like. The funnel-shaped insert 17 causes condensate 18 formed on the inner wall of the exhaust pipe 16 to be collected in the annular space between the inner wall of the exhaust pipe 16 and the outer wall of the funnel-shaped insert 17 and is fed to the collecting container 21 via a drain opening 19 and a separate pipeline 20 .

Der im wesentlichen horizontale Abschnitt 24 geht in einen vertikalen Fallrohrabschnitt 25 über, der in einem Sumpf 22 endet. Der aus fünf vertikalen Rohren bestehende Fallrohrabschnitt 25 ermöglicht aufgrund einer langen Verweilzeit des Kondensates eine optimale Aufnahme aller wasserlöslichen Schadstoffe. Das Kondensat setzt sich in dem Sumpf 22 ab, so daß das den Sumpf 22 verlassene Abgas bei einer Temperatur von 30°C und damit annähernd Raumtemperatur trocken ist. Der Sumpf 22 ist von unten an den Sammelbehälter 21 angeschlossen, um eine günstige Anströmung und Verteilung des Wassers bezüglich des im Sammelbehälter 21 befindlichen Anionenaustauschers zu erzielen. Das aufbereitete Wasser verläßt dann den Sammelbehälter 21, wie bereits erwähnt, über die Tropfleitung 23 mit einer Geschwindigkeit von ca. 2,1 Liter pro Tag. Diese Menge ist ausreichend, um den betriebsbedingten Wasserverlust im Wasserreservoir 1 zu kompensieren. Ursächlich hierfür ist, daß lediglich 10% des dem Gaskalorimeter zugeleiteten Gases dem Brenner 5 zugeführt wird, während 90% über den Nebenstrombrenner 11 verbrannt werden. Dementsprechend ist die durch Kondensation gewonnene Wassermenge ausreichend, um den infolge der Aufsättigung des Gases und der Luft bedingten Wasserverbrauch auszugleichen. Das am Brenner 5 anfallende Kondensat ist daher auch von einer so geringen Menge, daß seine Wiedergewinnung im Hinblick auf den dafür notwendigen Aufwand nicht wirtschaftlich ist.The essentially horizontal section 24 merges into a vertical downpipe section 25 which ends in a sump 22 . The downpipe section 25 , which consists of five vertical pipes, enables optimal absorption of all water-soluble pollutants due to the long residence time of the condensate. The condensate settles in the sump 22 , so that the exhaust gas leaving the sump 22 is dry at a temperature of 30 ° C. and thus approximately room temperature. The sump 22 is connected to the collecting container 21 from below in order to achieve a favorable flow and distribution of the water with respect to the anion exchanger located in the collecting container 21 . The treated water then leaves the collecting container 21 , as already mentioned, via the drip line 23 at a speed of approximately 2.1 liters per day. This amount is sufficient to compensate for the operational loss of water in the water reservoir 1 . The reason for this is that only 10% of the gas fed to the gas calorimeter is fed to the burner 5 , while 90% is burned via the bypass burner 11 . Accordingly, the amount of water obtained by condensation is sufficient to compensate for the water consumption due to the saturation of the gas and the air. The condensate accumulating on the burner 5 is therefore also of such a small amount that its recovery is not economical in view of the effort required for this.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein nach dem Foster-Cambridge- Thomas- oder Cutler-Hammer-Verfahren betriebenes Kalorimeter derart modifiziert, daß ein selbsttätiger Ausgleich des betriebsbedingten Wasserverlustes stattfindet. Durch eine geeignete Wahl des Ionenaustauschers wird zudem erreicht, daß die in den Abgasen enthaltene Schadstoffkonzentration signifikant verringert wird und die festgelegten MAK- Werte deutlich unterschritten werden, indem schädliche Substanzen in dem Fallrohrabschnitt 25 ausgewaschen und durch den Anionenaustauscher gebunden werden. Experimentelle Ergebnisse hierzu ergaben, daß die durch einen Anionenaustauscher gebundenen organischen Schadstoffe der Schadstoffklasse 1 unterliegen, was einem Grenzwert von 0,6 mg/m3 entspricht. Der Anionenaustauscher muß zur Regeneration dabei lediglich einmal jährlich ausgetauscht werden. With the method according to the invention, a calorimeter operated according to the Foster-Cambridge-Thomas or Cutler-Hammer method is modified in such a way that an automatic compensation of the operational water loss takes place. By a suitable choice of the ion exchanger it is also achieved that the pollutant concentration contained in the exhaust gases is significantly reduced and the MAK values are clearly undercut by washing out harmful substances in the downpipe section 25 and binding them through the anion exchanger. Experimental results showed that the organic pollutants bound by an anion exchanger are subject to pollutant class 1, which corresponds to a limit value of 0.6 mg / m 3 . The anion exchanger only has to be replaced once a year for regeneration.

BezugszeichenlisteReference list

11

Wasserreservoir
Water reservoir

22nd

Kühlluftmesser
Cooling air meter

33rd

Verbrennungsluftmesser
Combustion air meter

44th

Gasmesser
Gas meter

55

Brenner
burner

66

Wärmeaustauscher
Heat exchanger

77

Eingangs-Widerstandsthermometer
Input resistance thermometer

77

a Ausgangs-Widerstandsthermometer
a Output resistance thermometer

88th

Luftverteilerkammer
Air distribution chamber

99

Mischkammer
Mixing chamber

1010th

Drosselblende
Restrictor

1111

Nebenstrombrenner
Sidestream burner

1212th

Rücklauf- und Druckausgleichsystem
Return and pressure compensation system

1313

Reservebehälter
Reserve container

1414

Kolbenpumpe
Piston pump

1515

Überlaufwehr
Overflow weir

1616

Abgasrohr
Exhaust pipe

1717th

Einsatz
commitment

1818th

Kondensat
condensate

1919th

Abflußöffnung
Drain opening

2020th

Rohrleitung
Pipeline

2121

Sammelbehälter mit Ionenaustauscher
Collection container with ion exchanger

2222

Sumpf
swamp

2323

Tropfleitung
Drip line

2424th

horizontaler Abschnitt
horizontal section

2525th

vertikaler Fallrohrabschnitt
vertical downpipe section

2626

Kationenaustauscher
Cation exchanger

2727

Leitfähigkeitsmesser
Conductivity meter

2828

Leitfähigkeitsmesser
Conductivity meter

Claims (15)

1. Verfahren zur Bestimmung des Brennwertes von Gasen, insbesondere im eichpflichtigen Verkehr, bei dem ein Gas sowie Verbrennungs- und Kühlluft in einem konstanten Verhältnis zueinander und mit gleichem Druck, gleicher Temperatur und gleicher Wassersättigung kontinuierlich über miteinander gekoppelte Gas- und Luftmesser (4, 2, 3) gefördert werden, anschließend das Gas und die Verbrennungsluft einem in einem Wärmeaustauscher (6) untergebrachten Brenner (5) zugeführt und die bei der Verbrennung freiwerdende, in den Abgasen enthaltene Reaktionsenthalpie über den Wärmeaustauscher (6) an die als Wärmeträger dienende Kühlluft übertragen wird, und der Temperaturanstieg der Kühlluft erfaßt und als Maß für den Brennwert des Gases herangezogen wird, und bei dem aus Sicherheitsgründen ein Nebenstrombrenner vorgesehen ist, über den der überwiegende Anteil des dem Gaskalorimeter zugeleiteten Gases verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Abgasen des Nebenstrombrenners vorhandene Wasserdampf kondensiert, in einem Sammelbehälter (21) aufgefangen und aufbereitet und als Speisewasser einem zur Aufsättigung und Kühlung notwendigen Wasserreservoir (1) zugeführt wird.1.Procedure for determining the calorific value of gases, especially in legal-for-trade traffic, in which a gas as well as combustion and cooling air are in a constant relationship to each other and with the same pressure, temperature and water saturation continuously via coupled gas and air meters ( 4 , 2 , 3 ) are conveyed, then the gas and the combustion air are fed to a burner ( 5 ) accommodated in a heat exchanger ( 6 ) and the reaction enthalpy released in the combustion, contained in the exhaust gases, is passed via the heat exchanger ( 6 ) to the cooling air serving as heat carrier is transmitted, and the temperature rise of the cooling air is detected and used as a measure of the calorific value of the gas, and in which a bypass burner is provided for safety reasons, via which the major part of the gas supplied to the gas calorimeter is burned, characterized in that Exhausting the N existing steam condenses, collected and processed in a collecting tank ( 21 ) and fed as feed water to a water reservoir ( 1 ) necessary for saturation and cooling. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensat in dem Sammelbehälter (21) über einen Ionenaustauscher aufbereitet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the condensate is processed in the collecting container ( 21 ) via an ion exchanger. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Ionenaustauscher ein Anionenaustauscher verwendet wird.3. The method according to claim 2, characterized in that as An anion exchanger is used. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensat dem Sammelbehälter (21) von unten zugeleitet wird.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the condensate is fed to the collecting container ( 21 ) from below. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aufbereitete Wasser über eine eingetauchte Tropfleitung (23) aus dem Sammelbehälter (21) zum Wasserreservoir (1) geführt wird. 5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the treated water is guided via an immersed drip line ( 23 ) from the collecting container ( 21 ) to the water reservoir ( 1 ). 6. Gaskalorimeter zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bestehend aus miteinander gekoppelten Gas- und Luftmessern (4, 3, 2), einem in einem Wärmeaustauscher (6) untergebrachten Brenner (5), wenigstens zwei Widerstandsthermometern oder Thermoelementen (7, 7a) zum Erfassen der Temperatur des Wärmeträgers vor und hinter dem Wärmeaustauscher (6), einem zur Kühlung und Aufsättigung dienenden Wasserreservoir (1) sowie einem aus Sicherheitsgründen dem Gasmesser (4) parallel geschalteten Nebenstrombrenner (11), dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenstrombrenner (11) ein zentrales Abgasrohr (16) für die bei der Verbrennung entstehenden Abgase aufweist, das strömungstech­ nisch mit einem Sammelbehälter (21) verbunden ist.6. Gas calorimeter for performing the method according to one of claims 1 to 5, consisting of coupled gas and air meters ( 4 , 3 , 2 ), a burner ( 5 ) housed in a heat exchanger ( 6 ), at least two resistance thermometers or thermocouples ( 7 , 7 a) for detecting the temperature of the heat transfer medium upstream and downstream of the heat exchanger ( 6 ), a water reservoir ( 1 ) serving for cooling and saturation, and a secondary flow burner ( 11 ) connected in parallel with the gas meter ( 4 ) for safety reasons, characterized in that the sidestream burner ( 11 ) has a central exhaust pipe ( 16 ) for the exhaust gases produced during combustion, which is technically connected to a collecting tank ( 21 ). 7. Gaskalorimeter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrohr (16) einen Sumpf (22) aufweist, der von unten an den Sammelbehälter (21) angeschlossen ist, in dem sich ein Ionenaustauscher befindet.7. Gas calorimeter according to claim 6, characterized in that the exhaust pipe ( 16 ) has a sump ( 22 ) which is connected from below to the collecting container ( 21 ) in which an ion exchanger is located. 8. Gaskalorimeter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (21) über eine Tropfleitung (23) mit dem Wasserreservoir (1) verbunden ist, die in das Wasserreservoir (1) eingetaucht ist.8. Gas calorimeter according to claim 6 or 7, characterized in that the collecting container ( 21 ) is connected via a drip line ( 23 ) to the water reservoir ( 1 ) which is immersed in the water reservoir ( 1 ). 9. Gaskalorimeter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der äußeren Mantelfläche des Abgasrohres (16) berippt ist.9. Gas calorimeter according to one of claims 6 to 8, characterized in that at least part of the outer circumferential surface of the exhaust pipe ( 16 ) is finned. 10. Gaskalorimeter nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrohr (16) in einem im wesentlichen horizontalen Abschnitt (24) mit einem Gefälle versehen ist.10. Gas calorimeter according to one of claims 6 to 9, characterized in that the exhaust pipe ( 16 ) is provided in a substantially horizontal section ( 24 ) with a slope. 11. Gaskalorimeter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen horizontale Abschnitt (24) in einen vertikalen Fallrohrabschnitt (25) übergeht, welcher in dem Sumpf (22) endet. 11. Gas calorimeter according to claim 10, characterized in that the substantially horizontal section ( 24 ) merges into a vertical downpipe section ( 25 ) which ends in the sump ( 22 ). 12. Gaskalorimeter nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrohr (16) mit einem im wesentlichen trichterförmigen Einsatz (17) versehen ist, der sich in Strömungsrichtung der Abgase verjüngt und dessen Größtdurchmesser an der Innenwandung des Abgasrohres (16) anliegt.12. Gas calorimeter according to one of claims 6 to 11, characterized in that the exhaust pipe ( 16 ) is provided with an essentially funnel-shaped insert ( 17 ) which tapers in the direction of flow of the exhaust gases and whose size diameter on the inner wall of the exhaust pipe ( 16 ) is present. 13. Gaskalorimeter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Abgasrohres (16) im Bereich des Einsatzes (17) mit wenigstens einer Abflußöffnung (19) versehen ist.13. Gas calorimeter according to claim 12, characterized in that the wall of the exhaust pipe ( 16 ) in the region of the insert ( 17 ) is provided with at least one drain opening ( 19 ). 14. Gaskalorimeter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußöffnung (19) über eine separate Rohrleitung (20) mit dem Sammelbehälter (21) verbunden ist.14. Gas calorimeter according to claim 13, characterized in that the drain opening ( 19 ) via a separate pipe ( 20 ) is connected to the collecting container ( 21 ). 15. Gaskalorimeter nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (17) aus korrosionsbeständigem Material gefertigt ist.15. Gas calorimeter according to one of claims 12 to 14, characterized in that the insert ( 17 ) is made of corrosion-resistant material.
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