DE19939636B4 - Verfahren zur kontinuierlichen Probenahme von Rohgasen - Google Patents

Abstract

Verfahren zur kontinuierlichen Probenahme und Probenaufbereitung von Rohgasen bei Rohgastemperaturen bis 250 °C und Drücken bis 40 bar, bei dem
– das Rohgas nach seiner Entnahme unter Druckgefälle aus dem Rohgassystem in eine senkrecht zu einer Rohgasleitung (1) angeordnete Entnahmesonde (2), die gleichzeitig Gasentnahme- und Gasaufbereitungs-/Konditionierungssystem ist, geleitet wird, in welcher dem Rohgas nach der Entnahme aus dem Rohgassystem, Waschmedium (3) als Dampf oder Wasser im entsprechenden Druckniveau mit einer Temperatur von 20 – 250 °C in einer Menge von 0,5 – 5,0 kg/h zugesetzt wird, das befeuchtete verunreinigte Rohgas in einer ersten Konditionierungsstufe (4), die als thermostatisierte Kühl- und Waschstufe ausgeführt ist, auf 50 – 70 °C und in einer zweiten Konditionierungsstufe (5), die als Kühlstufe wirkt, auf 15 – 25 °C indirekt gekühlt wird und dabei alle abgeschiedenen Flüssigkeits- und Feststoffpartikel wieder in die Rohgasleitung (1) zurückgeführt werden, wobei die erste und zweite Konditionierungsstufe (4, 5) jeweils...

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf die kontinuierlichen Probenahme und Probenaufbereitung von Rohgasen, die in einem kontinuierlichem Prozess hergestellt werden, wobei das Druck- und Temperaturniveau der zu messenden Gase unterschiedlich sein kann.
• In der Gaserzeugung, z.B. bei der Sauerstoffdruckvergasung, entstehen unter Hochdruck stehende, heiße, kohlenwasserstoff- und staubhaltige, wasserdampfgesättigte Rohgase. Derartige Gase können den für ein optimales Betriebsregime notwendigen Gasanalysengeräten sowie den diesen vorgeschalteten Präzisionsdruckminderventilen nicht unmittelbar zugeführt werden, sondern müssen für solche Analysenzwecke gesondert aufbereitet werden.
• Aus dem Stand der Technik ist es bereits bekannt, Rohgas aus dem Gasstrom über einen Umgang abzuführen, über ein Ventil dessen Entspannung vorzunehmen und den Gasdruck über eine Tauchung zu regeln.
• Die Durchführung dieses Verfahrens gewährleistet keine ausreichende Reinigung des Messgases. Sie birgt dagegen Gefahren in sicherheitstechnischer Hinsicht in sich und widerspricht den sicherheitstechnischen Vorschriften, da durch die im Rohgas enthaltenen Teere und Stäube ein unkontrollierter Druckaufbau im Probenahmesystem auftreten kann. Auch eine nachträgliche Reinigung des Messgases mittels Keramikfiltern oder anderen Filtermaterialien ergibt in diesem Fall keinen ausreichenden Reinheitsgrad zur Gewährleistung eines konstanten störungsfreien und wartungsarmen Betriebes der Analysengeräte.
• Ein solcher angestrebter störungsfreier Betrieb konnte auch durch den Einsatz von Filtern auf der Hochdruckseite nicht realisiert werden. Unabhängig davon, ob diese Filter aus keramischen, faserigen oder porösen organischen Materialien bestehen, kommt es bereits nach relativ kurzen Betriebszeiten zu Verstopfungen und damit zu Ausfällen in der Messwertanzeige. Zur Beseitigung dieser Verstopfungen ist eine Reinigung oder ein Austausch der Filter erforderlich, womit hohe Arbeitszeitaufwendungen verbunden sind.
• Die Verwendung von Elektrofiltern, insbesondere zur Abscheidung von Flüssigkeits-Nebeln, z.B. Teeren und Feststoffen, verbietet sich bei der Möglichkeit des Auftretens explosiver Gasgemische, die bei der Sauerstoffdruckvergasung von festen Brennstoffen nicht auszuschließen sind. Der für diesen Fall notwendige Einbau von Sicherheitseinrichtungen, wie Flammenrückschlagventilen und dergleichen ist mit einem unvertretbar hohen materiellen Aufwand verbunden.
• Bei dieser Verfahrenslösung ist darüber hinaus eine Vollständigkeit der Abscheidung der Verunreinigungen nicht gewährleistet. Der Austrag der abgeschiedenen, in mehreren Phasen (flüssig, pastös und fest) vorliegenden Produkte führt zu weiteren Schwierigkeiten und Aufwendungen.
• Es ist weiter bereits vorgeschlagen worden, die Abscheidungen der -flüssigen und festen Verunreinigungen mit Hilfe von Zentrifugalabscheidern vorzunehmen. Dieser Verfahrensvorschlag hat den Nachteil, dass unter den vorliegenden Bedingungen an den Eingangsdüsen und Zyklonwandungen Ausstrahlungen auftreten. Angesichts des hohen Gasdruckes sind dann aus sicherheits- technischen Gründen nach relativ kurzen Zeiträumen periodische Wanddickenmessungen vorzunehmen. Außerdem ist auch in diesem Fall die Ableitung der abgeschiedenen Produkte mit Schwierigkeiten verbunden.
• In der DD – 148 172 A ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Abführung von einem Teilstrom eines Rohgases zum Einsatz als Messgas aufgezeigt bei dem aus einer Rohgashauptleitung sowie einem aufzubauenden Rohgasprobekreislauf ein Messgas doppelt anisokinetisch abgeführt, hochdruckseitig gefiltert, entspannt, geschützt vor evt. Kondensaten sowie niederdruckseitig gefiltert, einer Messgeräteanordnung zugeführt wird. Dieses Verfahren ist aufgrund seiner mangelhaften Anordnung/Kombination der einzelnen Funktionseinheiten und der daraus resultierenden hohen Betriebskosten für die Aufrechterhaltung des Rohgasprobekreislauf mittels Dampfinjektor und den damit verbundenen Nachteilen sowie der erheblichen Wartungskosten von Nachteil. Weitere bedeutende Nachteile bestehen erstens darin, dass alle Leitungen nach dem Druckminderer sowie der Druckminderer selbst nicht beheizt werden, somit die Kondensation von Teeren/Ölen ermöglicht, u.a. durch Entspannungsprozesse am Druckminderer und eine Versetzung des Systems durch die Verbindung von Kondensaten mit nicht ausgehaltenem Feinstaub herbeigeführt wird sowie zweitens in der ungenügenden Kühlung bzw. Trocknung des Messgases, was zu einer hohen Störanfälligkeit und somit hohem Wartungsaufwand des Analysensystems zwangsläufig führt. Als sehr mangelhaft und unzureichend ist die weitere Aufbereitung des Probengases auf der Niederdruckseite vor dem Analysengerät anzusehen, da nur überwachungsintensive Filter zum Einsatz kommen. Gegen mögliche Kondensationserscheinungen vor und im Analysengerät, was zu Ausfällen oder Zerstörung des selbigen führen kann, besteht infolge fehlender Beheizung oder Kühlung/Trocknung des Rohgases kein ausreichender Schutz. Im praktischen Einsatz dieses Verfahrens traten diese Nachteile deutlich zu Tage.
• In der DD – PS 110 345 sind ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Entnahme von mit Staub und Kondensat beladenen unter Druck stehendem Gas, insbesondere von Rohgas für Analysenmessungen dargestellt, bei denen in einem abgezweigten Teilstrom ein Gasfluss mittels einer in der Hauptleitung angeordneten Blende erzeugt wird. Diese Blende bietet jedoch insbesondere bei der Förderung von Gasen, die mit großen Anteilen von Staub und Teer belastet sind, eine akute Gefahr hinsichtlich der Ablagerung dieser Produkte in der Hauptleitung. Umfangreiche Betriebsuntersuchungen zeigten, dass nur eine einmalige Abführung des Probegases entgegen der Strömungsrichtung, insbesondere beim Fehlen eines Zwangsumlaufes im Probekreislauf, sehr schnell zur Verstopfung des Probenahmesystems und immer zur Verschmutzung des Messgassystems führt. Weiterhin ist bei diesem Verfahren von Nachteil, dass eine Reinigung des Gases in einem Tauchgefäß stattfindet, da somit CO₂-Anteile im Gas in Lösung gehen und eine deutliche Verfälschung des Messwertes herbeiführen sowie eine irreversible Verschmutzung/Verstopfung des Tauchgefäßes durch kondensierende und erstarrende Öle/Teere eintreten wird. Ein großer Nachteil dieses Verfahrens ist auch, dass sämtliche gasführenden Leitungen sowie Armaturen nicht beheizt sind und somit eine Kondensation von Ölen/Teeren bereits vor der Tauchung eintritt, was wiederum zu starken Verschmutzungen/Verstopfungen führen wird. Weiterhin ist das Entnahmesystem dieses Verfahrens entsprechend seines Funktionsprinzips nur geeignet, größere Staubpartikel aufzuhalten, währenddessen Feinstäube relativ ungehindert passieren können.
• In der DD – PS 94 909 wurde ein Verfahren zur kontinuierlichen Entnahme von Pro ben eines verunreinigten Gases von hohen Temperaturen, besonders eines Rohgases aus einem Braunkohlen-Druckgasgenerator sowie eine Einrichtung zu dessen Durchführung. Bei dieser Verfahrenslösung kommt es jedoch wiederum durch das Fehlen von Voraussetzungen für die Beheizung der Rohrleitung zum und vom Wasserkühler zur Abscheidung von teerigen bzw. öligen Produkten sowie durch die Verwendung waagerechter Leitungsabschnitte und das Fehlen anisokinetischer Abführungen in Verbindung mit Staubpartikeln zu Verstopfungen und zum Ausfall der Einrichtung. Der Einsatz eines Dampfinjektors als Pumpe zur Kondensatabführung und Messgasförderung verursacht nachteiligerweise wiederum hohe Betriebskosten.
• Aus DE 41 14 468 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung eines zu analysierenden Gases durch Zusatz eines Reagenzstoffes zur Entstehung von Aerosolen und deren Abscheidung in einem Aerosolfilter bekannt. Dieses Verfahren ist jedoch nur in der Lage selektiv für die Analyse störende Stoffe zu eliminieren. Die Zugabe und Dosierung von Reagenzien sind technisch sehr aufwendig. Für mehrere zu eliminierende Stoffe müssen auch mehrere Reagenzien zugeführt werden. Zur Eliminierung von Teeren/Ölen müssen zusätzlich Lösungsmittel zum Einsatz kommen. Damit ist die Wartung des Gesamtsystems sowie die Bereitstellung der richtigen Reagenzien als problematisch anzusehen. Der Einsatz mehrerer Pumpen führt zu einer höheren Störanfälligkeit des Systems und somit zu einem erhöhten Wartungsaufwand. Da auch entsprechende Reaktionsstrecken und Verweilzeiten einzuhalten sind, muss ebenfalls mit relativ langen Systemreaktionszeiten bzw. Totzeiten (T90) gerechnet werden. Diese Vorrichtung ist außerdem eher für den Laborbereich geeignet als für den praktischen wartungsarmen Dauereinsatz in Industrieanlagen.
• Weiter ist ein Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von ungereinigten Gasgemischen als Probengas für die Gasanalyse in DE 29 17 274 A1 bekannt, das mittels Waschflüssigkeit lösliche oder damit auswaschbare Störkomponenten in einem Gasgemisch beseitigt und somit Probengas für eine Gasanalyse bereitstellt. Von Nachteil ist für dieses Verfahren der hohe technische Aufwand in Form von mehreren Pumpen, Behältern und Abscheidern und die damit einhergehende Erhöhung der Störanfälligkeit und somit auch des Wartungsaufwandes des Gesamtsystems. Der hohe technische Aufwand insbesondere die Anschaffungskosten für Pumpen bzw. Verdichter potenzieren sich rapide, wenn die zu analysierende Gase unter ho hem Druck stehenden. Auch bei dieser Anordnung ist bereits mit Kondensation und Staubablagerungen die zu Störungen im Gasfluss führen können, zwischen Entnahmeeinrichtung und Waschzerstäuber zu rechnen, da auf eine Beheizung der Verbindungsleitung verzichtet wurde. Von Nachteil ist auch, dass das Gas am Gasanalysatoreingang immer noch wasserdampfgesättigt infolge der Waschzerstäubung ansteht und Kondensationserscheinungen im Analysator und damit Analysatorstörungen nicht auszuschließen sind. Eine zusätzliche deutliche Absenkung des Taupunktes durch Kühlung bzw. Trocknung wäre vorteilhafter gewesen.
• Im Verfahren in DD75828 A wird die Bestimmung von Schwefeltrioxid beschrieben, indem gleichgroße Teilströme unterschiedlich konditioniert werden, wobei ein Teilstrom mit Wasserdampf gemischt und nachfolgend wieder abgekühlt wird, so dass eine Kondensation und damit Auswaschung einer Gasteilkomponente erzwungen wird, um anschließend beide Teilströme analytisch differentiell vergleichen und den den Gehalt der ausgewaschenen Gaskomponente bestimmen zu können. Ziel dieses Verfahrens ist es, eine selektive Eliminierung einer Gaskomponente durch gezielte Wasserdampfzugabe und Kondensation zu erreichen, um somit eine gezielte Manipulation/Veränderung der Gaszusammensetzung zu erzeugen, was jedoch bei der Analyse von Rohgasen unerwünscht und von Mangel ist.
• Ferner ist in DE 37 16 350 C2 ein Verfahren und eine Einrichtung zur Aufbereitung eines zu analysierenden Gases bekannt, welches durch Abkühlung/Trocknung unter den entsprechenden Taupunkt Wasserdampf und andere dampfförmige Stoffe in einem speziellen Peltierkühler mit Kondensatablass, in Aerosol- und Opfermetallfiltern sowie in einem Permeationstrockner abtrennt. Dieses Verfahren sichert zwar die Abscheidung von wasserähnlichen Stoffen, ist aber nicht geeignet für die dauerhafte und wartungsarme Abscheidung von Teeren, Ölen und Staubpartikeln. Staubpartikel werden erst in den verschiedenen Filtern zurückgehalten und versetzen diese somit relativ schnell, was zum Ausfall der Gasaufbereitung bzw. der Analyse führt, wenn kein rechtzeitiger Filteraustausch stattfindet. Filter sollten in Gasaufbereitungsanlagen nicht für die Eliminierung von groben bis feinen Partikelfraktionen, sondern nur von Feinstpartikeln bzw. als zusätzliche Sicherheit für nachgeschaltete teure Messtechnik dienen, um den Wartungs- und Überwachungsaufwand zu minimieren. Weiterhin ist diese Aufbereitung auf Grund der eingesetzten Teilkomponenten nur im atmosphärischen Druckbereich und nicht bei hohen Drücken anwendbar. Diese Einrichtung ist außerdem eher für den mobilen Laborbereich geeignet als für den praktischen wartungsarmen Dauereinsatz in Industrieanlagen.
• Ferner wird in DE 36 37 546 A1 eine Probenaufbereitung für kontinuierliche Gasanalyse beschrieben, bei der wesentliche Teile des zwischen Probenahmevorrichtung und Analysengerät befindlichen, Kühlfilter und Leitungsabzweige enthaltenden Rohrleitungssystems, vom Entnahmeort her gesehen, in einem Winkel zwischen 10 – 90° steigend verlegt worden sind. Diese Aufbereitung trägt zwar der Kondensatabführung durch mit Gefälle verlegte Leitungen bzw. Funktionseinheiten Rechnung, jedoch die Aushaltung von Feststoffpartikeln, die in Verbindung mit teerigen/öligen Kondensaten zu Verstopfungen führen können, ist absolut unzureichend. Verstopfungen des Kühlers vor der Kondensatabführung sind damit vorprogrammiert, wenn feststoffbeladene Probegase aufbereitet werden sollen. Nachteilig ist auch, dass die Kondensatabführung nach dem Kühler manuell in ein Sammelsystem erfolgen muss.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches wirtschaftliches industrietaugliches Verfahren zu schaffen, mit dem ausgehend von einem sehr stark mit Flüssigkeits- und Feststoffpartikeln sowie Dämpfen verunreinigen Rohgas auch bei erhöhtem Prozessdruck und erhöhter Prozesstemperatur und unter Ausschaltung sicherheitstechnischer Risiken den eingesetzten Analysengeräten kontinuierlich und praktisch ohne Bedienungs- und Wartungsaufwand, mit minimaler Totzeit ein sauberes Messgas bereitgestellt werden kann und dessen Grundzusammensetzung durch das Verfahren der Probenahme nicht verändert wird.
• Dadurch ist es möglich, die vorstehend ausführlich dargelegten Nachteile und Mängel bekannter Verfahren und Vorrichtungen zur Rohgasprobenahme umfassend zu beseitigen.
• Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, dass zur kontinuierlichen Probenahme von Rohgasen, bei Rohgastemperaturen bis 250 °C, und Drücken bis 40 bar, dem Rohgas in einem kompakten Entnahme- und Gasaufbereitungssystem, auch Sonde genannt, primär nach der Entnahme einer Rohgasprobemenge von 0,1 – 2 Nm³/h unter Druckgefälle aus dem Rohgassystem, ein Waschmedium, in Form von Dampf oder Wasser im entsprechenden Druckniveau, mit einer Temperatur von 20 – 250 °C in einer Menge von 0,5 – 5,0 kg/h zugesetzt wird und dass das befeuchtete verunreinigte Rohgas in einer ersten Konditionierungstufe, die als thermostatisierte Kühl- und Waschstufe fungiert, auf 50 – 70 °C und in einer zweiten Konditionierungsstufe, die als reine Kühlstufe arbeitet, auf 15 – 25 °C indirekt gekühlt und gereinigt wird, da die 1. und 2. Konditionierungstufe jeweils mit Füllmaterial aus thermisch und chemisch beständigen Material mit großer Wasch- und Austauschfläche ausgefüllt sind, wobei bei der Durchführung des Verfahrens die Entnahmesonde derartig vertikal oberhalb des Rohgassystems angeordnet ist, dass die abgeschiedenen Feststoff- und Flüssigkeitspartikel mittels Schwerkraft in das Rohgassystem zurückgelangen können und dadurch ein zusätzlicher Wascheffekt für die entnommene Rohgasprobemenge bewirkt wird. Das vorgekühlte und vorgereinigte Rohgas wird anschließend durch ein feinporiges Filter mit einer Maschenweite von 1 – 10 μm geleitet und bei erhöhtem Druckniveau nachfolgend über einen bekannten leistungsbegrenzten beheizten Druckregler auf 2 – 4 bar entspannt oder bei Prozessdruck im atmosphärischem Bereich mittels einer druckerzeugenden Pumpe abgefördert. Im Rahmen der vorgeschlagenen Lösung wird das entspannte bzw. abgeförderte Probengas zum kondensatfreien Weitertransport zu einer sekundären Gasprobenaufbereitung auf 60 – 80 °C aufgeheizt. Das aufgeheizte Probengas wird nachfolgend in einer sekundären Gasprobenaufbereitung in einem ein- oder mehrstufigen Kühlsystem auf 4 – 6 °C gekühlt und danach in einen Messgasstrom von 0,020 – 0,100 m³/h und einen Bypassstrom von 0,080 – 1,9 m³/h aufgeteilt. Letzterer dient zur Minimierung der Systemtotzeit. Der Messgasstrom wird anschließend vor Eingang in ein nachgeschaltetes Messgerät oder Meßsystem auf einen Taupunkt von –25 bis –50 °C getrocknet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Gesamttotzeit für die Rohgasprobenahme von 0,5 – 3,5 min eingestellt werden.
• Mit der erfindungsgemäßen Lösung konnte mit einer geringen Rohgasprobemenge ohne wesentliche Zusatzmedienmengen eine sehr wirtschaftliche, schnelle, sichere und vor allem bedienungs- und wartungsarme Rohgasprobenahme geschaffen werden, die eine sichere Abscheidung von Flüssigkeits- und Feststoffpartikeln und Dämpfen sowie deren Rückführung in den Prozess gewährleistet.
• Die technische Ausführung und Wirkungsweise des Verfahrens grenzt sich gegenüber den herkömmlich bekannten und vorher beschriebenen Verfahren zur Probe nahme von Rohgasen durch eine neuartige Kombination von Funktionseinheiten zur Gasentnahme und -Aufbereitung mit nachfolgenden Vorteilen ab:
• – eine Entnahmeanordnung und primäre Gasaufbereitungsanordnung bilden in Form einer Sonde ein gemeinsames neuartiges industrietaugliches System, das ermöglicht, dass sämtliche in der Sonde abgeschiedenen Festsoff- und Flüssigkeitspartikel wieder in die Rohgasleitung, also den Prozess, rückgeführt werden, so dass ein trockenes Probengas am Sondenausgang nach der Konditionierung anstehen kann. Damit entfallen sämtliche Kondensatsammelsysteme jeglicher Bauart und deren Wartung, die in den anderen vorher beschriebenen Verfahren zur Kondensatableitung und -sammlung zwingend notwendig waren. Eine Verlegung des Rohgasleitungssystems unter Beachtung von Winkeln, die ein Gefälle erzwingen, ist absolut nicht notwendig, da das Gas nach Austritt aus der Sonde trocken ist und in den beheizten Leitungssystemen keine Kondensation auftreten kann.
• – Sichere Abscheidung von Flüssigkeits- und Feststoffpartikeln und Dämpfen sowie deren Rückführung in den Prozess ist gewährleistet.
• – mit der neuartigen kompakten Bauweise der Sonde wird ein sehr geringes Totvolumen erzielt, so dass sehr kleine T50- bzw. T90-Zeiten bei geringem Probengasanfall erreichbar sind.
• – die Verbindung von Entnahmeanordnung und primärer Gasaufbereitungsanordnung zu einer Einheit in Form einer Sonde führt zu minimalen Bedienungs- und Wartungsaufwand. Ein erhöhter Bedienungs- und Wartungsaufwand wie in den vorher beschriebenen Verfahren bedingt durch die Funktionsweise und Anordnung von Funktionseinheiten/Systemkomponenten infolge von Verschmutzung und Anreicherung mit Feststoff- und Flüssigkeitspartikeln entsteht nicht.
• – Keine teuren Einbauten in Form von Blenden etc. in Rohgasleitungen bzw. Hauptleitungen zur Erzwingung eines Druckabfalls für die Realisierung von Teilströmungen.
• – geringer Verbrauch von Hilfsmedien durch Verzicht auf kostenintensive Injektor-Pumpen für Dampf oder Waschzerstäuber.
• – Keine merkliche Veränderung der Zusammensetzung des Gasprobenstromes durch die heiße Fahrweise im Bereich der Zuführung des Waschmediums vor der 1. Konditionierungsstufe, da im anfallenden Kondensat der Konditionierungsstufen eventuell gelöstes CO² wieder ausgetrieben wird.
• – sehr hohe Verfügbarkeit > 99%.
• – eine Reihe von implementierten Sicherheitsmaßnahmen zum Schutz nachfolgender teurer Messanordnungen bei einem prozessbedingten Störfall.
• Im folgenden soll die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Aus einer Rohgasleitung (1) gelangt das strömende zu untersuchende Rohgas mit den Parametern:

  Gasdruck:	26 bar
  Gastemperatur:	160 bis 200 °C
  Wasserdampfgehalt:	gesättigt unter den vorstehenden Bedingungen
  Feststoffgehalt:	1 – 5 g/Nm3
  ölig-teerige Anteile:	120 g/Nm3

  auf Grund des Druckgefälles in der Entnahmesonde (2) (siehe 1) unter Zugabe des Waschmediums (3) Wasserdampf (ca. 0,5 kg/h, 240 °C) in die erste Konditionierungsstufe (4) der Entnahmesonde, die als thermostatisierte Kühl- und Waschstufe ausgelegt wurde. Das Waschmedium (3) bewirkt eine zusätzliche Befeuchtung und Aufheizung des Probengases, um Ablagerungen fester und teeriger Produkte im untersten Teil der Sonde zu vermeiden.
• Durch die Thermostatisierung der ersten Konditionierungsstufe (4) auf eine niedrigere Temperatur (ca. 50 °C) als die Rohgastemperatur nach der Waschmedienzugabe findet in selbiger eine Kühlung des zusätzlich befeuchteten Rohgases und somit auch eine Kondensation des im Rohgas enthaltenen Dampfes und schwerer Bestandteile des Rohgases (Teere, Schweröle) statt. Die Kondensate benetzen das Füllmaterial der ersten Konditionierungsstufe (4), so dass ein Wascheffekt für das nachströmende Rohgas entsteht. Überschüssiges Kondensat gelangt, angetrieben durch die eigene Schwerkraft, wieder in den Prozess zurück. Dieser Wascheffekt bewirkt die sichere Elimination von im Rohgas enthaltenen Verunreinigungen.
• An die erste Konditionierungsstufe (4) schließt sich die zweite Konditionierungsstufe (5), die als reine Kühlstufe arbeitet, an. Sie kühlt das Rohgas/Probengas auf ca. 20 °C und führt damit eine zusätzliche Kondensation der mittleren und leichten Öle herbei. Die abfließenden Kondensate bewirken eine Reinigung des Füllmaterials der darunterliegenden ersten Konditionierungsstufe und unterstützen zugleich den Wascheffekt in selbiger.
• Das Probengas wird nun nach dem Sondenausgang über ein feinporiges Filter (6) geleitet, um eventuell mitgerissenen Flüssigkeitsnebel und feinste Feststoffpartikel abzuscheiden. Danach erfolgt mittels eines leistungsbegrenzten beheizten Druckreglers (7.1) eine Entspannung des Probengases auf 2,5 bar oder bei Rohgasleitungsdruck im atmosphärischem Bereich eine Abförderung des Gases mittels einer druckerzeugenden Pumpe. Das entspannte bzw. abgeförderte Gas gelangt anschließend über eine beheizte Leitung (8) (ca. 70 °C), die weitere Kondensationserscheinungen verhindern soll, zur weiteren Probenaufbereitung. Ein Sicherheitsventil (9) sorgt bei Ausfall des Druckreglers für eine Ableitung des Probengases und übernimmt damit den Schutz nachfolgender Systemeinheiten vor Überdrücken.
• In der sekundären Probenaufbereitung (2) erfährt der Probengasstrom mittels eines Kühlers (12) eine Abkühlung auf 5 °C. Mit dieser Kühlung soll eine weitere Trocknung des Probengasstromes durch zusätzliche Kondensation von im Probengas noch enthaltenen Wasserdampf und leichten Ölen bewirkt werden. Die abgeschiedenen Kondensate werden mittels Kondensatfallen (15) abgeleitet. Am Kühler teilt sich der Probengasstrom in einen Bypass-Gasstrom (13), praktisch eingestellt auf 350 l/h, zur Minimierung der Systemtotzeit und den eigentlichen Messgasstrom (14), praktisch eingestellt auf 60 l/h. Die letzte Trocknung des Messgases findet nach dem Filter (16) in einem Gegenstrom-Trocknersystem (17) statt. Der Messgasstrom erfährt nochmals eine Trocknung auf einen Taupunkt von –40 °C. Danach gelangt das Messgas über einen weiteren Filter (18) und eine Flammensperre (19) mit nachfolgenden Parametern:

  Gasdruck:	0,05 bar(rel)
  Gastemperatur:	4 bis 6 °C
  Wasserdampfgehalt:	untersättigt, Taupunkt: ca. –40°C
  Feststoffgehalt und ölig-teerige Anteile:	keine nachweisbaren Spuren im Filter (16)

  in den Analysator (20), in dem die Bestimmung stattfindet. Mit dieser Konfiguration und diesen Parametern ergibt sich aus dem inertisierten Zustand eine T50-Zeit von ca. 90 Sekunden und eine T90-Zeit von ca. 110 Sekunden.

1

Rohgasleitung

2

Entnahmesonde

3

Waschmedium

4

1. Konditionierungsstufe

5

2. Konditionierungsstufe

6

Filter

7.1

Druckregler

7.2

Pumpe (alternativ)

8

beheizter Gasstrom

9

Sicherheitsventil

10

Kühlmediumseintritt

11

Kühlmediumsaustritt

12

Kühler

13

Bypass-Gasstrom

14

Messgasstrom

15

Kondensatfallen

16

Filter

17

Gegenstrom-Trocknersystem

18

Filter

19

Flammensperre

20

Analysator

21

Inertisierungsgasstrom

Claims (1)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Probenahme und Probenaufbereitung von Rohgasen bei Rohgastemperaturen bis 250 °C und Drücken bis 40 bar, bei dem – das Rohgas nach seiner Entnahme unter Druckgefälle aus dem Rohgassystem in eine senkrecht zu einer Rohgasleitung (1) angeordnete Entnahmesonde (2), die gleichzeitig Gasentnahme- und Gasaufbereitungs-/Konditionierungssystem ist, geleitet wird, in welcher dem Rohgas nach der Entnahme aus dem Rohgassystem, Waschmedium (3) als Dampf oder Wasser im entsprechenden Druckniveau mit einer Temperatur von 20 – 250 °C in einer Menge von 0,5 – 5,0 kg/h zugesetzt wird, das befeuchtete verunreinigte Rohgas in einer ersten Konditionierungsstufe (4), die als thermostatisierte Kühl- und Waschstufe ausgeführt ist, auf 50 – 70 °C und in einer zweiten Konditionierungsstufe (5), die als Kühlstufe wirkt, auf 15 – 25 °C indirekt gekühlt wird und dabei alle abgeschiedenen Flüssigkeits- und Feststoffpartikel wieder in die Rohgasleitung (1) zurückgeführt werden, wobei die erste und zweite Konditionierungsstufe (4, 5) jeweils mit Füllmaterial aus thermisch und chemisch beständigem Material zur Vergrößerung der Reaktions- und Austauschflächen ausgefüllt sind, – das vorgekühlte Rohgas ein feinporiges Filter (6) mit einer Maschenweite von 1 – 10 μm durchströmt, – das gefilterte Rohgas bei Überdruck im Rohgassystem über einen leistungsbegrenzten beheizten Druckregler (7.1) auf 2 – 4 bar entspannt oder bei Rohgassystemdruck im atmosphärischem Bereich mit einer Pumpe (7.2) abgefördert wird, – das entspannte oder abgeförderte Rohgas zum kondensatfreien Transport auf 60 – 80 °C wieder aufgeheizt (8) wird, – das aufgeheizte Rohgas (8) in einer sekundären Gasprobenaufbereitung in einem ein- oder mehrstufigen Kühlsystem (12) auf 4 – 6 °C gekühlt wird, – der gekühlte Rohgasstrom in einen Messgasstrom (14) von 0,020 – 0,100 m³/h und einen Bypassstrom (13) von 0,150 – 1,9 m³/h aufgeteilt wird und der Messgasstrom (14) vor Eingang in ein nachgeschaltetes Messgerät (20) auf einen Taupunkt von –25 bis –50 °C in einem Gegenstromtrocknersystem (17) getrocknet wird. – mit einer Rohgasprobemenge von 0,17 – 2,0 m³/h eine Gesamttotzeit für die Rohgasprobenahme von 0,5 bis 3,5 min eingestellt werden kann.