DE2237736B1 - Einrichtung zur messung der staubemission von staubfoermigen kanaelen, insbesondere schornsteinen - Google Patents

Description

druck im staubführenden Kanal verstellt, und daß der Regler und die von ihm beeinflußte Stelldrossel so ausgebildet sind, daß beim Staudruck Null die Differenz der Strömungsvolumina von Abluftleitung und Ansaugleitung ebenfalls Null beträgt und bei ansteigendem Staudruck zunehmend Werte größer als Null annimmt.

Der dem staubführenden Kanal entnommene Teilgasstrom wird jetzt nicht mehr wie in der Hauptpatentanmeldung durch den Regler konstant ge- ίο halten, sondern in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit im staubhaltigen Kanal gestellt. Ist diese Null, so ist auch der Teilgasstrom Null; hat hingegen die Strömungsgeschwindigkeit einen Maximalwert, so wird auch die größtmögliche Menge Teilgas entnommen. Als besonderer Vorteil wird dabei ohne Mehraufwand eine geschwindigkeitsgleiche Absaugung des Teilgasstromes erzielt, wodurch das Strömungsbild im staubführenden Kanal keine der Meßgenauigkeit abträgliche Verzerrung erfährt. Da weiterhin der effektive Querschnitt der Entnahmesonde und derjenige des staubhaltigen Kanals bekannt sind, kann auf einfachste Weise in einer Auswertestufe vom Staubstrom im Sondenkanal auf den gesamten Staubstrom im staubführenden Kanal geschlossen werden. Hierzu ist in der Regel nur eine entsprechende Einstellung einer Verstärkerstufe der Auswerteelektronik nach Beaufschlagung der Meßstelle im eigentlichen Staubmeßgerät mit einer Eichmenge eines Musterstaubes erforderlich.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die mittels der Druckmeßdose verstellbare Drossel in der Ansaugleitung angeordnet und hat beim Staudruck Null im staubführenden Kanal ihren größten Öffnungsquerschnitt, und die vom Regler beeinflußte Stelldrossel ist ebenfalls in der Ansaugleitung angeordnet und mit dem Regler so verbunden, daß sie bei Staudruck Null ihren größten Öffnungsquerschnitt hat. Bei dieser Ausgestaltung liegen beide verstellbaren Drosseln in der Frischluft führenden Ansaugleitung. Damit ist die Gefahr einer Korrosion der beweglichen Teile der Drosseln so gut wie ausgeschlossen. Das wäre nicht der Fall, wenn — wie ebenfalls möglich — eine oder beide Drosseln in der Abluftleitung angeordnet wären, denn diese führt, wenn auch in geringer Konzentration, Teile des möglicherweise aggressiven Gases vom staubführenden Kanal.

Werden als Registrierinstrument ein Schreiber bekannter Art und ein Staubmeßgerät nach der in »Staub« a. a. O. angeführten Art verwendet, so kann an Hand des Papiervorschubes die Meßzeit und an Hand der Auslenkung des Schreibelementes das während dieser Zeit angefallene Staubgewicht abgelesen werden. Rein visuell ist an der Steigung der beschriebenen Linie bereits erkennbar, ob viel oder wenig Staub emittiert wurde. Ist die Steigung gegenüber der Waagerechten gering, so ist die in der Zeiteinheit emittierte Staubmenge groß, weil dann ein bestimmtes Staubgewicht in kürzerer Zeit erreicht wird, und umgekehrt. An Stelle des Schreibers können selbstverständlich auch eine Digitaluhr für die abgelaufene Meßzeit und ein Digitalzähler für den in dieser Zeit emittierten Staub verwendet werden. Hierdurch ist eine besonders einfache Überprüfung wie bei einem Elektrizitätszähler durch eine amtliche Überwachungsperson möglich.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nach der vorteilhaften Ausgestaltung veranschaulicht.

Ein staubführender Kanal, hier ein Schornstein, ist mit 1 bezeichnet. Eine Ansaugleitung 2 besitzt ein Filter 3, eine einstellbare Drossel 4, eine Stelldrossel 5, eine Pumpe 6 und setzt sich über Leitungsteile 7 und 8 bis zum Eingang 9 eines Staubmeßgerätes fort. Letzteres ist aus Einfachheitsgründen durch ein Filterband 10 symbolisch angedeutet.

Am Ausgang 11 des Staubmeßgerätes ist eine Abluftleitung 12 angeschlossen. In dieser ist eine Drossel 13 eingefügt.

Die Druckdifferenzen an den Drosseln 4 und 13 dienen zum Stellen eines Reglers. Dieser besteht hier aus pneumatischen Kammern 14 und 15, welche in der Praxis zu einer Baueinheit vereinigt sind. Die Kammer 15 wird über Verbindungsleitungen 16 und

17 von der Drossel 13 der Abluftleitung 12 beaufschlagt, während die Kammer 14 über Leitungen

18 und 19 von der einstellbaren Drossel 4 in der Ansaugleitung 2 beeinflußt wird. Der Regler 14,15 hat ein Gestänge 20, welches die Stelldrossel 5 in der Ansaugleitung beeinflußt.

An dem Teil der Ansaugleitung zwischen Pumpe 6 und Eingang 9 des Staubmeßgerätes ist ein in den Schornstein 1 ragendes Sondenrohr 21 angeschlossen. Die Pumpen 6 und 22 werden vom Motor 23 angetrieben. In Höhe der Meßebene 23 im Schornstein 1 sind weitere Entnahmeöffnungen 24 und 25 vorgesehen. Die Öffnung 24 dient zur Entnahme des statischen Druckes im Schornstein 1, während die Öffnung 25 den Gesamtdruck im Schornstein erfaßt. Die Öffnung 24 ist über eine Leitung 26 mit der einen Kammer einer Druckmeßdose 27 verbunden, während die Entnahmeöffnung 25 über eine Leitung 28 mit der anderen Kammer der Druckmeßdose 27 verbunden ist. Die Kammern der Regler 14 und 15 und die Druckmeßdose 27 enthalten Membranen, die je nach den Druckverhältnissen nach der einen oder anderen Seite ausgelenkt werden und im einzelnen hier nicht bezeichnet sind. Die Membran der Druckmeßdose 27 steht dabei unter der Wirkung einer Zugfeder 29. Die Membranen der Druckmeßdose 27, der Reglerkammern 14 und 15 sowie die Stelldrossel 5 nehmen in der Zeichnung eine mittlere Stellung ein. Mit der Membran der Druckmeßdose 27 ist ein Gestänge 30 verbunden, das den effektiven Öffnungsquerschnitt der Drossel 4 in der Ansaugleitung 2 beeinflußt. In der Offenstellung hat die Drossel 4 im wesentlichen den gleichen Öffnungsquerschnitt wie die Drossel 13.
Die Arbeitsweise der Einrichtung ist wie folgt:
Es sei angenommen, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases im Schornstein 1 Null ist. In diesem Fall zieht die Feder 29 die Membran der Druckmeßdose 27 in ihre linke Endstellung, so daß die Drossel 4 ihren größten Querschnitt hat. Die Membranen in den Reglerkammern 14 und 15 nehmen dabei eine solche Stellung ein, daß die Stelldrossel 5 geöffnet ist. Die Pumpe 6 vermag in einem solchen Fall dieselbe Menge an Frischluft über den Filter 3 anzusaugen, wie die Pumpe 2 über die Abluftleitung 12 an die Atmosphäre abgibt. Dadurch ist die Einrichtung pneumatisch im Gleichgewicht, so daß über das Sondenrohr 21 aus dem Schornstein 1 kein Teilstrom entnommen wird.

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Hat das Rauchgas im Schornstein 1 hingegen eine Schornstein 1 berücksichtigen. Dies ist erforderlich,

gewisse Geschwindigkeit, so werden die Kammern wenn die Einrichtung für staubführende Kanäle

der Druckmeßdose 27 unterschiedlich beaufschlagt. gleicher Strömungsgeschwindigkeit, aber verschiede-

Und zwar ist der über die Entnahmeöffnung 25 und ner Temperatur einsetzbar sein soll, weil der durch

die Leitung 28 zugeführte Gesamtdruck größer als 5 die Entnahmeöffnung 25 entnommene Gesamtdruck

der über die Leitung 26 zugeführte statische Druck. unter gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit bei

Die Differenz beider Drücke ergibt den dynamischen höheren Temperaturen niedriger ist als bei niedrigen

Druck oder Staudruck im Schornstein 1. Das Ge- Temperaturen.

stange 30 verstellt demgemäß den effektiven Öff- Wie schon weiter oben angedeutet, ist es nicht unnungsquerschnitt der Drossel 4 in Abhängigkeit vom io bedingt erforderlich, die einstellbaren Drosseln 4 Staudruck im Schornstein 1, mithin also von der und 5 wie beim Ausführungsbeispiel in der Ansaug-Strömungsgeschwindigkeit. Dadurch steigt die Druck- leitung 2 anzuordnen. Vielmehr können beide oder differenz an der Drosselstelle 4 an, wodurch die kann auch nur eine dieser Drosseln auch in der AbMembran in der Kammer 14 nach oben ausgelenkt luftleitung 12 angeordnet werden. Bleibt beispielswird. Dadurch wird die Stelldrossel 5 in ihrem 15 weise die von der Druckmeßdose 27 gestellte Drossel effektiven Querschnitt verengt, und zwar so weit, bis in der Ansaugleitung 2 und wird die vom Regler bedie Druckdifferenz an der Drossel 4 infolge der dann einflußte Stelldrossel 5 in die Leitung 12 eingefügt, geringeren Strömungsmenge wieder ihren Ursprung- so muß dafür gesorgt werden, daß bei Verengung dann dem Eingang 9 des Staubmeßgerätes eine der Drossel 4 die Drossel 5, von einer gedrosselten liehen Wert erreicht hat. Über die Pumpe 6 wird 20 Stellung ausgehend, zunehmend den Abluftquergeringere Menge Frischluft zugeführt, als über die schnitt freigibt, um dergestalt die nötige Volumen-Pumpe 22 und die Abluftleitung 12 abgeführt wird. differenz für die Entnahme des Teilgasstromes zu Diese Strömungsmengendifferenz bewirkt, daß das erzeugen. Wird zusätzlich an Stelle der Drossel 4 die fehlende Strömungsvolumen als Teilgasstrom über Drossel 13 von der Druckmeßdose 27 einstellbar gedie Sonde 21 aus dem Schornstein entnommen wird. 25 macht, so muß die Einrichtung so getroffen werden, Es ist leicht einzusehen, daß bei größter Strömungs- daß die Drossel 13 bei Staudruck Null ihren kleinsten geschwindigekit im Schornstein 1 das Gestänge 30 Strömungsquerschnitt aufweist. Schließlich ist es am weitesten nach rechts auswandert und die auch möglich, die Stelldrossel 5 in der Ansaug-Drossel 4 ihren geringsten Querschnitt einnimmt. leitung 2 zu belassen und die Drossel 13 mittels der Demgemäß wird in diesem Fall über den Regler die 30 Druckmeßdose 27 zu stellen.

Stelldrossel 5 auf größte Drosselwirkung verstellt, so Der Einsatz des Reglers 14,15, der nicht not-

daß in diesem Fall auch der größtmögliche Teil- wendigerweise pneumatischer Art sein muß, bewirkt,

gasstrom über die Sonde 21 entnommen wird. analog zum Regler in der Hauptpatentanmeldung,

Die Feder 29 ist einstellbar ausgebildet. Ihre Kraft daß die von der Drossel 4 vorgegebene Differenz der wird unter Berücksichtigung der sonstigen Daten von 35 Strömungsvolumina, die das dem staubführenden Drossel 4, Regler 14 und 15 und Stelldrossel 5 so Kanal entnommene Teilgasvolumen bestimmt, von eingestellt, daß die Entnahmegeschwindigkeit im dem zunehmenden Strömungswiderstand im Staub-Sondenrohr 21 der Strömungsgeschwindigkeit im meßgerät 10 infolge zunehmender Beschichtung konrestlichen Querschnitt des Schornsteines 1 entspricht. stant bleibt. Das wäre beispielsweise dann nicht der Damit ist eine geschwindigkeitsgleiche oder iso- 40 Fall, wenn unter Weglassung des Reglers und der kinetische Entnahme des Teilgasstromes gewähr- Teile 5 und 13 das Strömungsvolumen in der Ansaugleistet. Mit der Feder 29 läßt sich dabei in einfachster leitung 2 unmittelbar und allein durch die Drossel 4 Weise auch die Temperatur des Gasstromes im beeinflußt würde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 legten Staubmeßgerätes eine pumpenbestückte, filter- Patentansprüche: bestückte und mit der freien Atmosphäre in Ver bindung stehende Ansaugleitung und am Ausgang

1. Einrichtung zur Messung der Staubemission des Staubmeßgerätes eine ebenfalls pumpenbestückte von staubführenden Kanälen, insbesondere 5 Abluftleitung angeschlossen ist, bei der an die beiden Schornsteinen, bei der am Eingang eines für Leitungen ein von beiden Strömungsvolumina be-Immissionsmessungen ausgelegten Staubmeß- emflußter und eines der beiden Volumina über eine gerätes eine pumpenbestückte, filterbestückte und Stelldrossel beeinflussender Regler angeschlossen ist. mit der freien Atmosphäre in Verbindung stehende wozu in jeder der beiden Leitungen eine Drossel Ansaugleitung und am Ausgang des Staub- io eingeschaltet ist, deren jeweilige Druckdifferenz zur meßgerätes eine ebenfalls pumpenbestückte Ab- Beeinflussung des Reglers dient, und bei der ein in luftleitung angeschlossen ist, bei der an die den staubführenden Kanal reichendes Sondenrohr an beiden Leitungen ein von beiden Strömungs- die Ansaugleitung zwischen Pumpe und Eingang des Volumina beeinflußter und eines der beiden Staubmeßgerätes angeschlossen ist, mit dem dem Volumina über eine Stelldrossel beeinflussender 15 staubführenden Kanal ein Teilgasstrom entnommen Regler angeschlossen ist, wozu in jeder der wird, der der Differenz der Strömungsvolumina in beiden Leitungen eine Drossel eingeschaltet ist, beiden Leitungen entspricht, wobei an dem Ausgang deren jeweilige Druckdifferenz zur Beeinflussung des Staubmeßgerätes ein registrierendes Meßdes Reglers dient, und bei der ein in den staub- instrument bekannter Art angeschlossen ist. Eine führenden Kanal reichendes Sondenrohr an die 20 solche Einrichtung ist in der Hauptpatentanmeldung Ansaugleitung zwischen Pumpe und Eingang des P 20 32 127.1-52 beschrieben, während ein seiner Staubmeßgerätes angeschlossen ist, mit dem dem Grundkonzeption nach mit Vorteil verwendbares staubführenden Kanal ein Teilgasstrom ent- Immissionsmeßgerät in der Zeitschrift »Staubnommen wird, der der Differenz der Strömungs- Reinhaltung der Luft«, 1967, H. 10, S. 445 ff., bevolumina in beiden Leitungen entspricht, wo- 25 schrieben ist.

bei an dem Ausgang des Stäubmeßgerätes Bei der Einrichtung nach der Hauptpatentem registrierendes Meßinstrument bekannter anmeldung wird als Meßergebnis der prozentuale Art angeschlossen ist, nach Patentanmeldung Gewichtsanteil des Staubes pro Volumeinheit Abgas P 20 32 127.1-52, dadurch gekennzeic-h- erhalten, diese Einrichtung ist daher überall dort mit net, daß zur Messung des in der Zeiteinheit aus 30 Vorteil verwendbar, wo im staubführenden Kanal dem staubfübxenden Kanal (1) emittierten Staub- zeitlich relativ konstante Strömungsgeschwindigkeiten gewichtes und zur Erzielung einer geschwindig- herrschen, beispielsweise bei Grundlast-Kraftwerken, keitsgleichen Absaugung eine der beiden den Infolge der dort gleichbleibenden Strömungs-Regler beeinflussenden Drosseln (4,13) in ihrem geschwindigkeit und des konstanten Strömungs-Querschnitt einstellbar ausgebildet ist, daß zur 35 querschnittes läßt sich das emittierte Abgasvolumen Verstellung dieser Drossel eine Druckmeßdose leicht ermitteln und das prozentuale Staubgewicht (27) vorgesehen ist, die über in den staubführen- darauf beziehen. Schwierigkeiten treten jedoch dann den Kanal reichende weitere Entnahmesonden auf, wenn sich, was oft der Fall ist, die Strömungs-(24, 25) sowohl vom Gesamtdruck als auch vom geschwindigkeit im staubhaltigen Kanal relativ oft statischen Druck im staubführenden Kanal be- 40 und stark ändert. Um dem zu begegnen und auch aufschlagt wird und damit die einstellbare Drossel in einem solchen Fall das emittierte Staubgewicht in Abhängigkeit vom Staudruck im staubführen- pro Zeiteinheit, nachstehend Staubstrom genannt, den Kanal verstellt, und daß der Regler (14,15) zu erfassen — nur dieses ist aus Gründen der und die von ihm beeinflußte Stelldrossel (5) so Umweltverschmutzung von Belang —, müßte bei der ausgebildet sind, daß beim Staudruck Null die 45 Einrichtung nach der Hauptpatentanmeldung durch Differenz der Strömungsvolumina von Abluft- eine Sondereinrichtung die Strömungsgeschwindigkeit leitung und Ansaugleitung ebenfalls Null beträgt separat erfaßt und in eine Rechnung eingesetzt wer- und bei ansteigendem Staudruck zunehmend den. Das ist aufwendig und umständlich.
Werte größer als Null annimmt. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung,, durch

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 50 vergleichsweise einfache zusätzliche Mittel die Meßkennzeichnet, daß die mittels der Druckmeßdose einrichtung nach der Hauptpatentanmeldung so zu (27) verstellbare Drossel (4) in der Ansaug- erweitern, daß mit ihr die unmittelbare Messung des leitung (2) angeordnet ist und bei Staudruck Null Staubstromes und eine geschwindigkeitsgleiche Entim staubführenden Kanal ihren größten Öffnungs- nähme des Teilgasstromes möglich sind,
querschnitt hat und daß die von dem Regler (14, 55 Die neue Einrichtung zur Messung der Staub-15) beeinflußte Stelldrossel (5) ebenfalls in der emission von staubführenden Kanälen u. dgl. ist erAnsaugleitung (2) angeordnet ist und so mit dem findungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zur Regler verbunden ist, daß sie bei Staudruck Null Messung des in der Zeiteinheit aus dem staubführenihren größten Öffnungsquerschnitt hat. den Kanal emittierten Staubgewichtes und zur Er-

60 zielung einer geschwindigkeitsgleichen Absaugung eine der beiden den Regler beeinflussenden Drosseln

in ihrem Querschnitt einstellbar ausgebildet ist, daß

zur Verstellung dieser Drossel eine Druckmeßdose vorgesehen ist, die über in den staubführenden Kanal

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung 65 reichende weitere Entnahmesonden sowohl vom zur Messung der Staubemission von staubführenden Gesamtdruck als auch vom statischen Druck im Kanälen, insbesondere Schornsteinen, bei der am staubführenden Kanal beaufschlagt wird und damit Eingang eines für Immissionsmessungen ausge- die einstellbare Drossel in Abhängigkeit vom Stau-