DE3136646A1

DE3136646A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen von feststoffen in abgasen

Info

Publication number: DE3136646A1
Application number: DE19813136646
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr.-Ing. 4100 Duisburg Lützke
Original assignee: RHEIN WESTFAEL TECH UEBERWACH
Current assignee: RHEIN WESTFAEL TECH UEBERWACH
Priority date: 1981-09-16
Filing date: 1981-09-16
Publication date: 1983-04-28
Also published as: US4474070A; DE3136646C2

Description

Andrejewski, Honlce & Partner, Patentanwälte in Essen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen von Feststoffen | in Abgasen, wonach ein bei hoher Abgastemperatur aus den Abgasen j entnommenes Probegasvolumen einen Meßfilter, einen Durchflußmesser|

und einen Gaszähler durchfließt. j

Ein ständiges Problem bereitet die Probenahme aus Abgasen bei hohen Abgas temper aturen, weil häufig die zu sammelnden und schließ-? lieh zu messenden Partikeln noch in gasförmigem oder flüssigem Zu-^; stand, jedenfalls nur teilweise als Feststoffe im Abgasstrom vor- ', liegen. Aufgrund der unterschiedlichen Aggregatzustände ist eine exakte Bestimmung der Partikel häufig ungenau und unpraktisch. Das gilt insbesondere für die Probenahme von Stäuben, an die z. B. ; polyzyklische Aromate angelagert sind. Bei einer Sammlung von polyzyklischen Aromaten bei hohen Abgastemperaturen können diese Aromate bereits während der Sammelphase durch Temperatureinwirkung in ihrer Zusammensetzung beeinflußt oder umgewandelt werden. Unabhängig davon ist es möglich, daß die Aromate eben erst bei niedrigen Temperaturen als Feststoffe vorliegen. - Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen von Feststoffen in Abgasen anzugeben, wonnach das Sammeln der Proben in einfacher Weise bei niedrigen Temperaturen in der Feststoffphase erfolgt und daher eine eindeutige Bestimmung der Bestandteile möglich ist.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, daß das Probegasvolumen vor Eintritt in den Meßfilter; unter Mischung mit einem feststofffreien Kühlgas verdünnt und un- ^: ter Bildung einer Feststoffphase auf niedrige Mischtemperatur kon-_;

densationsfrei abgekühlt wird, und daß dann das abgekühlte Misch- I

Andrejewsld, Honke & Partner, Pafenfanwälte in Essen

gasvolumen mit den in der Festetoffphase gesassaelten Feststoffen über dan Meßfilter usw. abgesaugt wird. - Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eich dann eine Probe bei niedrigen Temperaturen unter Vermeidung einer Kondensation des Probegases sammeln läßt, wenn das Probevolumen nicht nur auf eben niedrige Teajperatur abgekühlt wird, sondern darüber hinaus gleichseitig alt Kühlgas verdünnt wird. Niedrige Mischteiaperatur xselnt lot Rahmen der Erf indung jeweils jene Temperatur, bei welcher nicht langer eine gasfönaige oder flüssige, sondern ausschließlich eine Festetoffphase vorliegt, also die teilweise gasförmigen oder flüssigen Partikel bereits als feste Bestandteile neben den ohnehin schon festen Stoffen vorliegen. Darüber hinaus gewährleisten niedrige Kischungste»- peraturen, daß auch mit niedrigen Filterteraperaturen gearbeitet werden kann und folglich ein Zersetzen der zu laessenden Partikel mit Sicherheit verhindert wird. Dadurch ist exakte Messung gewährleistet.

Heitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt. So sieht die Erfindung vor, daS als Kühlgas üstgebungsluft, Stickstoff od. dgl. Gas verwendet wird und die Umgebungaluft getrocknet, ggf. gekühlt und das Kühlgaevoluisen vorgefiltert, gemessen, gezählt und dann deia Probegasvolumen zugesdaeht wird, ober die Vorfilterung wird erreicht, daß de» Frobegasvolusen keine zusätzlichen Feststoffe zugeführt werden. Erfindtingsgeciäß werden der Probegasstrom und der Kühlgasstros als Teilströiae parallel derart zusammengeführt, daß der Kühlgasstrom den Probegasstrom einhüllt, um die Ablagerung von Partikeln an den Wänden der erforderlichen Mischvorrichtung zu vermeiden oder zumindest gering zu halten. Weiter wird nach Lehre der Erfindung die Vermeidung von Kondensation im Probegasstrom dadurch unterstützt, daß der Probegasstroa bis zum Zusammenführen mit dem Kühlgasstrom durch thermische Iso-

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

lierung oder Begleitheizung auf Abgasteiaperstur gehalten wird. -■-Für viele Anwendungsfälle reicht zur Einstellung einer Hischtemperatur von < 40 ⁹C ein Verhältnis von KÜhlgasvoluraen zu Probegaevolumen von 10 t 1» Auch davon abweichende Verhältnisse sind möglich. Entscheidend bleibt die Vermeidung von Kondensationserschelnungen im Probegasstrom und die Sammlung einer Probe bei nie» drigen Temperaturen, folglich in der Peststoffphase«

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung mit einem MeS-filter und einer Absaugvorrichtung sowie mit zwischen MeSfilter und Absaugvorrichtung angeordnetes Durchflußmesser und Gaszähler, welche aur Durchführung des beanspruchten Verfahrens besonders geeignet ist. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daS der Meßfilter eine Mischvorrichtung mit Probegaseintrlttsstutzen und Kühlgaseintrittsstutzen sowie jeweils Regel- oder Steuerorgan vorgeordnet ist, und daß für das Kühlgas ein Gaszähler, Durchflußmesser, Vorfilter und eine Trockenvorrichtung sowie ggf. eine zwischen Trockenvorrichtung und Vorfilter angeordnete Kühlvorrichtung vorgesehen sind. Insbesondere bei Verwendung von Omgebungsluft muß diese in der Trocknungsvorrichtung auf das erforderliche Maß getrocknet und ggf. in der Kühlvorrichtung gekühlt werden. Das Kühlgasvolumen wird dann über den Durchflußmesser und Gaszähler, ζ. B. BalgengassÄhler, gemessen. Die Messung des Mischgaavoluiaens erfolgt über den de» Meß filter nachgeordnet en Durchflussmesser und Gaszähler, ζ. B. ebenfalls Balgengaszähler. Die Absaugung des Mischgasvolumens erfolgt über die als Pumpe bzw. Ejektor ausgebildete Absaugvorrichtung. Die Regelorgane bzw. Steuerorgan« dienen zur Einstellung des Probegasvolumens, KühlgasVolumens und schließlich Mischgaavolumen*. Die Vorrichtung ist so ausgelegt, daß die für Staubmessungen in strömenden Gasen erforderliche geschwlndigkeltsgleiche Probenahme erfolgen kann (vgl. VDI-Richtlinie 2066). Das entnommene Probegasvolumen kann aus der Differenz

. feder mit den beiden Gaszählern gesessenen Volumen bzw. Volusienströrae ermittelt werden. - Die Mischvorrichtung ist erfindungsgenäS als Mischrohr mit einea darin koaxial angeordneten Probegaerolir ausgebildet, wobei der Kühlgaseintrittsstutzen in Strömungerichtun? vor dem Gasaustrittsende des Probegasrahres in den Ringraaia zwischen Mischrohr und Probegasrohr mündet. Außerdem k&nn das Probegasrohr als Verlängerung des Probegaselntrittsstutzens ausgebildet sein und eine das Rohr umgebende Heizvorrichtung oder Isolierung aufweisen.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind iss wesentlichen darin au sehen, daß ein Verfahren und eine Vorrichtung zua Hessen von Feststoffen in Abgasen verwirklicht werden, welche unter Vermeidung von Kondensation iia Probegasstrom die Sasaslung von Proben bei niedrigen Tasoeraturen und folglich in der Feststoffphase ermöglichen, so daß beim MeBVorgang nicht länger ein Phasengeraisch aus gasförmigen, flüssigen und festen Partikeln vorliegt, vialeine einwandfreie Bestiasaung der Bestandteile möglich ist.

ielsweisö la fet sich das erfindungsgemS Se Verfahren bei solchen Stoffen anwenden, die bei dsr im Abgaskanal vorherrschenden Temperatur noch gasförmig vorliegen und erst nach Abkühlung den festan Aggregatzustand annehmen, wie s. B. Stäube in der Glashüttenindustrie. Auch bei Stoffen alt hohen Dampfdrücken, z. B. Quecksilber und &rsaa, arbeitet das erfindungsgesäße Verfahren vorteilhaft. Da3 gleiche gilt in bezug auf Kokereiabgase» Kraftwerksahgase und baispielsweise Motorabgase zur Sammlung von polyzyklischen

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erlSutert. Die ainaige Figur seigt in schematischer Darstellung eine erfindungs-Vorrichtung zum Massen von Feststoffen in Abgasen.

Diese Vorrichtung weist in ihrem grundsätzlichen Aufbau einen MeS-filter 1 und eine Absaugvorrichtung 2, z» B. Pumpe, auf, wobei zwischen MeSfilter 1 und Absaugvorrichtung 2 ein DurehfluSäiesser 3 und Gaszähler 4, z» B. Balgengaszähler, angeordnet ist. Ferner ist zwischen des Gaszähler 4 und der Absaugvorrichtung 2 ©in Hegelorgan 5 vorgesehen. Dem Meßfilter 1 ist eine Mischvorrichtimg 6 mit Probegaseintrittsstutzen 7 und Kühlgaseintrittsstutzan S sowie jeweils Regelorgan 9, 10 vorgeordnet. Für das Kühlgas sind ebenfalls ein Gaszähler 11, z. B. Balgengaszähler, und ein Durchflussmesser 12 vorgesehen» ferner ein Vorfilter 13 und eine Trockenvorrichtung 14 sowie ggf. eine zwischen Trockenvorrichtung 14 unü Vorfilter 13 angeordnete Kühlvorrichtuni 15. In diesem Fall kann U&gebungsluft zur ErBeugung von Kühlgas herangezogen werden, jadoch sind auch andere Gasarten denkbar. Die Mischvorrichtung 6 ist als Mischrohr 16 Jait ©ines darin koaxial angeordneten Probegasrohr 17 ausgebildet. Der Kühlgaseintrittsstutzen 8 mündet in Strötaungsrichtung vor dem Gasaustrittssnde des Probegasrohres 17 in den Ringraura 18 zwischen Mischrohr 1 δ und Probegasrohr 17, so daß der KÜhigasstroiä dem Probegasstrora derart parallel zugeführt wird, daß der Kühlgasstroa den Probegasstrom einhüllt. ÄuBer&esa kann aas Probegasrohr 17 als Verlängerung des Probega3Sintrittsstutzens 7 ausgebildet sein und eine das Hohr uagebende Heizvorrichtung 19 aufweisen, um dem Probegasstroia biss zusa Zusasnaenfuhren rait das Kühlgaestrom auf Äbgaetesnperatur zu halten. Dazu kann auch eine. nicht dargestellte thermische Isolierung dienen. - Mach Lehre der Erfindung wird das Probegasvolumen vor Eintritt in den MeSfilter 1 unter Mischung mit dem feetstofffreien Kühlgas verdünnt und unter Bildung einer Feststoffphase auf niedrige Hischtemperatur ohne Kondensationserscheinungen abgekühlt. Dann wird das abgekühlte Hiachgasvoluaen mit den in der Feststoffphase gesammelten Fest» stoffen über den Meflfilter 1 und schließlich über den DurchfIuS-stesser 3 und den Gaszähler 4 abgesaugt.

- t-

Leerseite

Claims

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlgas Umgebungsluft, Stickstoff od. dgl. Gas verwendet wird und die Umgebungsluft getrocknet, ggf. gekühlt und das Kühlgasvolumen vorgefiltert, gemessen, gezählt und dann dem Probegasvolumen zugemischt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Probegasstrom und der Kühlgasstrom als Teilströme parallel derart zusammengeführt werden, daß der Kühlgasstrom den Probegasstrom einhüllt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichjnet, daß der Probegasstrom bis zum Zusammenführen mit dem Kühlgas-

'strom durch thermische Isolierung oder Begleitheizung auf Abgastemperatur gehalten wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich-ίnet, daß eine Mischtemperatur von < 40 ⁰C bei einem Verhältnis von Kühlgasvolumen zu Probegasvolumen von 10 : 1 eingestellt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Meßfilter und einer Absaugvorrichtung sowie mit zwischen Meßfilter und Absaugvorrichtung angeordnetem JDurchflußmesser und Gaszähler, dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßfilter (1) eine Mischvorrichtung (6) mit Probegaseintrittsstutzen (7) und Kühlgaseintrittsstutzen (8) sowie jeweils Regel- oder Steuerorgan (9,10) vorgeordnet ist, und daß für das Kühlgas ein Gaszähler (11), Durchflußmesser (12), Vorfilter (13) und eine Trockenvorrichtung (14) sowie ggf. eine zwischen Trockenvorrichtung (14) und Vorfilter (13) angeordnete Kühlvorrichtung (15) vorgesehen sind.

Andrejewsld, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung als Mischrohr (16) mit einem, darin koaxial angeordneten Probegasrohr (17) ausgebildet ist und der Kühlgasein— trittsstutzen (8) in Strömungsrichtung vor dem Gasaustrittsende des Probegasrohres (17) in den Ringraum (18) zwischen Mischrohr (16) und Probegasrohr (17) mündet..
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Probegasrohr (17) als Verlängerung des Probegaseintrittsstutzens (7) ausgebildet ist und eine das Rohr umgebende Heizvorrichtung (19) oder Isolierung aufweist.