DE4125555A1 - Probenahmeverfahren zur ueberwachung von adsorbierbaren abgasemissionen ueber grosse zeitraeume - Google Patents

Probenahmeverfahren zur ueberwachung von adsorbierbaren abgasemissionen ueber grosse zeitraeume

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Description

Die kontinuierliche Messung und Analyse von organischen und metallischen Schadstoffen in Abgas- und Abluftströmen (u. a. aus Feuerungsanlagen) ist derzeit für viele chemische Verbindungen technisch noch nicht möglich. Zu diesen Ver­ bindungen zählen auch die chlorierten Dibenzodioxine und -furane (PCDD/PCDF), das Quecksilber sowie PCB und verschiedene PAK′s, die als besonders stark toxische Stoffe einer strengen Kontrolle bedürfen.
Derzeit werden überwachungsbedürftige technische Einrichtungen (Anlagen), die entsprechende Schadstoffe emitieren, gemäß Immissionsschutzgesetz in festgelegten Intervallen durch Einzelmessungen kontrolliert. Diese Messungen erfolgen im Absaugverfahren mit anschließenden Verdünnungs- bzw. Kondensationsmethoden zur Abtrennung der Schadstoffe für die darauf folgende Analyse (Gaschromatographie bzw. Massenspektrometrie).
Andererseits ist bekannt, daß es Adsorbentien gibt, welche in der Lage sind, große Mengen von organischen Schadstoffen langfristig zu adsorbieren, z. B. Aktivkoks bzw. Kalk-Aktivkoksgemische mit oder ohne Additive. Die adsorbierte Schadstoffmenge bezogen auf die Adsorbensmasse, wird dabei Schadstoff-Beladung genannt.
Verschiedene Untersuchungsergebnisse zeigen, daß z. B. Formaktivkoks, hergestellt aus Steinkohle, bei einer Beladung von mehreren Mikrogramm je Gramm, die Beladungsgrenze noch nicht erreicht hat, d. h., weiterhin Schadstoffe nahezu voll­ ständig adsorbieren kann. Aus diesem Grund werden Aktivkoks-Adsorptionsanlagen in jüngster Zeit zur weitergehenden Rauchgasreinigung (insbesondere Dioxin- Abscheidung) bei Abfallverbrennungsanlagen eingesetzt.
Die Besonderheit der nachstehend beschriebenen Erfindung besteht nun darin, ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren entwickelt zu haben, mit dessen Hilfe sich Emissionen der zuvor genannten Abgasbestandteile (Schadstoffe) kontinuierlich überwachen lassen, in dem die langfristige Adsorptionsfähigkeit (Potential) der Aktiv­ kohle oder ähnlich wirkender Adsorbentien als "Memory-Effekt" genutzt wird.
Die in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte Adsorbersonde (1) wird in den Gasstrom einge­ bracht und von diesem durchströmt. Die Überwindung der Strömungsdruckverluste (Reibung usw.) besorgt ein Druckluft-Treibstrahl (2) (Strahlsauger) bzw. ein Ventilator (3). Die Saugwirkung wird pneumatisch oder elektrisch so geregelt, daß die Strömungsgeschwindigkeit am Eintritt der Sonde mit derjenigen der vorbei­ streichende Strömung im Abgaskanal übereinstimmt (Prinzip der isokinetischen Strömungsableitung). Die Strömungsgeschwindigkeitsmessung (F) erfolgen je nach Höhe der Geschwindigkeit mittels Staurohren (Pitot-Rohr) oder Hitzdraht- Anemometern an beiden Meßorten.
Nach der Geschwindigkeitsmessung am Sondeneintritt erweitert sich der Strömungs­ querschnitt der Sonde konisch als Diffusor (4), wobei die Strömung sich verzögert und eine Geschwindigkeit < 0,1 m pro Sekunde erreicht, die notwendig ist, um eine ausreichende Adsorption zu gewährleisten. Die Sondenerweiterung wird deshalb ent­ sprechend der maximal möglichen Geschwindigkeit im Abgaskanal dimensioniert (Öffnungsverhältnis: ca. 1:10).
Nach der Erweiterung ist die Sonde als Rohr bzw. Kanal ausgebildet, in dem sich das Adsorbens als eine mindestens zweigeteilte Schicht (Schüttung oder als poröser Festkörper) befindet. Im Fall einer Schüttung wird diese durch Gitter, Jalousien oder ähnliche Vorrichtungen gegen Austragung gesichert. Zwischen beiden Schüttungen kann ein statischer Mischer (5) zur besseren Temperatur und Konzentrations­ verteilung im Abgas eingebracht sein. Die erste Adsorbaschicht (6) dient als eigentliche Analyseschicht; die zweite (7) als Kontrollschicht bei Überschreiten der Beladungsgrenze der ersten Schicht. In Folge hinter den Adsorberschichten (6+7) sind die Saugvorrichtungen (Ventilator, Strahlsauger) und eine Temperaturkontrolle (T) angeordnet. Die Temperaturkontrolle initiiert bei Erwärmung gegenüber der umgebenden Strömung die Zugabe von Inertgas (8) (z. B. N2) zur Erstickung von möglichen Glimmbränden.
Das Probengas wird durch die Saugvorrichtung dem Abgasstrom direkt wieder bei­ gemischt.
Die Probenahmesonde kann z. B. durch Schraubverbindung geöffnet werden, um die Adsorberschichten nach Ablauf des Überwachungsintervalles (1-12 Monate) getrennt zu entnehmen und im Labor zu untersuchen.
Die Laboruntersuchung geschieht extraktiv durch bekannte Verfahren (z. B. Toluol- Extraktion in Soxhlet-Apparatur). Die Wiederfindungsrate beträgt bei diesem Ver­ fahren ca. 70-80% und wird für jedes Adsorbens anhand von Vergleichsanalysen (z. B. 13C-Markierungsmethode) kalibriert und arithmetisch auf das Analysenergebnis angerechnet.
Die Sonde sollte an einem solchen Ort in den Abgaskanal eingebracht werden, dessen Schadstoffkonzentration als repräsentativ für den gesamten Kanalquerschnitt anzusehen ist. In Fig. 3 ist eine mögliche Anordnung im Abgaskanal dargestellt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Überwachung von adsorbierbaren Abgasemissionen, ins­ besondere von gasförmigen und aerosolgebundenen chlorierten Kohlen­ wasserstoffen wie PCDD/PCDF und chemisch verwandten Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des Abgases isokinetisch durch eine Probenahmesonde mit Adsorberschüttung (Adsorbersonde) gesaugt wird, wobei sich die gesamte Probenahmeeinrichtung im Abgaskanal befindet (Inline- Probenahme).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kein Abgas aus dem Hauptabgasstrom entnommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es für Lang­ zeitüberwachungen bis zu 1/2 oder 1 Jahr Dauerbetrieb geeignet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die isokinetische Durchströmung mittels geregelter Fremdenergie (z. B. Treibstrahldüse oder Ventilator realisiert wird).
5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungs­ geschwindigkeit im Abgaskanal ein Vielfaches derjenigen in der Adsorbersonde betragen kann.
6. Probenahmesonde nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorberschicht mindestens zweigeteilt ist und jede Schicht getrennt ent­ nommen werden kann (Beladungskontrolle).
7. Die Durchführung des Probenahmeverfahrens nach Anspruch 1-6 für Abgase bis zu einer Temperatur von 140°C geeignet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Inertisierungsvorrichtung bei Temperaturüberschreitung eine Entzündung brennbarer Adsorbentien verhindert (Inertgaszufuhr).
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