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Die Erfindung betrifft die kontinuierliche Analyse von
Gasgemischen, insbesondere von Gasen, die mit Staub oder
Verunreinigungen aller Art belastet sind, wie zum Beispiel
Rauchgase, vor allem Rauchgase von Stahlwerken,
Verbrennungsöfen, Sinteranlagen usw.
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Die Gasanalyse wird herkömmlicherweise mit Hilfe von
Analysatoren durchgeführt, die es ermöglichen, den Gehalt
an einem oder mehreren Gasen festzustellen, die die
Bestandteile eines Gasgemisches bilden. Um den
Verbrennungsprozeß kontrollieren zu können, verwendet man
z. B. in elektrischen Anlagen zur Stahlherstellung mit einem
Lichtbogenofen herkömmlicherweise einen Gasanalysator, um
den Restsauerstoffgehalt der Rauchgase nach der Verbrennung
zu ermitteln, die in die Auffangvorrichtung angesaugt
werden, mit der der Ofen ausgestattet ist.
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Ein derartiger Analysator ist zum Beispiel ein
Zirkonanalysator, wie jener, der von der Gesellschaft
"Servomex" unter der Bezeichnung "Serie 700 B" vermarktet
wird. Dieser Analysator umfaßt einen Sondenkopf, der eine
Zirkonzelle zur Sauerstoffmessung aufweist. Der Sondenkopf
ist direkt an der Rohrleitung zum Transport der zu
analysierenden Rauchgase montiert. Die Gasprobe wird aus
dieser Rohrleitung durch ein Entnahmerohr entnommen,
passiert einen im Sondenkopf angeordneten Filter, zum
Beispiel einen Filter aus rostfreiem porösen Stahl, und
gelangt dann in die Zirkonzelle. Die Probenentnahme erfolgt
durch Ansaugung mittels einer Ansaugvorrichtung, die
stromabwärts von der Zirkonzelle angeordnet ist.
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Es werden auch andere Arten von Gasanalysatoren
verwendet, um diverse gasförmige Komponenten zu
analysieren, wie z. B. Infrarotanalysatoren, Analysatoren
mit thermischer oder paramagnetischer Leitfähigkeit,
Massenspektrometer, Hygrometer usw.
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In vielen Fällen, insbesondere bei der Analyse von
Verbrennungs-Rauchgasen aus metallurgischen Reaktoren wie
z. B. einem Lichtbogenofen, ist es von entscheidender
Bedeutung, eine rasche Analyse durchführen zu können, um
bei Bedarf unverzüglich auf die Parameter zur Regelung der
Verbrennung einwirken zu können. Nun weisen aber die
Analysevorrichtungen, selbst die leistungsstärksten,
aufgrund ihrer Entnahmeleitung notwendigerweise eine
relativ lange Reaktionszeit auf. Diese Leitung, die von der
Abzweigung an der Rohrleitung zum Ausstoß der Rauchgase bis
zum Eingang in den Analysator reicht, definiert ein "totes
Volumen", das den Reinigungs- und Vorbereitungsvorgängen
entspricht, denen die entnommenen Rauchgase vor ihrer
Analyse unterzogen werden müssen. Die Zeit, die der
Gasstrom zum Passieren dieses toten Volumens benötigt, ist
der Faktor, der oft über die Reaktionszeit bei der Analyse
entscheidet. Bei der kontinuierlichen Analyse von
staubbelasteten Rauchgasen wurde nun festgestellt, daß die
Reaktionszeit bei der Analyse insbesondere vom Grad der
Verstopfung des im Sondenkopf vorgesehenen Filters abhängt.
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Die von einem Lichtbogenofen ausgestoßenen Rauchgase
enthalten herkömmlicherweise eine Staubmenge mit einer
Korngröße von unter 100 um, die 30 g/Nm³ Gas erreicht.
Unter diesen Bedingungen verstopft sich der Filter des
Analysators rasch, und die Reaktionszeit der Analyse
verlängert sich in dem Maß, in dem sich der Filter
verstopft. Tests, die beim Auffang eines Lichtbogenofens
durchgeführt wurden, haben ergeben, daß eine Verstopfung
des Filters nach 24 Betriebsstunden des Ofens auftreten
kann und ein Austausch notwendig ist. Der Austausch des
Filters erfordert einen längeren Stillstand des
Analysators. Da bei diesem Vorgang ein manuelles Eingreifen
notwendig ist, muß gewartet werden, bis der im normalen
Betrieb auf 840ºC thermostabilisierte Sondenkopf abgekühlt
ist. Dann erst kann man den Filter austauschen, die
Dichtheit prüfen, den Analysator wieder unter Spannung
setzen, warten, bis der Sondenkopf wieder die
Betriebstemperatur erreicht, und den Analysator nacheichen,
bevor man ihn neuerlich in Betrieb nimmt. Neben dem
Zeitaufwand für diesen Eingriff und den Kosten für den
Filter führt der Stillstand des Analysators
notwendigerweise zu einer Unterbrechung der Analyse, die
bis zu vier Stunden dauern kann. Während dieser Zeit können
dem Auffangregulierungssystem keine Analyseergebnisse
geliefert werden, was dem Betrieb des Ofens und der
Sicherheit abträglich ist.
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Es sind Analysevorrichtungen mit verkürzter
Reaktionszeit bekannt, bei denen der Durchfluß bei der
Probenentnahme weit größer ist als der Durchfluß bei der
Analyse, um ein rasches Passieren des durch die
Entnahmeleitung gebildeten "toten Volumens" zu
gewährleisten. Die Anwendung von einer dieser
Vorrichtungen, die zum Beispiel in DE-A-33 39 073
beschrieben ist, scheint jedoch auf sequentielle Analysen
von kurzer Dauer beschränkt zu sein, so daß die allmähliche
Verstopfung des Filters kein wirkliches Problem darstellt.
Eine andere, in EP-A-0 208 438 beschriebene Vorrichtung
ermöglicht eine kontinuierliche Analyse, jedoch durch den
Einsatz von zwei parallelen Entnahmeleitungen, die
abwechselnd in Betrieb sind.
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Ziel der Erfindung ist es, die oben beschriebenen
Probleme zu lösen und insbesondere zu vermeiden, daß
häufige Verstopfungen des Filters des Analysators zu langen
Unterbrechungen der Analyse führen. Ziel ist es auch, den
Zeitraum zwischen zwei Wartungseingriffen an der
Analysevorrichtung so weit wie möglich zu verlängern und
während dieses gesamten Zeitraums ohne Unterbrechung eine
minimale Reaktionszeit bei der Analyse zu gewährleisten.
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In Anbetracht dieser Ziele ist der Gegenstand der
Erfindung ein Verfahren zur kontinuierlichen Schnellanalyse
eines Gasgemisches, gemäß dem man eine dem Gasgemisch
entnommene Probe in einen Gasanalysator strömen läßt, man
Filtermittel verwendet, die stromabwärts von einer
Entnahmesonde und stromaufwärts von einer Pumpe angeordnet
sind, um das entnommene Gemisch zu reinigen, man das
Gemisch mit einer hohen Förderleistung, die größer ist als
eine gewünschte Einströmrate in den Analysator, durch diese
Filtermittel hindurch entnimmt und man das Gasgemisch mit
der gewünschten Einströmrate zum Analysator leitet, wobei
der übrige Förderstrom einen Leckstrom bildet, den man
abführt, ohne daß er in den Analysator gelangt. Das
Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man die
Einströmrate in den Analysator regelt, man den abgeführten
Leckstrom mißt und man eine Reinigung der Filtermittel
durch eine Gegenstrom-Spülung der Filtermittel mit einem
sauberen Gas vornimmt, wenn der gemessene Leckstrom eine
vorbestimmte Mindestschwelle erreicht.
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Wie daraus verständlich wird, besteht die Grundidee
der Erfindung darin, einen gefilterten Entnahme-Durchfluß,
der deutlich höher ist als der Analyse-Durchfluß, mit einer
automatischen Reinigung der Filter durch Gegenstrom-Spülung
zu verbinden, wenn der Leckstrom, der als Mittel zur
Einstellung des Analyse-Durchflusses auf einen konstanten
Wert dient, zeigt, daß der Entnahme-Durchfluß aufgrund der
fortschreitenden Verstopfung der Filter im Lauf des
kontinuierlichen Analysevorgangs zu nahe an den Analyse-
Durchfluß heranreicht.
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Wie bereits gesagt wurde, hängt die Reaktionszeit bei
der Analyse vor allem von der Zeit ab, die die in der
Rohrleitung zum Transport der Rauchgase entnommene Probe
benötigt, um in die Analysezelle des Analysators zu
gelangen. Bei einer gegebenen Entnahmeleitung (einem
gegebenen toten Volumen) hängt diese Zeit somit vom
Durchfluß des entnommenen Gasgemisches ab. Wenn alle
anderen Eigenschaften der Leitung konstant sind, gelangt
die entnommene Probe um so rascher zum Analysator, je höher
der Durchfluß ist. Der Durchfluß, der den Analysator
durchströmt, ist jedoch naturgemäß durch die Beschaffenheit
des Analysators selbst begrenzt.
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Indem man gemäß der Erfindung die Elemente der Leitung
stromaufwärts von der Pumpe und die Pumpe selbst so
dimensioniert, daß ein höherer Durchfluß als jener
gewährleistet wird, der in den Analysator gelangen kann,
und indem man am Ausgang der Pumpe den überschüssigen
Durchfluß abführt, reduziert man die Transportzeit der
entnommenen Gase und liefert gleichzeitig dem Analysator
den relativ schwachen Durchfluß, den er benötigt.
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Da sich darüber hinaus der Filter des Analysators
aufgrund der Filterung, die stromaufwärts am entnommenen
Durchfluß durchgeführt wird, nicht mehr oder viel weniger
rasch verstopft, kann der Analyse-Durchfluß ständig über
einer vorbestimmten Mindestschwelle gehalten werden, da nur
der überschüssige Durchfluß (Leckstrom) abnimmt, wenn sich
die Mittel zur Filterung des entnommenen Durchflusses
allmählich verstopfen.
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Hierbei kann der Leckstrom im Extremfall gegen Null
tendieren, ohne daß die Gültigkeit der Analyse
beeinträchtigt wird. In diesem Fall wäre aber der Analyse-
Durchfluß gleich dem Entnahme-Durchfluß, wobei die Folge
eine lange bzw. sogar äußerst lange Reaktionszeit bei der
Analyse wäre, um den laufenden industriellen Prozeß, für
den diese Analyse erforderlich ist, korrekt steuern zu
können.
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Tatsächlich ist die Reaktionszeit am Anfang, mit
sauberen Filtern, am kürzesten, und sie wird um so länger,
je mehr man den Leckstrom reduziert, um den Analyse-
Durchfluß konstant zu halten.
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Gemäß einem vorteilhaften Einsatz der Erfindung wird
der Vorgang der Reinigung der Filter durch Gegenstrom-
Spülung ausgelöst, lange bevor sich der Leckstrom an Null
annähert, wobei die Auslöseschwelle in Abhängigkeit von der
maximalen Reaktionszeit, die für die laufende industrielle
Anwendung akzeptabel ist, festgesetzt wird.
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Als Anhaltspunkt wird im folgenden ein konkretes
Beispiel beschrieben: Im Fall eines Lichtbogenofens von 120
Tonnen wurde eine maximale Reaktionszeit von 15 Sekunden
angestrebt. Das tote Volumen betrug im gegebenen Fall etwa
1,5 l, und der Analysator funktionierte mit einem
nominalen, konstant zu haltenden Durchfluß von 200 l/h,
wobei bei sauberer Leitung mit einem Durchfluß von 800 l/h
eine Reaktionszeit von etwa 7 Sekunden erreicht wurde (der
Leckstrom war in diesem Fall auf 600 l/h eingestellt). Mit
zunehmender Verstopfung der Filter erhöhte sich die
Reaktionszeit auf bis zu 11 Sekunden, wenn der Entnahme-
Durchfluß auf 600 l/h fiel, wobei der Leckstrom dann auf
400 l/h eingestellt war. Man wählte diesen Wert von 400 l/h
als Schwelle zur Auslösung des Reinigungs-Gegenstroms, denn
man wollte 10 Sekunden als Reaktionszeit bei der Analyse
nicht zu weit überschreiten.
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Gemäß einer besonderen Anordnung für die Anwendung des
Verfahrens zur Schnellanalyse der aufgefangenen Rauchgase
in einem Lichtbogenofen wird die Entnahmeleitung (d. h. das
tote Volumen) so dimensioniert, daß nur dann eine Reinigung
der Filtermittel und eine Nacheichung des Analysators
vorgenommen werden kann, wenn der Ofen ausgeschaltet ist
oder wenn sein Gewölbe geöffnet ist. Indem man systematisch
die Reinigung der Filtermittel auslöst, wenn die
Stromzufuhr zum Ofen unterbrochen ist (oder wenn sein
Gewölbe geöffnet ist), kann man daher vermeiden, die
Filtermittel während der Phasen der Stahlerzeugung reinigen
zu müssen, die die größte Menge an staubbelasteten
Rauchgasen hervorrufen, aber zur Regelung des
Rauchgasauffangs eine kontinuierliche Schnellanalyse des
restlichen Sauerstoffs in den Rauchgasen nach der
Verbrennung erfordern. Man gewährleistet somit während der
gesamten Dauer dieser Phasen eine korrekte, rasche und
kontinuierliche Analyse, wobei die Analyse nur während der
Phasen unterbrochen wird, in denen die Regelung des
Auffangs gefahrlos unterlassen werden kann.
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Ziel der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur
kontinuierlichen Schnellanalyse eines Gasgemisches,
umfassend einen Gasanalysator und eine Entnahmeleitung, die
eine Entnahmesonde, eine Pumpe, um eine Probe des von der
Sonde entnommenen Gasgemisches in den Analysator zu
befördern, und Filtermittel, die stromabwärts von der Sonde
angeordnet sind, aufweist, wobei die Pumpe stromabwärts von
den Filtermitteln angeordnet ist und der Ausgang der Pumpe
einerseits durch eine Verbindungsleitung mit dem Analysator
und andererseits durch eine Ablaßleitung mit einem Ablaß
verbunden ist. Diese Vorrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, daß sie einen Durchflußmengenregler, der
stromabwärts von der Pumpe angeordnet ist, um einen im
wesentlichen konstanten Förderstrom des Gasgemisches in der
Verbindungsleitung zu gewährleisten, Mittel zum Einblasen
eines sauberen Gases, die stromabwärts von den
Filtermitteln angeschlossen sind, um das saubere Gas im
Gegenstrom in die Filtermittel strömen zu lassen, Mittel
zur Messung der Durchflußmenge in der Ablaßleitung und
Steuermittel aufweist, um das Einblasen von sauberem Gas zu
befehlen, wenn die Durchflußmenge in der Ablaßleitung eine
vorbestimmte Mindestschwelle erreicht.
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Vorzugsweise umfassen die Filtermittel einen
Primärfilter zum Zurückhalten von Partikeln, die eine
bestimmte Korngröße überschreiten, und einen Kühler, der
stromabwärts vom Primärfilter angeordnet ist. Durch den
Primärfilter kann der größte Teil des Staubs aus den
entnommenen Rauchgasen entfernt werden, und der Kühler
dient dazu, die vorgefilterten Rauchgase abzukühlen, um den
enthaltenen Wasserdampf zu kondensieren und die sauren
Dämpfe und Aerosole sowie die feinen Staubpartikel, die den
Primärfilter passieren konnten, zurückzuhalten.
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Gemäß einer ergänzenden Anordnung umfaßt die
Vorrichtung Leitungstrennmittel, die stromaufwärts von den
Filtermitteln angeordnet sind, um die Leitung von der Sonde
zu trennen, und Mittel, um in die Leitung ein Eichgas
einzublasen. Durch das Einblasen eines Eichgases wie z. B.
eines Gemisches, das einen ganz bestimmten Gehalt des zu
analysierenden Gases aufweist, kann der Analysator
regelmäßig nachgeeicht werden, zum Beispiel nach jeder
Reinigung des Primärfilters.
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Dadurch, daß man ein derartiges Eichgas, vorzugsweise
ein neutrales Gas wie Stickstoff, ausgehend von den
Filtermitteln strömen läßt, und dadurch, daß man vorher die
ganze Leitung mit demselben Gas durchbläst, wobei man den
Analysator in Betrieb nimmt, kann man die Dichtheit der
Entnahmeleitung stromaufwärts von der Pumpe prüfen, da
jeder Dichtheitsfehler dazu führt, daß das umgebende
Gasgemisch in die Leitung eindringt und die Komponenten
dieses Gemisches, die nicht das Eichgas sind, vom
Analysator nachgewiesen werden.
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Andere Eigenschaften und Vorteile gehen aus der
folgenden Beschreibung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur kontinuierlichen Schnellanalyse des Sauerstoffgehalts
in den Rauchgasen eines Lichtbogenofens zur Stahlerzeugung
und seines Verwendungsverfahrens hervor.
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Hierbei wird auf die beiliegende Zeichnung Bezug
genommen, wobei die einzige Figur eine schematische
Darstellung der Vorrichtung ist, die an der Leitung zum
Auffangen der Rauchgase des Ofens installiert ist.
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Der Lichtbogenofen umfaßt einen Schachtraum 1 und ein
Gewölbe 2, das angehoben werden kann und mit einer Öffnung
3 zum Ablaß der Rauchgase versehen ist, mit der eine
Rohrleitung 4 zum Auffangen und zum Transport der Rauchgase
verbunden ist, um sie zu einer nicht dargestellten
Filtereinheit zu befördern.
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Die Analysevorrichtung umfaßt einen
Sauerstoffanalysator 21 und eine Entnahmeleitung, die in
der Strömungsrichtung der Rauchgase miteinander verbunden
nacheinander folgendes aufweist:
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- eine Entnahmesonde 5, gebildet aus einem Stahlrohr, das
durch einen Flansch 6 an der Rohrleitung 4 befestigt ist
und in die Rohrleitung eindringt,
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- Mittel, um die Sonde 5 vom Rest der Leitung zu trennen,
zum Beispiel ein Absperrventil 7,
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- Filtermittel 10, die einen Primärfilter 11 und einen
Kühler 12 stromabwärts vom Primärfilter umfassen,
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- ein Gehäuse 13, das einen Wegwerf-Filtereinsatz 14 und
eine Pumpe 15 enthält, deren Ausgang einerseits mit einer
Ablaßleitung 16, an der ein Durchflußmengenregler 17 und
ein Durchflußmesser 18 mit Schwelle vorgesehen sind, und
andererseits mit einer Verbindungsleitung 19, die einen
zweiten Durchflußmesser 20 enthält, verbunden ist.
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Der Sauerstoffanalysator 21 mit einem festen Zirkon-
Elektrolyt ist an die Verbindungsleitung 19 angeschlossen.
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Das Absperrventil 7 und der Primärfilter 11 sind
unmittelbar am Ausgang der Sonde 5 vorgesehen, um eine
Verschmutzung der Entnahmeleitung zu verhindern.
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Der Primärfilter 11 ist ein Filter bekannten Typs,
wobei er vorzugsweise durch ein Keramikrohr mit einer
Porosität in der Größenordnung von 20 um gebildet wird, das
sich in einem Filterkörper aus rostfreiem Stahl befindet,
der zum Beispiel auf etwa 60ºC erhitzt wird, um eine
Kondensation im Inneren des Filters zu verhindern. Die
Porosität des Rohrs kann nach Wunsch auch höher sein, um zu
verhindern, daß es sich zu rasch verstopft.
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Das Innere des Rohrs ist mit der Sonde 5 verbunden.
Der Filterkörper ist durch ein Elektroventil 52 mit einer
Leitung für Stickstoff unter Druck, z. B. 7 Bar, verbunden,
die durch den Anschluß 22 gebildet wird, so daß bei Öffnung
des Elektroventils 52 der Stickstoff im Filter zirkuliert,
und zwar in Gegenrichtung zur Richtung (Pfeil F) der
entnommenen Rauchgase, um den Staub, der sich im Inneren
des Filters abgelagert hat, wegzublasen und den Filter zu
reinigen.
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Der Kühler 12 umfaßt eine innen verchromte Schlange 23
aus Kupfer, die in einem Behälter 24 angeordnet ist und
durch einen Wasserstrom abgekühlt wird. Die Rauchgase, die
in die Schlange gelangen, werden auf diese Weise abgekühlt,
und der in diesen Rauchgasen enthaltende Wasserdampf
kondensiert und fließt zum Boden des Behälters 24, wo er in
einem Sammeltopf 25 gesammelt wird. Im Lauf des Betriebs
erreichen die Kondensate im Topf 25 eine derartige Höhe,
daß die Rauchgase, die am unteren Teil der Schlange
entweichen, durch die Flüssigkeit hindurchströmen, wodurch
die sauren Dämpfe und Aerosole sowie die feinen
Staubpartikel, die durch den Primärfilter hindurchgegangen
sind, im Kondensat zurückgehalten werden. Durch den Kühler
können auch etwa 90% der feinen Partikel zurückgehalten
werden, die nach dem Primärfilter in den Rauchgasen
zurückbleiben. Der Sammeltopf ist mit einem Entleerungs-
Elektroventil 53 versehen, das es ermöglicht, den Kühler in
regelmäßigen Abständen zu entleeren und die Kondensate
abzulassen.
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Der Filtereinsatz 14, der stromaufwärts von der Pumpe
angeordnet ist, hat eine Filterfähigkeit von etwa 1 um und
vervollkommnet die Entstaubung der Rauchgase, da jedoch die
durch ihn hindurchgehenden Rauchgase bereits stark
entstaubt sind, verstopft er sich nur langsam und muß nur
gelegentlich bei einem längeren Stillstand des Ofens
ausgetauscht werden.
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Die Pumpe 15, die zum Beispiel eine Nenn-
Förderleistung von 800 l/h aufweist, ist vorzugsweise eine
Druckpumpe mit trockener, konditionierter Membran, um den
noch hohen Temperaturen der durch sie hindurchgehenden
Rauchgase widerstehen zu können. Am Ausgang der Pumpe 15
werden die Rauchgase in zwei Gasströme geteilt, und zwar
durch den Durchflußmengenregler 17, dessen Funktion es ist,
den Durchfluß in der Verbindungsleitung 19 und im
Analysator 21 konstant zu halten, zum Beispiel auf etwa 200
l/h. Der überschüssige Durchfluß, der in die Ablaßleitung
16 gelangt, schwankt daher in Abhängigkeit vom Grad der
Verstopfung der Entnahmeleitung, der den effektiv gepumpten
Durchfluß beeinflußt. Der Durchflußmesser mit Schwelle 18
ermöglicht es, diesen überschüssigen Durchfluß ersichtlich
zu machen. Wenn dieser Durchfluß, der ursprünglich 600 l/h
betrug, infolge einer Verringerung der tatsächlichen
Förderleistung der Pumpe (d. h. des Entnahme-Durchflusses)
zu schwach wird, zum Beispiel etwa 400 l/h, liefert der
Durchflußmesser mit Schwelle 18 ein elektrisches Signal,
das, wie man in der Folge sehen wird, das Durchblasen der
Entnahmeleitung und die Reinigung des Primärfilters 11
befiehlt.
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Um eine eventuelle Kondensation von Wasserdampf zu
vermeiden, müssen die Rauchgase eine Temperatur aufweisen,
die höher ist als die Kondensationstemperatur. Um diese
Temperatur aufrechtzuerhalten, wird das Gehäuse 13 durch
einen elektrischen Widerstand 26 beheizt, ebenso wird auch
die Verbindungsleitung 19 zwischen dem Gehäuse 13 und dem
Analysator 21 durch einen elektrischen Widerstand 27
beheizt, wobei alle diese Teile auf etwa 60ºC gehalten
werden.
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Die Vorrichtung umfaßt auch ein Steuergehäuse 28, das
pneumatische Druckminderer 29, 30, einen Regler 31,
Durchflußmesser 32, 33 und Elektroventile 57, 58 enthält,
durch die der Analysator zur Prüfung und Eichung manuell
oder automatisch mit Luft oder Eichgas versorgt werden
kann.
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Das Gehäuse enthält darüber hinaus ein Ventil 34, das
mit einem Stickstoffeinlaß 35 und durch eine Rohrleitung 36
zwischen dem Absperrventil 7 und dem Primärfilter 11 mit
der Entnahmeleitung verbunden ist. Diese Leitung ist dazu
bestimmt, die Entnahmeleitung nach dem Durchblasen mit
Stickstoff zu versorgen, um ihre Dichtheit zu prüfen. Zu
diesem Zweck wird die Vorrichtung nach dem Schließen des
Absperrventils 7 in Normalbetrieb genommen, wobei jeder
Dichtheitsfehler stromaufwärts von der Pumpe zu einem
Ansaugen von Luft führt, was vom Analysator 21 erkannt
wird.
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Das Gehäuse 28 wird mit Druckluft versorgt, und zwar
über einen Ölabscheidungsfilter 37, der über eine Leitung
38 mit dem Druckminderer 29 verbunden ist, der auf einen
Druck von 1, 2 Bar eingestellt ist und dessen Ausgang über
die Leitung 39 mit dem Elektroventil 57 verbunden ist. Das
Elektroventil 57 ist mit dem Dreiweg-Elektoventil 58
verbunden, das an eine Versorgung 40 mit einem Eichgas
angeschlossen ist, das 0,3% Sauerstoff enthält. Das
Elektroventil 58 ist auch mit dem Regler 31 verbunden,
dessen Ausgang über eine Leitung 41, die den
Durchflußmesser 32 enthält, mit einem zweiten Dreiweg-
Elektroventil 56 verbunden ist, das an der
Verbindungsleitung 19 angeordnet ist.
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Ein Elektroventil 51 ist an der Entnahmeleitung
zwischen dem Primärfilter 11 und dem Kühler 12 angeordnet.
Ein Elektroventil 59, das mit Stickstoff unter 7 Bar
versorgt wird, ist an dieser Leitung stromaufwärts vom
Kühler 12 vorgesehen. Ein Elektroventil 54 ist an der
Entnahmeleitung stromabwärts vom Kühler 12 angeordnet, und
ein drittes Dreiweg-Elektroventil 55 ist vor dem Filter 14
dazwischengeschaltet, wobei der dritte Kanal dieses
Elektroventils mit der freien Luft verbunden ist.
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Der Betrieb der Vorrichtung wird durch einen Automaten
kontrolliert, der die verschiedenen Elektroventile und die
Funktion der Pumpe steuert, um lange Zeit, zum Beispiel
eine Woche lang, einen kontinuierlichen Betrieb ohne
manuelles Eingreifen zu gewährleisten. Zu diesem Zweck ist
es unbedingt erforderlich, den Primärfilter 11, den Kühler
12 und die Rohrleitungen der Entnahmeleitung häufig zu
reinigen. Damit die Messungen gültig sind, ist auch zu
prüfen, ob der Analysator eventuell Meßabweichungen
aufweist, indem man in regelmäßigen Abständen Eichgase
einbläst. Diese Tätigkeiten werden vom Automaten gesteuert,
der jedesmal einen Durchblase- und Prüfzyklus auslöst, wenn
der Ofen ausgeschaltet ist oder wenn sein Gewölbe geöffnet
ist und wenn die Entnahmeleitung so verstopft ist, daß die
Gefahr besteht, daß der Durchfluß der entnommenen
Rauchgasprobe nicht mehr ausreicht, um die gewünschte kurze
Reaktionszeit zu gewährleisten, was durch den
Durchflußmesser mit Schwelle 18 angezeigt wird.
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Die Durchblase- und Prüfsequenzen des Analysators
werden in der untenstehenden Tabelle dargestellt, die für
jede Etappe angibt, ob die verschiedenen Elektroventile
offen (O) oder geschlossen (G) sind und ob die Pumpe 15 in
Betrieb (ein) oder außer Betrieb (aus) ist. In dieser
Tabelle werden die Elektroventile 55 und 56 als offen (O)
angezeigt, wenn sie den Durchgang der Rauchgasprobe
ermöglichen, und das Elektroventil 58 wird als offen
angezeigt, wenn es den Durchgang des Eichgases mit 0,3%
Sauerstoff ermöglicht.
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Die Etappe 1 entspricht dem normalen Betrieb der
Vorrichtung zur Entnahme und Analyse der Rauchgase.
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Bei der Etappe 2, die automatisch vom Durchflußmesser
mit Schwelle 18 ausgelöst wird, wird der Primärfilter 11
durch Stickstoff gereinigt, der im Gegenstrom vom Ventil 52
eingeblasen wird, der Kühler wird durch Einblasen von
Stickstoff durch das Ventil 59 und Entleerung des
Sammeltopfs 25 gereinigt, und das Eichgas mit 0,3%
Sauerstoff wird zur Eichung des Analysators über das Ventil
58, den Regler 31, das Ventil 56 und die Verbindungsleitung
19 in den Analysator 21 befördert.
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Bei der Etappe 3 wird die Reinigung des Primärfilters
fortgesetzt, wobei der vom Ventil 59 eingeblasene
Stickstoff den Kühler durchquert und die Leitung bis zum
Ventil 55 durchbläst, wo er in die freie Luft austritt;
gleichzeitig wird saubere Luft in den Analysator befördert,
um ihn zu eichen, und zwar über den Ölabscheidungsfilter
37, den Druckminderer 29 sowie die Ventile 57 und 58, von
wo sie in den Analysator gelangt.
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Bei der vierten Etappe wird die Vorrichtung wieder in
die normale Analyse-Betriebskonfiguration gebracht.
Am Ende der vierten Etappe prüft der Automat die
Wirksamkeit des Durchblasens, indem er den Zustand des
Durchflußmessers mit Schwelle testet. Wenn der Durchfluß
ungenügend ist, wird der Reinigungszyklus nochmals
gestartet. Wenn der Durchfluß korrekt ist, sendet der
Automat ein Signal an den Bediener, das die Gültigkeit der
Messung anzeigt.
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Mit Hilfe dieser Vorrichtung und der oben
beschriebenen Verwendungsweise kann eine Reaktionszeit bei
der Sauerstoffanalyse erreicht werden, die unter 10
Sekunden liegt, also sehr kurz ist, wobei diese
Reaktionszeit während einer langen Betriebszeit des Ofens
aufrechterhalten werden kann, ohne daß ein manuelles
Eingreifen erforderlich ist. Durch die Selbstkontrolle des
Analysators kann darüber hinaus eine Analysegenauigkeit von
1% des gemessenen Sauerstoffgehalts gewährleistet werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die Vorrichtung und das
Verfahren beschränkt, die oben als Beispiel beschrieben
wurden. Um die Zuverlässigkeit des Systems zu erhöhen und
eine Unterbrechung der Analyse während des Durchblasens und
Reinigens der Filter zu vermeiden, kann man insbesondere
zwei parallel montierte Primärfilter und zwei
Entnahmesonden verwenden und die Rauchgase durch die eine
Einheit aus Sonde plus Filter entnehmen, während der andere
Filter gereinigt wird. Der Analysator kann auch ein anderer
sein als ein Analysator mit Zirkonzelle, und es kann ein
Analysator gewählt werden, der den Gehalt an anderen Gasen
als Sauerstoff mißt.