DE69902464T2

DE69902464T2 - Vorrichtung und verfahren zur abgasemissionenmessung

Info

Publication number: DE69902464T2
Application number: DE69902464T
Authority: DE
Inventors: Hiss, Iii; Harvey Patashnick
Original assignee: Rupprecht and Patashnick Co Inc
Current assignee: Thermo Environmental Instruments Inc
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2019-05-13
Also published as: EP1078230A1; US5970781A; DE69902464D1; JP3395079B2; EP1078230B1; WO1999058936A1; JP2002514745A

Description

ERFINDUNGSGEBIET

Vorliegende Erfindung betrifft allgemein Messinstrumente für die Teilchenmasse, insbesondere solche Instrumente, die zum Sammeln und Messen von Teilchen eines in einem Kamin oder einer anderen Abgasleitung strömenden Abgases einer stationären Quelle benutzt werden.

STAND DER TECHNIK

Die Messung von Teilchen eines in einem Kamin oder einer anderen Abgasleitung von solchen stationären Quellen wie Kohle verbrennenden Anlagen, Abfallverbrennungsöfen, Veraschungsöfen vom Typ gefährlichen Abfalls, Betonbetrieben, Papier/Pulpe verarbeitende Anlagen und dergl. strömenden Abgases ist aufgrund der Beziehung zwischen den Teilchen und nachteiligem gesundheitlichen Wirkungen wichtig. Die aus einem Kamin einer derartigen industriellen Quelle austretenden Teilchen gelangen in die Atmosphäre, wo sie von Menschen eingeatmet werden. Es ist bekannt, dass suspendierte Teilchen die verschiedensten nachteiligen gesundheitlichen Wirkungen beim Einatmen hervorbringen. Infolgedessen ist die Überwachung der Teilchenmasse und/oder - konzentration des Abgases in einem Kamin aus Gesundheitsgründen wichtig.
Ein Kamin verlassende Teilchen setzen sich aus vielen regulierten Substanzen zusammen. Die Messung der Teilchenmasse kann auch als Ersatzmessung dieser anderen regulierten Substanzen angewandt werden.
Demgemäß erfordern Durchführungsbehörden rund um die Welt die kontinuierliche Messung von Teilchenemissionen aus Kaminen. Ein Nachteil sämtlicher vorliegender kontinuierlicher Monitoren für Kaminteilchen - Lichtdurchlässigkeit, Reibungselektrizität, akustische und β-Dämpfung- ist, dass sie nicht direkt die Teilchen abwiegen und unter Anwendung manueller Massenmessungen von Zeit zu Zeit geeicht werden müssen.
Manuelle Messverfahren zeichnen sich durch die Verwendung eines Filtermediums zum Auffangen von Teilchen während der Messung des Gesamtvolumens des Abgases aus, das bei der Kamintemperatur durch das Medium innerhalb eines Zeitabschnitts abfiltriert wurde. Es stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung, um die Strömungsrate durch den Filter innerhalb einer Zeit und damit das Volumen der Gasprobe unzweideutig zu bestimmen. Jedoch enthält das Abgas oftmals Wasser, welches zum Filtermedium eine nicht von Teilchen stammende Masse hinzufügt. Um die Filtermasse genau wiederzugeben, muss unkombiniertes Wasser entfernt werden.
Infolgedessen ist das in den USA geläufige Bezugsverfahren (Verfahren 17) dasjenige der Umweltschutzbehörde (Environmental Protection Agency = EPA), das ein manuelles Verfahren ist, welches die Entfernung von unkombiniertem Wasser vor und nach der Teilchenabscheidung erfordert. Das manuelle Verfahren besteht aus: (1) Gleichgewichtseinstellung bzw. Abgleich des Filters unter einem zuvor festgelegten Temperaturbereich und zuvor festgelegten Feuchtigkeitsbedingungen; (2) ein Abwiegen des Filters vor der Abscheidung; (3) das Anbringen des Filters im manuellen Probenehmer und der Erhalt einer repräsentativen Abgasprobe aus dem Kamininnern; (4) die Entfernung des Filters aus dem Kamin und dem Probenehmer sowie die Reinigung der Düse und des Gehäuses (sämtliche Teilchen an den Wänden der Düse und des Filtergehäuses, welche zum Filtermedium führen, müssen als Teil der Probe gesammelt werden) nach der Abscheidung (5); einer Konditionierung nach der Abscheidung unter den gleichen Gleichgewichtsbedingungen für den Filter, wie bei der Vorkonditionierung durchgeführt (dieses Verfahren entfernt unkombiniertes Wasser aus der Probe und dem Filtermedium); und schließlich (6) ein Abwiegen des Filters nach der Abscheidung, um die auf dem Filtermedium abgeschiedene Masse zu bestimmen. Die Stufen (1), (2), (5) und (6) werden normalerweise in der kontrollierten Umgebung eines von dem Kamin entfernten Laboratoriums durchgeführt. Aufgrund der erforderlichen Handhabung des Filters und der Vorrichtung enthält dieses manuelle Messverfahren viele Gelegenheiten für einen Messfehler. Es ist auch sehr arbeitsintensiv, ermüdend und kostspielig. Das Verfahren stellt lediglich eine mittlere Teilchenkonzentration für den Probezeitraum zur Verfügung und erfordert zum Erhalt wiederholbarer Ergebnisse eine große Sorgfalt aufgrund der vielen inhärenten Fehlerquellen, wie z. Bsp. der Handhabung des Filters, des Transports, der Konditionierung und des Abwiegens. Ein anderer Nachteil ist, dass eine brauchbare Information über den zeitlichen Werdegang, welche Übergangsvorgänge und Schichtenbildung im Kamin beschreibt, verloren ist. Eine leichtere, schnellere, besser wiederholbare Technik würde auch genauere und häufige Eichungen der vorhandenen direkten kontinuierlichen Emmissionsmonitoren ermöglichen.
Ein Bedürfnis besteht somit für ein Instrument zur Messung der Teilchenmasse, welches viele der Fehlerquellen, die mit einer manuellen Probenentnahme verbunden sind, verringert und repräsentativere Daten leichter, schneller und mit erhöhter Genauigkeit zur Verfügung stellt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Dieses Bedürfnis wird befriedigt, Mängel der vorhandenen Technik werden überwunden, und zusätzliche Vorteile werden realisiert gemäß den Prinzipien vorliegender Erfindung durch Bereitstellung eines Instruments zur Massenmessung im Kamin, welches die Teilchenmasse eines Abgases genau direkt und in nahezu Echtzeit misst. Ferner scheidet die Gleichgewichtseinstellung des Teilchenabscheiders im Kamin die Notwendigkeit einer Laborarbeit vor und nach dem Messen aus.
Gemäß einem ersten Aspekt vorliegender Erfindung umfasst die Vorrichtung zur direkten Messung der Teilchenmasse eines in einem Kamin strömenden Abgases eine Messvorrichtung für träge Masse. Diese Vorrichtung umfasst einen Messwertumformer für Masse, einen mit dem Messwertumformer für Masse verbundenen Teilchenabscheider und ein Einlassrohr zum Richten gemessenen Gases zum Abscheider. Eine Tragekonstruktion hält die Massenmessvorrichtung innerhalb des Kamins, wobei das Einlassrohr so ausgerichtet ist, dass das in dem Kamin strömende Abgas gemessen wird. Demgemäß tritt das gemessene Abgas in das Rohr ein und wird zum Abscheider geleitet. Eine Zufuhrleitung für konditioniertes Gas führt dem Abscheider konditioniertes Gas selektiv zu, während die Massenmessvorrichtung innerhalb des Kamins gehalten wird. Das konditionierte Gas kann vorteilhafterweise zum Abgleichen, Konditionieren und/oder Reinigen des Abscheiders vor, nach der Messung und/oder zwischen den Zeiträumen der Messung benutzt werden.
Eine Temperatursteuereinrichtung kann mit der Zufuhrleitung zur Temperatursteuerung des konditionierten Gases verbunden sein. Die Temperatursteuervorrichtung kann benutzt werden, um das konditionierte Gas dem Teilchenabscheider bei der im wesentlichen gleichen Temperatur wie das Abgas oder bei einer anderen eingestellten Temperatur zuzuführen. Bei einer Ausführungsform umfasst die Temperatursteuervorrichtung einen Wärmeaustauscher zur Aufrechterhaltung des konditionierten Gases bei der im wesentlichen gleichen Temperatur, wie sie das als Probe entnommene Abgas aufweist, oder bei einer anders eingestellten Temperatur. Ein Abschnitt der Zufuhrleitung oberhalb des Wärmeaustauschers kann erwärmt werden, um das in den Wärmeaustauscher eintretende konditionierte Gas vorzuwärmen.
Das konditionierte Gas umfasst vorzugsweise ein getrocknetes, sauberes, vorgewärmtes Gas. Zusätzlich zur Konditionierung des Abscheiders kann das konditinierte Gas verwendet werden, um zu verhindern, dass das Abgas den Abscheider erreicht, und/oder um als Probe entnommenes Abgas selektiv zu verdünnen. Die Zufuhrleitung für das konditionierte Gas umfasst vorzugsweise eine Pumpe, einen Strömungsregler, einen Filter, einen Gastrockner, ein Verteilerventil und einen Wärmeaustauscher.
Gemäß einem weiteren Aspekt vorliegender Erfindung ermöglicht ein Regler der Vorrichtung zur Messung der Teilchenmasse die Zufuhr des konditionierten Gases zum Abscheider vor einem Zeitraum der Messung, um den Abscheider vorzukonditionieren und nach dem Zeitraum der Messung, um den Abscheider und die abgeschiedenen Teilchen nachzukonditionieren. Für eine unterbrechende Messung des Abgases kann der Regler die Zufuhr des konditionierten Gases zum Abscheider zwischen den Zeiträumen der Messung ermöglichen.
Der Messwertumformer für Masse, der innerhalb des Kamins liegt, kann vorzugsweise ein hohles elastisches, ohne Verklammerung vibrierendes Element umfassen. Der Teilchenabscheider umfasst vorzugsweise ein an einem freien Ende dieses elastischen Elements angebrachten Filter.
Gemäß einem anderen Aspekt vorliegender Erfindung stellt eine mit dem Messwerumformer der Masse verbundene Anzeige- oder andere Abgabevorrichtung eine Anzeige der gesamten Masse und/oder Massenkonzentration der abgeschiedenen Teilchen zur Verfügung, wobei unkombiniertes Wasser wesentlich verringert ist.
Die Tragevorrichtung für die Vorrichtung zum Messen der Teilchenmasse gemäß vorliegender Erfindung kann einen in den Kamin eingefügten ausziehbaren Ausleger umfassen, der die Einrichtung zum Messen der Masse gemäß vorliegender Erfindung, der die Einrichtung zum Messen der Masse an seinem entfernten Ende trägt. Die Einrichtung zum Messen der Masse kann an dem Ausleger drehbar befestigt sein. Eine bevorzugte Befestigunganordnung für den Ausleger ermöglicht, dass die Einrichtung zum Messen der Masse den Kamin durchschreitet, um Abgas an verschiedenen Stellen innerhalb des Kamins zu messen.
Eine Messleitung fördert Gas aus der Nachbarschaft des Abscheiders nach außerhalb des Kamins. Vorzugsweise umfasst die Messleitung einen Kondensator, einen erwärmten Abschnitt oberhalb des Kondensators und eine Pumpe für verminderten Druck unterhalb des Kondensators.
Gemäß einen noch anderen Aspekt vorliegender Erfindung umfasst eine verbesserte Einrichtung zur Bestimmung der Masse im Kamin, welche die Materialmasse eines in einem Kamin strömenden Abgases bestimmt, einen Messwertumformer der trägen Masse und eine innerhalb des Kamins liegende in situ-Abgleichvorrichtung (equilibrator). Der Messwertumformer im Kamin ist mit einem Materialabscheider zur Messung des Abgases und der Masse abgeschiedenen Materials direkt und in nahezu Echtzeit verbunden.
Die Abgleichvorrichtung im Kamin dieser verbesserten Einrichtung zum Massebestimmung kann den Abscheider im Kamin vor dem Messen abgleichen und gleicht den Abscheider und das abgeschiedene Material im Kamin nach dem Messen ab. Vorzugsweise umfasst die Abgleichvorrichtung im Kamin eine Zufuhrleitung zur selektiven Zufuhr von konditioniertem Gas zum Abscheider innerhalb des Kamins. Das konditionierte Gas kann getrocknetes reines Gas mit einer Temperatur umfassen, welche im wesentlichen der Temperatur des gemessenen Abgases gleich ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine in situ-Abgleichvorrichtung zum Abgleichen eines Materialabscheiders innerhalb eines Kamins in ein Massenmesssystem einbezogen. Die in situ-Abgleichvorrichtung kann eine Zufuhrleitung zur selektiven Zufuhr von konditioniertem Gas zum Abscheider innerhalb des Kamins umfassen, um den Abscheider in situ abzugleichen. Das konditionierte Gas kann getrocknetes, reines Gas umfassen, das bei einer eingestellten Temperatur und auf eine Weise zugeführt wird, welche verhindert, dass Abgas den Abscheider erreicht.
Die Massenmesseinrichtung gemäß vorliegender Erfindung benutzt vorzugsweise ein kurzes, gerades Einlassrohr, um das Abgas isokinetisch zu messen und das gemessene Abgas zum Teilchenabscheider zu transportieren.
Nach dem Messen und dem Nachkonditionieren in situ kann die Massenmesseinrichtung aus dem Kamin entfernt und mit Strömung durch das System stabilisiert werden, das Einlassrohr kann abgebürstet werden. Alle an der Einlasswand abgeschiedenen Teilchen werden hierbei abgelöst und unmittelbar zur Hinzufügung zur Massenmessung abgewogen, welche während des Messens im Kamin vorgesehen ist. Einlassverluste werden somit rückgewonnen und an Ort und Stelle unter Verwendung des gleichen Messinstruments für die träge Masse abgewogen.
Vorliegende Erfindung zieht auch ein Verfahren zum Messen der Masse von Material in einem durch einen Kamin fließenden Abgas in Betracht. Dieses Verfahren umfasst: das Unterbringen eines Materialabscheiders im Kamin; das Abgleichen des Abscheiders innerhalb des Kamins, um einen vorkonditionierten Abscheider bereitzustellen; das Messen des in dem Kamin strömenden Abgases; Sammeln von Material vom gemessenen Abgas auf dem vorkonditionierten Abscheider innerhalb des Kamins; Abgleichen des Abscheiders und abgeschiedenen Materials innerhalb des Kamins, um einen nachkonditionierten Abscheider und nachkonditioniertes abgeschiedenes Material bereitzustellen; und Messen der Massenveränderung des nachkonditionierten Abscheiders und abgeschiedenen Materials bezüglich des vorkonditionierten Abscheiders. Das Abgleichen bringt vorzugsweise das Richten von trockenem, reinem, erwärmtem Gas auf den Abscheider mit sich, während das Messen vorzugsweise die Bestimmung der Massenerhöhung mit einem Messinstrument für die träge Masse umfasst. Das Verfahren kann auch umfassen: das Richten des gemessenen Abgases auf den vorkonditionierten Abscheider mit einem Einlassrohr; nach dem Messen das Abbürsten des inneren des Einlassrohrs, um jegliches zusätzliches Material zu sammeln, welches am Innern abgelagert sein kann; und Messen der Masse des zusätzlichen Materials mit dem gleichen Messinstrument für die träge Masse.
Das Messinstrument für die Masse und die Methodik vorliegender Erfindung misst direkt Konzentrationen der Teilchenmasse des Abgases in einem Kamin in nahezu Echtzeit. Dieses Instrument kann benutzt werden, um einen dem EPA- Verfahren 17 äquivalenten Test sowie eine kontinuierliche Kurzzeitmessung durchzuführen. Ferner stellt die Einrichtung gemäß vorliegender Erfindung eine brauchbare Information über das Anlageverfahren, wie z. Bsp. Übergangskonzentrationen der Teilchenmasse während angestiegener Belastungen, die Schichtung in Kaminen und die Wirksamkeiten der Steuervorrichtung zur Verfügung. Eine andere wertvolle Verwendung für das Instruments gemäß vorliegender Erfindung ist die Eichung von vorhandenen kontinuierlichen Emissionsmonitoren wie z. Bsp. solchen für Lichtundurchlässigkeit, Reibungselektrizität, akustische und β- Dämpfung, welche im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung keine direkte Beziehung zur Teilchenmasse besitzen. Vorliegende Erfindung schließt ferner die Notwendigkeit aus, die Probe in ein Labor zum Konditionieren und Abwiegen zu transportieren. Der Betrieb des erfindungsgemäßen Instruments verringert somit Testfehler und stellt ein genaues und wiederholbares Testprotokoll zur Verfügung. Viele dieser Vorteile können auch bei Anwendungen, die sich von Kaminmonitoren unterscheiden, verwirklicht werden, indem man eine in situ-Abgleichvorrichtung in eine Messeinrichtung für Masse zum Abgleichen eines Teilchenabscheiders innerhalb der Einrichtung einbezieht. Die in situ-Abgleichvorrichtung kann den Abscheider vor- und/oder nachkonditionieren und den Abscheider allein oder den Abscheider und die abgeschiedenen Teilchen abgleichen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden offensichtlicher bei Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen, wenn diese im Zusammenhang mit den folgenden Zeichnungen gelesen wird, in denen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Messeinrichtung für die Teilchenmasse gemäß vorliegender Erfindung ist, wie sie zur Bestimmung der Masse von Teilchen eines innerhalb eines Kamins strömenden Abgases benutzt werden kann;
Fig. 2 eine graphische Darstellung von Ablesungen der gesamten Masse und Massenkonzentration von einem Messinstrument für Teilchenmasse in einem Kamin gemäß vorliegender Erfindung während den Zeiträumen eines Vorkonditionierens in situ, kontinuierlichen Messens und Nachkonditionierens in situ ist;
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung der von einem Instrument wie dem in Fig. 1 dargestellten während mehrerer Abbürstungen des Innerns eines Einlassrohrs des Instruments gelieferten Ablesungen der Gesamtmasse; und
Fig. 4 zeigt eine graphische Darstellung einer Konditionierung im Kamin zwischen Zeiträumen mit Unterbrechungen beim Messen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Ein Teilchenmasse-Messinstrument 10 zum Messen der Teilchenmasse in einem Abgas 12, das innerhalb eines Kamins 14 in Übereinstimmung mit den Prinzipien vorliegender Erfindung strömt, ist in Fig. 1 gezeigt. Dieses Instrument misst direkt die Teilchenmasse on line in nahezu Echtzeit mit der Maßgabe einer Konditionierung des Teilchenabscheiders im Kamin, wie im folgenden näher beschrieben wird.
Das Massen-Messinstrument 10 umfasst eine Massenmessungsvorrichtung oder Sonde 16, die innerhalb des Kamins 14 am Ende eines ausziehbaren Auslegers 18 oder eine andere Stützstruktur gehalten wird. Die Massen- Messvorrichtung 16 ist über die pneumatischen Leitungen 20,22 und die elektrische Signalleitung 24 an eine Steuereinrichtung 26 angeschlossen. Die pneumatischen Leitungen und die elektrische Signalleitung erstrecken sich entlang des Auslegers und durch diesen. Vorteilhafterweise können die pneumatischen Leitungen 20 und 22 steuerbar erwärmt werden, und zwar insgesamt oder teilweise, wie im folgenden näher beschrieben wird. Die Steuereinrichtung 26 kann in Nähe des Auslegers oder von diesen entfernt liegen.
Das Massen-Messinstrument 10 soll beim Messen der Teilchenmasse in einem Abgas 12, das in einem Kamin 14 strömt, verwendet werden. Der Begriff "Kamin" wird im vorliegenden in einem weiten Sinn gebraucht, um jeglichen Durchgang, durch den mit Teilchen beladenes Gas strömt, zu bedeuten. Der Begriff "Abgas" wird im vorliegenden benutzt, um irgend ein mit Teilchen beladenes Gas zu bezeichnen. Die Erfindung ist auf jegliche Anlage anwendbar, welche mit Teilchen beladenes Gas ausstößt. Derartige Anlagen werden bisweilen in dieser Industrie als "stationäre Quellen" bezeichnet und umfassen, ohne jedoch hierauf begrenzt zu sein: Kohle verbrennende Anlagen, Abfallverbrennungsöfen, Verbrennungsöfen vom Typ gefährlichen Abfalls, Zementanlagen, Papier/Pulpe verarbeitende Anlagen, Kesselabgas und Rauchkamine.
Wie in Fig. 1 gezeigt, kann die Wand des Kamins 14 typischerweise eine durch einen äußeren Flansch 30 umschriebene Öffnung 28 umfassen. Gemäß einer Ausführungsform vorliegender Erfindung sind an einer Außenfläche des Flansch 30 eine Gleitverbindung 32 und ein Lagergehäuse 34 angebracht. Die Öffnung 28, Gleitverbindung 32 und das Lagergehäuse 34 umschreiben einen inneren Durchgang, durch den die Messvorrichtung 16 und der Ausleger 18 in das Kamin eingefügt werden können. Die Vorrichtung 16 und der Ausleger 18 besitzen einen Außendurchmesser, der etwas geringer als derjenige der Öffnung 28 ist. Die Vorrichtung 16 ist am Ende des Auslegers 18 durch eine Drehverbindung oder ein Drehgelenk 36 angebracht. Diese Verbindung ermöglicht, dass die Vorrichtung 16 koaxial mit dem Ausleger 18 zum Zugang in den Kamin 14 durch die Öffnung 28 ausgerichtet wird. Nach dem Einführen wird die Massen-Messvorrichtung 16 um die Verbindung 36 in eine, wie in Fig. 1 gezeigte Richtung gedreht, welche das Messen des Abgases 12 erleichtert. Nach Abschluss des Messens kann die Vorrichtung 16 zurück in ihre mit dem Ausleger 18 koaxiale Ausrichtung gedreht werden, für ein leichtes Zurückziehen aus dem Kamin 14 durch die Öffnung 28. Um die Vorrichtung 16 mit dem sich drehenden Träger und der Drehbewegung auszustatten, können verschiedene herkömmliche Mechanismen angewandt werden, wie der Fachmann auf diesem Gebiet leicht erkennt.
Während die Öffnung 28 einen Zugang ins Innere des Kamins 14 ermöglicht, erlauben die Gleitverbindung 32 und das Lagergehäuse 34, dass der Ausleger 18 und die hieran befestigte Massen-Messvorrichtung 16 verschoben werden, um das Innere des Kamins zu durchqueren, wie unter verschiedenen Messvorschriften erforderlich oder erwünscht sein kann. Eine Schnelllöseklammer (nicht gezeigt) kann zur vorübergehenden Befestigung des gleitbaren Auslegers 18 an Ort und Stelle benutzt werden, wenn die Messvorrichtung 16 innerhalb des Kamins 14 auf eine erwünschte kreuzweise Lage eingestellt ist. Der Ausleger 18 ist vorzugsweise auf eine maximal gewünschte Querlänge ausziehbar und zur Anpassung an verschiedene Feldbedingungen und zur Transporterleichterung zusammenschiebbar.
Die Vorrichtung zum Messen der trägen Masse 16 umfasst einen Messwertumformer für Masse 38, der mit einem Teilchenabscheider 40 verbunden ist, sowie ein Einlassrohr 42 zum Leiten gemessenen Abgases 12 zum Teilchenabscheider 40. Obgleich die Komponenten der Massen-Messvorrichtung 16 verschiedene Formen annehmen können, ist der Messwertumformer für Masse 38 vorzugsweise ein Messwertumformer für träge Masse, welcher ein direktes Maß für die am Abscheider 40 gesammelten Masse der Teilchen in nahezu Echtzeit liefert. Der Messwertumformer 38 kann vorteilhafterweise die Form eines hohlen elastischen, in einer klammerfreien Art schwingenden Elements annehmen, wie weiter unten vollständiger beschrieben. Der Abscheider 40 umfasst vorzugsweise einen am Messwertumformer 38 angebrachten Filter. Eine Aufprallplatte oder ein anderer Teilchenabscheider kann auch benutzt werden, um Teilchen aus dem gemessenen Abgas aufzufangen. Das Einlassrohr 42 ist vorzugsweise kurz und gerade, um Einlassverluste auf ein Minimum herabzusetzen.
Die Massen-Messvorrichtung 16 kann benutzt werden, um die Teilchenmasse-Gesamtpegel zu messen, oder in Verbindung mit einem Zyklon oder einer anderen Vorrichtung (nicht gezeigt), welche Teilchen auf Grundlage des aerodynamischen Durchmessers trennt, die oberhalb des Einlassrohrs 42 liegen, um die Teilchenmassepegel PM&sub1;&sub0; oder PM2,5 zu messen, wie gut bekannt ist. Auf ähnliche Weise kann die Vorrichtung 16 mit einem Temperatursensor 44 und einem Drucksensor 45, wie z. Bsp. Staudüsen, ausgestattet sein, um eine isokinetische Messung am Eingang des Einlassrohrs 42 zu erleichtern und aufrechtzuerhalten, wie es gut bekannt und speziell durch das EPA-Verfahren 17 - Determination of Particulate Emmissions From Stationary Sources [Instack Filtration Method) (Bestimmung von Teilchenemissionen aus stationären Quellen (Filtrationsmethode im Kamin)], Seiten 17-1 bis 17-8, Rev. 1, August 1985 gelehrt wird; diese Druckschrift wird in ihrer Gesamtheit in vorliegende Beschreibung einbezogen. Obgleich derzeit bevorzugt, wird eine isokinetische Messung nicht notwendig beim Messen kleiner Teilchen.
Der Teilchenabscheider 40 liegt vorzugsweise in Nähe des Ausgangs des Einlassrohrs 42, um Transportverluste zu minimieren und die Integrität der Probe zu gewährleisten. Der Abscheider 40 umfasst vorzugsweise eine austauschbare Filterpatrone, welche am freien Ende des bevorzugten Messwertumwandlers angebracht ist - ein hohles elastisches Element, das auf eine klammerfreie Art und Weise zum Vibrieren gebracht wird. Die Konstruktion und der Betrieb eines Messinstruments für träge Masse unter Verwendung eines derartigen vibrierenden hohlen elastischen Elements ist in Einzelheiten in den auf übliche Weise abgetretenen U.S.-Patenten 3.926.271 und 4.391.338 und in der Japanischen Patentveröffentlichung JP 2-324364 beschrieben; diese Patente und die Japanische Patentveröffentlichung sind in ihrer Gesamtheit in vorliegende Beschreibung einbezogen; es ist im folgenden kurz beschrieben.
Der Messwertumformer für träge Masse 38 ist vorzugsweise ein hohles Rohr, das an einem Ende befestigt, und am anderen Ende zum Vibrieren frei ist. Eine austauschbare Filterpatrone wird über der Spitze am freien Ende angebracht. Dieses einseitig eingespannte elastische Element vibriert bei genau seiner natürlichen Frequenz. Eine elektronische Steuerschaltung 46 tastet seine Vibrierung ab und fügt durch positive Rückkopplung ausreichende Energie dem System bei, um Verluste zu überwinden. Eine automatische Steuerschaltung (nicht gezeigt) hält die Vibration während der Messung aufrecht. Ein genauer elektronischer Zähler 46 misst die Frequenz, welche eine direkte Beziehung zur Masse aufweist.
Das elastische Element ist ein mechanischer Oszillator mit einem hohen Qualitätsfaktor, dessen Frequenz mit zwei Parametern, der Rückstellkraft- Konstante, K, und der Masse, m, beschrieben werden kann, welche aus der Masse des Filters, mf, der wirksamen Masse des elastischen Elements, mo, und der Filterbeladung Am beschrieben werden kann.
m = mf + mo + Δm (1)
Das Verhältnis zwischen diesen Mengen ist durch die einfache harmonische Oszillatorgleichung gegeben:
4Π2f2 = K/m (2)
oder
f2 = Ko/m mit Ko = K/4 Π2 (3)

Eichverfahren

Wenn eine bekannte Masse Δm (gravimetisch bestimmt) auf den Filter gebracht wird, kann Ko aus den Frequenzen f&sub1; und f&sub2; bestimmt werden, wobei f&sub1; die Frequenz ohne Δm und f&sub2; die Frequenz nach Beladen mit Δm ist.
f12 = Ko/(mf + mo) (4)
f12 = K2/(mf + mo + Δm) (5)
Aus diesen beiden Gleichungen kann Ko für eine spezielle Vorrichtung berechnet werden:
Ko = Δm/(1f22 - 1/f12) (6)
Das elastische Element ist aus nicht-ermüdendem inerten Material hergestellt und behält seine Eichung unbegrenzt bei.

Massemessungen

Wenn Ko für ein spezielles elastisches Element bestimmt ist, kann dieser Wert für Massemessungen benutzt werden.
Wenn das Element bei der Frequenz fa vibriert und die Frequenz fb nach der Aufnahme einer unbekannten Masse Δm' zeigt, kann diese Massenaufnahme als eine Funktion von fa, fb und Ko erhalten werden. Sie ist:
fa2 = Ko/m (7)
fb2 = Ko/(m + Δm') (8)
worin m die Gesamtmasse des Systems vor der Massenaufnahme ist. Die Eliminierung von m führt zur fundamentalen Gleichung für die Massenaufnahme
Δm' = Ko(1/fb2 - 1/fa2) (9)
Es sei vermerkt, dass die Ausgangsfrequenz, fa, zu irgend einer willkürlichen Zeit definiert werden kann, und eine Messung der Masse nicht von der Kenntnis der vorherigen Beladung des Filters abhängt. Das Verfolgen der Frequenz mit der Zeit führt zur Massenrate, und bei Kombination mit der gemessenen Strömungsrate durch den Filter wird die Massenkonzentration erhalten. Ein derartiges Verfolgen und derartige Berechnungen können leicht auf bekannte Weise durch einen Computer/Regler oder Prozessor 48 in einer Regeleinrichtung 26 erreicht werden. Eine Tastatur 50 und ein Display 52 oder andere Eingabe-/Abgabevorrichtungen können mit dem Regler 48 verbunden sein, um eine Bedienungsschnittstelle hiermit zu erleichtern und durch ein Instrument 10 gelieferte Massenablesungen anzugeben.
Um auf Fig. 1 zurückzukommen: die Messleitung 20 verbindet den Messwertumformer der Masse 38, z. Bsp. das beschriebene hohle elastische Element, mit einem außerhalb des Kamins 14 gelegenen Kondensator 54. Zumindest ein Teil der Messleitung 20 wird vorzugsweise erwärmt, um hierin eine Kondensation von Feuchtigkeit zu verhindern. Der Kondensator 44, gegebenenfalls zusammen mit dem Trocknungsmittel 56, dienen zur Entfernung von Feuchtigkeit und trocknen sorgfältig das gemessene Gas, bevor es durch einen zusätzlichen wahlweisen Filter 58, den Massenströmungsregler 60 geht, und es wird durch die Pumpe 62 unter vermindertem Druck (z. Bsp. durch eine Vakuumpumpe) abgesaugt.
Im Betrieb tritt das Abgas 12 in das Einlassrohr 42 ein und strömt direkt hier durch zum Abscheider 40, der an dem vibrierenden Element oder einem anderen Messwertumwandler der Masse angebracht ist. Die Teilchen im gemessenen Abgas können durch den Abscheider 40 bei Kamintemperatur, wie in dem EPA-Verfhren 17 beschrieben, gesammelt werden. Das gemessene Gas verläuft durch die erwärmte Messleitung 20 im Ausleger 18 zum Kondensator 44 und sodann durch die restlichen Elemente der Messstraße. Auf diese Weise können direkte Messungen der Masse von am Abscheider 40 abgeschiedenen Teilchen in nahezu Echtzeit an Ort und Stelle erhalten werden.
Das EPA-Verfahren 17 erfordert die Entfernung von unkombiniertem Wasser aus einer gesammelten Probe. Vorliegende Erfindung sieht eine Reinigung derartigen unkombinierten Wassers im Kamin vor sowie ein Abgleichen des Abscheiders vor und nach dem Messen. Das Abgleichen oder Ausbalancieren umfasst das Erreichen einer stabilen, reproduzierbaren thermodynamischen Bedingung für den Abscheider vor und/oder nach dem Messen. Es kann auch ein Konditionieren des Kollektors zwischen unterbrechenden Messperioden bewirkt werden.
Gemäß diesem Merkmal vorliegender Erfindung erstreckt sich durch den Ausleger 18 eine Leitung für konditoniertes Gas 22 und verbindet sich mit dem Einlassrohr 42 um konditioniertes Gas selektiv zum Abscheider 40 zu liefern. Das konditionierte Gas umfasst vorzugsweise ein durch die Pumpe 66 durch einen Filter 68, Strömungsregler 70, Gastrockner 72 und Verteilerventil 74 der Leitung 22 zugeführtes trockenes reines Gas. Die Komponenten dieser Straße für konditioniertes Gas können herkömmliche Elemente vom gebrauchsfertigen Typ sein. Derartige Elemente befinden sich vorzugsweise in der Regeleinrichtung 26 außerhalb des Kamins 14.
Auch ist mit der Leitung 22 für konditioniertes Gas ein Wärmeaustauscher 76 oder ein anderer Regler der Temperatur des konditionierten Gases verbunden. Wie in Fig. 1 gezeigt, liegt der Wärmeaustauscher 76 vorzugsweise innerhalb des Kamins 14, um auf herkömmliche Weise zu gewährleisten, dass der konditionierte Gasstrom sich bei der Temperatur des Abgases befindet. Der Wärmeaustauscher kann entweder aktiv, passiv oder eine Kombination von beiden sein. Der Temperatursensor 44 kann für eine derartige aktive Regulierung benutzt werden. Der Wärmeaustauscher kann verschiedene bekannte Formen aufweisen. Ein Abschnitt der Leitung 22 für konditioniertes Gas oberhalb des Wärmeaustauschers 76 kann gegebenenfalls erwärmt werden, um das in den Austauscher eintretende Gas vorzuwärmen.
Gegebenenfalls können der Wärmeaustauscher 76 oder andere Temperaturregler zur Einstellung der Temperatur des konditionierten Gases auf eine beliebig festgelegte Temperatur benutzt werden, beispielsweise auf eine Temperatur, welche höher als diejenige des Abgases ist.
Der Strömungsregler 70 reguliert die Strömungsrate des konditionierten Gases, während der Filter 68 und Gastrockner 72 dazu dienen, zu gewährleisten, dass das konditionierte Gas sauber und trocken ist. Das Verteilventil 74 dient dazu, die Zufuhr von konditioniertem Gas zur Leitung 22 schnell ein- und abzustellen. Wenn es nicht in Gebrauch ist, wird das konditionierte Gas durch das Verteilventil 74 abgesaugt. Die Aktivierung und der Betrieb der Komponenten der Straße für das konditionierte Gas sowie der Komponenten der Messstraße können alle durch den Regler 48 auf bekannte Art und Weise reguliert werden.
Das konditionierte Gas kann vorteilhafterweise mit einer Strömungsrate bereitgestellt werden, welche größer als diejenige des gemessenen Abgases ist, so dass, wenn der Abscheider 40 zu konditionieren, abzugleichen und/oder durch das konditionierte Gas zu reinigen ist, vermieden wird, dass Abgas den Abscheider erreicht, d. h., ein Rückfluss des konditionierten Gases in Richtung Eingang des Einlassrohrs 42 infolge seiner höheren Strömungsrate blockiert den Eintritt von Abgas in das Rohr 42 wirksam.
Es kann aber auch die Strömung entlang der Messleitung 20 reguliert werden, um das gemessene Abgas mit konditioniertem Gas wirksam zu verdünnen. Dieser Weg kann beschritten werden, um die Betriebszeit des Abscheiders zu verlängern oder um die Menge von Feuchtigkeit, welche den Abscheider erreicht, zu verringern, um die Fähigkeit des Abscheiders, Teilchen zu sammeln, zu erhöhen, oder eine Nachkonditionierungszeit zu verringern.
Wenn die Strömungsrate des konditionierten Gases derart ist, dass ein Messen des Abgases verhindert wird, kann das konditionierte Gas zum Abgleichen des Abscheiders 40 in situ benutzt werden. Ein derartiges Abgleichen oder Ausbalancieren kann angewandt werden, um den Abscheider vor dem Messen vorzukonditionieren und den Abscheider und gesammelte Teilchen nach dem Messen nachzukonditionieren, was zu Ergebnissen führt, die direkt dem EPA- Verfahren 17 vergleichbar sind, während die Schwierigkeiten und Verzögerungen, die mit einem Abgleichen im Labor verbunden sind, vermieden werden. Eine derartige Abscheiderkonditionierung kann auch zwischen den Zeiträumen eines diskontinuierlichen Messens bewirkt werden, wodurch die zur Verfügung stehende Betriebszeit des Abscheiders verlängert wird.
Die Leitung für das konditionierte Gas kann für eine konstante stabile Strömungsrate und eine konstante Temperatur am Abscheider während des Konditionierens und Messens vorgesehen werden. Ein Konditionieren in situ stört infolgedessen den Zustand der Kombination Abscheider-Messerwertumwandler der Masse nicht. Das Messinstrument für die Teilchenmasse im Kamin gemäß vorliegender Erfindung kann auf verschiedene Arten betrieben werden: kontiniuerliche Messungen an einem einzigen Punkt, zeitlich abgestimmte Quermessungen an mehrfachen Punkten oder zeitlich verteiltes (diskontinuierliches) Messen, wie z. Bsp. für die Eichung von indirekten kontinuierlichen Emissionsmonitoren. Ein kontinuierliches nicht-unterbrochenes Messen wird bei verhältnismäßig kurz dauernden Tests angewandt, mit der Größenordnung weniger Stunden, ähnlich dem EPA-Verfahren 17. Weil die Lebensdauer des Abscheiders eine Funktion der Teilchenart sowie der Konzentration ist, können Testdauern in der Größenordnung von Tagen möglich sein.
Die Lebensdauer des Abscheiders kann verlängert werden, indem man lediglich einen Teil der Zeit misst. Dieses Verfahren des "zeitlich verteilten Messens" verlängert die Zeit zwischen den Veränderungen des Abscheiders und kann zum Eichen vorliegender kontinuierlicher Monitoren auf regelmäßiger Grundlage angewandt werden. Beispielsweise ermöglicht ein Schema, bei dem ein Messen durch das Instrument 10 für eine kurze Zeit jede Stunde auftritt und mit Ablesungen der Lichtundurchlässigkeit, welche durch einen getrennten kontinuierlichen Emissionsmonitor während dieses gleichen Zeitraums vorgenommen wurden, verglichen wird, das konstante Aktualisieren der kontinuierlichen Abgleichung des Monitors. Eine typische Folge des Betriebs für das Messinstrument der Teilchenmasse 10 gemäß vorliegender Erfindung wird nun beschrieben. Anfänglich wird das ganze Instrument auf Undichtigkeiten geprüft und sodann wird in der Massen-Messvorrichtung 16 der Abscheider 40 eingebracht. Sodann wird die am Ende des Auslegers 18 koaxial ausgefluchtete Vorrichtung 16 durch die Zugangsöffnung 28 in den Kamin 14 eingefügt und sodann in ihre Messposition gedreht, wobei die Leitung 22 für konditioniertes Gas aktiviert wird. Die Strömungsrate des konditionierten Gases in das Einlassrohr 42 verhindert, dass Abgas 12 den Abscheider 40 erreicht, und erlaubt ein Vorkonditionieren dieses Abscheiders innerhalb dieses Kamins. Man lässt sich das Instrument stabilisieren, d. h., die Temperatur des konditionierten Gases steigt infolge des Wärmeaustauschers oder eines anderen Temperaturreglers auf diejenige des Abgases an. Wie in Fig. 2 gezeigt, bildet dieses Vorkonditionieren eine Null-Basislinie für künftige Massenablesungen.
Nachdem der Abscheider vorkonditioniert wurde, kann das Messen durch Betätigen des Verteilventils 74 beginnen, um die Zufuhr von konditioniertem Gas zum Abscheider 40 abzusperren. Die Messleitung 20 zieht nun durch das Einlassrohr 42 Abgas zur Abscheidung von Teilchen am Abscheider 40 hinein. Wie in Fig. 2 gezeigt, kann während des Messens die Gesamtmasse und/oder -massenkonzentration des Abgases direkt bestimmt und auf bekannte Weise durch das Messinstrument für die Teilchenmasse angegeben werden. Am Abschluss der Messung wird das Verteilventil 74 abermals betätigt, um das konditionierte Gas dem Einlassrohr 42 zuzuführen. Die höhere Strömungsrate des konditionierten Gases verhindert wieder, dass Abgas den Abscheider erreicht. Das trockene, reine, erwärmte konditionierte Gas entfernt unkombiniertes Wasser und dient zur Nachkonditionierung des Abscheiders und gesammelter Teilchen, wie in Fig. 2 veranschaulicht.
Nach der Nachkonditionierung wird die Vorrichtung 16 aus dem Kamin 14 durch die Zugangsöffnung 28 abgezogen, die Leitung 22 für konditioniertes Gas wird deaktiviert, und die Vorrichtung 16 wird vorzugsweise außerhalb des Kamins temperaturstabilisiert, beispielsweise mit einer Isolierabdeckung, um die Vorrichtung 16 im wesentlichen auf der Kamintemperatur zu halten. Bei noch aktivierter Messleitung 20 kann das Innere des Einlassrohrs 42 mehrere Male abgebürstet werden, um unter Verwendung des gleichen Messinstruments 10 jegliche Teilchen, welche sich an den Innenwänden des Rohrs während des Messens abgesetzt haben, zu sammeln und zu messen. Die vom Abbürsten herrührenden Masseablesungen sind in Fig. 3 veranschaulicht. Die Massenablesung vom Abbürsten kann der während des Messens erhaltenen Massenablesung zugefügt werden, um eine genauere Anzeige der Gesamtmasse der Teilchen im Abgas zu ergeben.
Wie in Fig. 4 veranschaulicht, kann das konditionierte Gas auch vorteilhafterweise verwendet werden, um den Abscheider zwischen den zeitlich aufgeteilten (d. h. absatzweisen) Messperioden zu konditionieren. Der Unterschied in den Ablesungen der Gesamtmasse zwischen aufeinanderfolgenden stabilisierten Konditionierungszeiträumen führt zu einem Maß der Massenerhöhung, die während der Zwischenmesszeiträume auftritt.
Aus der vorherigen Beschreibung ist es für den Fachmann auf diesem Gebiet ohne weiteres offensichtlich, dass ein Messinstrument für die Teilchenmasse im Kamin zur Verfügung gestellt wurde, welches viele der Nachteile gemäß dem Stand der Technik überwindet und zusätzliche Vorteile bereitstellt. Das Bedürfnis für ein Vor- und Nachkonditionieren und Abwiegen eines Teilchenabscheiders in einem Labor wird beseitigt, ebenso wie viele Anlässe für Fehler, welche mit dem Stand der Technik verbunden sind. Die Leitung für konditioniertes Gas des Messinstruments gemäß vorliegender Erfindung ermöglicht eine schnelle, leichte Abgleichung im Kamin sowohl vor als auch nach dem Messen. Die Verwendung eines Messwertumformers der trägen Masse erlaubt eine direkte Massenmessung der gesammelten Teilchen im Betrieb in nahezu Echtzeit. Die Massenablesungen sind an Ort und Stelle direkt erhältlich, was die Notwendigkeit, die Probe zu einem Labor zum Nachkonditionieren und Abwiegen zu transportieren, ausscheidet. Da es Masse in nahezu Echtzeit analysiert, stellt vorliegendes Instrument eine brauchbare Information über das Verfahren in der Anlage bereit, wie z. Bsp. vorübergehende Teilchenmasse-Konzentrationen während angestiegenen Belastungen, Schichtenbildungen in Kaminen und Wirksamkeiten der Steuervorrichtung. Es erleichtert auch die Eichung vorhandener indirekter kontinuierlicher Emissionsmonitoren. Schließlich können jegliche Teilchen, welche sich an der Wand des Einlassrohres während der Messung angesammelt haben, nachfolgend abgelöst, gesammelt und unverzüglich durch das gleiche Instrument abgewogen werden, was zu einem EPA-Verfahren 17 äquivalenten Test führt. Der Betrieb des Instruments gemäß vorliegender Erfindung verringert Testfehler und stellt ein genaues und wiederholbares Testprotokoll bereit. Die in situ-Abgleichvorrichtung und andere Lehren vorliegender Erfindung können auch vorteilhafterweise in Massen-Messvorrichtungen benutzt werden, welche bei Anwendungen verwendet werden, welche über eine Kaminüberwachung hinausgehen.

Claims

1. Vorrichtung (10) zur direkten Bestimmung der Teilchenmasse eines in einem Kamin (14) strömenden Abgases (12) mit

einer Messeinrichtung für träge Masse (16) mit einem Messwertumformer für Masse (38), einem mit dem Messwertumformer verbundenen Teilchenabscheider (40), einem Einlassrohr (42), um eingesammeltes Gas zum Abscheider zu geleiten;

eine Tragekonstruktion (18) zum Halten der Messeinrichtung für träge Masse (16) im Kamin (14), wobei das Einlassrohr (42) so angebracht ist, daß im Kamin strömendes Abgas (12) eingesammet wird, das eingesammelte Abgas in das Rohr eintritt und zum Abscheider geleitet wird; und

einer Versorgungsleitung für konditioniertes Gas (22), um konditioniertes Gas selektiv zum Abscheider (40) gelangen zu lasse, wobei die Messeinrichtung für träge Masse (16) im Kamin untergebracht ist und arbeitet und das konditionierte Gas ein trockenes reines Gas enthält, welches bei seiner Abgabe an den Abscheider (40) eine Temperatur aufweist, welche im wesentlichen gleich der Temperatur des eingesammelten Abgases ist.

2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, welche zusätzlich zur Kontrolle der Temperatur des konditionierten Gases eine mit der Versorgungsleitung (22) verbundene Kontrollvorrichtung für die Temperatur (76) aufweist.

3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, in welcher die Temperaturkontrollvorrichtung einen Wärmeaustauscher (78) aufweist, um das konditionierte Gas auf im wesentlichen der gleichen Temperatur wie das eingesammelte Abgas zu halten.

4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, in welcher mindestens ein Abschnitt der Versorgungsleitung (22) stromauf zum Wärmeaustauscher (78) aufgeheizt ist.

5. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, in welcher die Temperaturkontrollvorrichtung (76) zusammen mit der Versorgungsleitung (22) ebenfalls den Abscheider (40) mit konditioniertem Gas mit festgesetzter Temperatur versorgen kann.

6. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, in welcher das Abgas (12) vom konditionierten Gas daran gehindert wird, zum Abscheider (40) zu gelangen.

7. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, in welcher das konditionierte Gas in das Einlaßrohr (42) mit einer größeren Fließgeschwindigkeit als die des eingesammelten Abgases eingeleitet wird.

8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, in welcher das konditionierte Gas das eingesammelte Abgas verdünnt.

9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, in welcher die Versorgungsleitung (22) eine Pumpe (66), einen Durchflußregler (70), einen Gas-Trockner (72) sowie ein Verteilventil (74) aufweist.

10. Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, in welcher die Versorgungsleitung (22) im Kamin (14) zusätzlich einen Wärmeaustauscher (76) aufweist, um das konditionierte Gas auf die Temperatur des eingesammelten Abgases zu bringen.

11. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, welche zusätzlich eine Regeleinrichtung (48) aufweist, welche dafür sorgen soll, den Abscheider (40) vor dem Messzeitraum mit konditioniertem Gas zu versorgen, um den Abscheider vorzukonditionieren, sowie nach dem Meesszeitraum, um den Abscheider und die aufgesammelten Teilchen nachzukonditionieren.

32. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, welche zusätzlich eine Regeleinrichtung (48) aufweist, mit welcher eine intermittierende Messung des Abgases (12) durch die Messeinrichtung für die Masse (16) und die Versorgung des Abscheiders mit konditioniertem Gas zwischen den Zeitabschnitten für die Messungen erfolgen soll.

13. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, in welcher das Abgas (12) isokinetisch untersucht wird und die Messeinrichtung für träge Masse (16) die Werte für die Masse nahe Nähe der Echtzeit liefert.

14. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, in welcher der Messwertumformer für Masse (38) ein hohles, elastisches, ohne Verklammerung vibrierendes Element aufweist und der Abscheider (40) einen auf einem freien Ende des elastischen Elements angebrachten Filter umfasst.

15. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, welche zusätzlich eine mit dem Messwertumformer für Masse (38) verbundene Anzeigevorrichtung (52) aufweist, um mindestens entweder die gesamte Masse oder die Konzentration an eingesammelten Partikeln anzuzeigen, wobei ungebundenes Wasser im wesentlichen reduziert ist.

16. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, in welcher die Tragevorrichtung einen ausziehbaren Ausleger (18) aufweist, der in den Kamin (14) eingeführt ist und an seinem entfernten Ende die Messeinrichtung für die Masse (16) trägt.

17. Vorrichtung (10) nach Anspruch 16, in welcher die Messeinrichtung für die Masse (16) drehbar an dem Ausleger (18) so angebracht ist, daß die Einrichtung (16) zwischen einer ersten, zum Ausleger im allgemeinen koaxialen Ausrichtung und einer zweiten, zum Schaft (14) im allgemeinen koaxialen Ausrichtung gedreht werden kann.

18. Vorrichtung (10) nach Anspruch 17, welche zusätzlich eine Anordnung zur Befestigung des Auslegers aufweist, mit welcher die Messeinrichtung für die Masse (16) in den Kamin (14) eintreten kann, um an verschiedenene Stellen des Kamins das Abgas (12) zu messen.

19. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, welche zusätzlich eine Messleitung (20) aufweist, um Gas von der Umgebung des Abscheiders (40) nach ausserhalb des Kamins zu leiten, wobei die Messleitung einen Kondensator (54) aufweist.

20. Vorrichtung (10) nach Anspruch 19, in welcher die Messleitung (20) stromauf zum Kondensator (54) einen erwärmten Abschnitt aufweist und stromab zum Kondensator eine Pumpe für verminderten Druck (62).

21. Verfahren zur Messung der Masse von Material in einem durch ein Kamin (14) strömenden Abgas (12), umfassend:

Unterbringung eines Materialabscheiders (14) im Kamin;

Ausbalancieren des Abscheiders im Kamin, um einen vorkonditionierten Abscheider zu erhalten;

Bestimmung des im Kamin strömenden Abgases (12);

Abscheidung von Material aus dem gemessenen Abgas auf dem vorkonditionierten Abscheider im Kamin;

Ausbalancieren des Abscheiders und des abgeschiedenen Materials im Kamin, um einen nachkonditionierten Abscheider mit abgeschiedenem Material zu erhalten;

Ermitteln der Massenänderung aus dem nachkonditionierten Abscheider mit abgeschiedenem Material und dem vorkonditionierten Abscheider;

wobei die Schritte beim Ausbalancieren die Zufuhr von trockenem, reinem Gas mit gleicher Temperatur wie das gemessene Abgas an den Abscheider umfassen.

22. Verfahren nach Anspruch 21, in welchem die Messung die Ermittlung der Massenänderung mit einem mit dem Abscheider (40) verbundenen und im Kamin (14) befindlichen Messwertumfonner für Masse (38) umfasst.

23. Verfahren nach Anspruch 22, in welchem zusätzlich

das gemessene Abgas mit einem Einlassrohr (42) zum vorkonditionierten Abscheider (40) geleitet wird;

nach dem Messen die Innenfläche des Einlassrohrs abgebürstet wird, um alles zusätzliche Material zu sammeln, das während der Messung auf der Innenfläche zurückgehalten worden sein kann; und

die Masse dieses zusätzlichen Materials mit dem Messwertumformer für träge Masse (38) ermittelt wird.