DE7228448U - Vorrichtung zur Messung der Staubemission von staubführenden Kanälen, insbesondere Schornsteinen - Google Patents

Description

Frieseke & Hoepfner Erlangen-Bruck, den 2J.1O.1973

G.m.b.H.

852 Erlangen-Bruck

Aktenzeichen: G· 72 28 448.1

Vorrichtung zur Messung der Staubemission von staubführenden Kanälen, insbesondere Schornsteinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der Staubemission von staubführenden Kanälen, insbesondere Schornsteinen, bei der am Eingang eines für Immissionsmessungen ausgelegten Staubmeßgerätes eine pumpenbestückte, filterbestückte und mit der freien Atmosphäre in Verbindung stehende Ansaugleitung und am Ausgang des Staubmeßgerätes eine ebenfalls pumpenbestückte Abluftleitung angeschlossen ist, bei der an die beiden Leitungen ein von beiden Strömungsvolumina beeinflußter und eines der beiden Volumina über eine Stelldrossel beeinflußender Regler angeschlossen ist, wozu in jeder der beiden Leitungen eine Drossel eingeschaltet ist, deren jeweilige Druckdifferenz zur Beeinflussung des Reglers dient, und bei der ein in den staubführenden Kanal reichende? Sondenrohr an die Ansaugleitung zwischen Pumpe und Eingang des Staubmeßgerätes angeschlossen ist, mit dem dem staubführenden Kanal ein Teilgasstrom entnommen wird, der der Differenz der Strömung sVolumina in beiden Leitungen entspricht, wobei an dem Ausgang des Staubmeßgerätes ein registrierendes Meßinstrument bekannter Art angeschlossen ist. Eine solche Vorrichtung ist in dem Patent 2 032 beschrieben, während ein seiner Grundkonzeption nach mit Vorteil verwendbares Ianaissionsmeßgerät in der Zeitschrift "Staub-Reinhaltung der Luft" 1967, H. 10, S. 445 ff. beschrieben ist.

Bei der Vorrichtung nach dem genannten Patent wird als Meßergebnis der prozentuale Gewichtsanteil des Staubes pro Volumeneinheit Abgas

erhalten. Diese Vorrichtung ist daher überall dort mit Vorteil Terwen.d'bari wo is staubfühxenaen Kasa.1 zeitlich relativ konstante Strömungsgeschwindigkeiten herrschen, beispielsweise bei Grundlast-Kraftwerken. Infolge der dort gleichbleibenden Strömungsgeschwindigkeit und des konstanten Strömungsquerschnittes läßt sich das emittierte Abgasvolumen leicht ermitteln und das prozentuale Staubgewicht darauf besiehen. Schwierigkeiten treten jedoch dann auf, wenn sich, was oft der Fall ist, die Strömungsgeschwindigkeit im staubhaltigen Kanal relativ oft und stark ändert. Um dem zu begegnen und , auch in einem solchen Fall das emittierte Staubgewicht pro Zeiteinheit, nachstehend Staubstrom genannt, zu erfassen -nur dieses ist aus Gründen der Umweltverschmutzung von Belang -süßte bei der Vorrichtung nach dem Paten"¹: Nr. 2 052 127 dareh besondere Mittel die Strömungegeschwindigkeit separat erfaßt und in eine Rechnung eingesetzt werden. Das ist aufwendig und umständlich.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, durch vergleichsweise einfache zusätzliche Mittel die MeBvorrichtrng nach dem Patent Hr. 2 0^2 127 so zu erweitern, daß mit ihr die unmittelbare Messung des Staubstromes und eine geschwindigkeitsgleiche Entnahme des Teilgasstromes möglich ist.

Sie neue Vorrichtung zur Messung der Staubemission von staubführenden Kanälen und dergleichen ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des in der Zeiteinheit aus dem staubfuhrenden Kanal emittierten Staubgewichtes und zur Erzielung einer geschwindigkeitsgleichen Absaugung eine der beiden den Hegler beeinflussenden Drosseln in ihrem Querschnitt einstellbar ausgebildet ist, daß zur Verstellung dieser Drossel eine Druckmeßdose vorgesehen ist, die über in den staubfuhrenden Kanal reichende weitere Entnahmesonden sowohl vom Gesamtdruck als auch vom statischen Druck im staubführenden Kanal beaufschlagt wird und damit die einstellbare Drossel in Abhängigkeit rom Staudruck im rataubführenden Kanal verstellt, und

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oaß der Begier und die yon ihm beeinflußta Stelldrossel so ausgebildet sind, daß beim Staudruok Hull die Differenz der Strömungs-Toinmina τοη Äbluxtleivnag and ÄasäueläiVüäe eueüfailö Süll wötzägt und bei ansteigendem Staudruok zunehmend Werte größer als Hull annimmt.

Der dem ataubführenden KanrJ. entnommene Teilgasstrom wird jetzt nioht mehr wie in dem Patent Nr. 2032 127 duroh den Regler konstant gehalten, sondern In Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit im etaubhaltigen Kanal gestellt. Ist diese Bull» so ist auch der Teilgasstrom Null; hat hingegen die Strömungsgeschwindigkeit einen Maximalwert, so wird auch die größtmögliche Menge Teilgas entnommen. Als besonderer Torteil wird dabei ohne Mehrauf «rand eine gesohwindigkeitsgleiohe Absaugung des Teilgasstromes erzielt, wodu±c^ das Strö-DöögBBild is stsabführesden Kanal ksins dsr Msßgeaeuigkeit abträgliche Vwggayrniia erfährt. Da weiterhin der effektive Querschnitt der Entnahmesonde und derjenige d<ts s fervifeiaaltigen Kanals bekannt sind, kann auf einfachste Weis^ in einer Auswertestufe rom Staub strom im Sondenkanal auf den gesamten Staubstrom im staubführenden nl geschlossen werden. Hierzu ist in der Hegel nur eine entsprechende Einstellung einer Verstärkerstufe de? Auswerteelektronik nach Beaufschlagung der Meßstelle im eigentlichen Staubmeßgerät mit einer Eichmenge eines Musterstaubes erforderlich.

~ In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die oittels der Rruckmeß dose verstellbare Drossel in der Ansaugleitung angeordnet und hat beim Staudruck Null im staubführenden Kanal ihren größten Öffnungsquerschnitt, und die vom Begier beeinflußte Stelldrossel ist ebenfalls in der Ansauglaitung angeorunet und mit dem Begier so verbunden, daß sie bei Staudruck Null ihren größten Öffnungsquerschnitt hat. Bei dieser Ausgestaltung liegen beide verstellbare Drosseln in der Frischluft führenden Ansaugleitung. Damit ist die Gefahr einer Korrosion der beweglichen Teile der Drosseln so gut wie ausgeschlossen. Das

wars nicht der Fall, wenn - wie ebenfalls möglich - eine oder beide Drosseln in der Abiuftleitung angeordnet wären, denn diese führt» wenn auch in geringer Konzentration* xeiie des möglicherweise aggressiven Gases vom staubführenden Kanal.

Wird als Registrierinstrument ein Schreiber bekannter Art und ein Staubmeßgerät nach der in "Staub" a.a.O. angeführten Art verwendet, so kann anhand des Papiervorschubes die Meßzeit und anhari der Auslenkung des Schreibelementes das während dieser Zeit angefallene Staubgewicht abgelesen werden. Hein visuell ist an der Steigung der geschriebenen Linie bereits erkennbar, ob viel oder wenig Staub emittiert wurde. Ist die Steigung gegenüber der Waagerechtfen gering, so ist die in der Zeiteinheit emittierte Staubmenge groß, weil dann ein bestimmtes Stautgewicht in kürzerer Zeit erreicht wird, uad usgeköhr-t. Anstaue des Schreibers kann selbstverständlich auch, eine Digit-alnhr für die abgelaufene Meßzeit und ein Digitalzähler für den in dieser Zeit emittierten Staub verwendet werden. Hierdurch ist eine besonders einfache Überprüfung wie bei einem Elektrizitätszähler durch eine amtliche Überwachungsperson möglich.

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

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

Am Ausgang 11 des Staubmeßgerätes ist eine Abluftleitung 12 angeschlossen. In dieser ist eine Drossel 1J eingefügt.

Die Pruckdif:?erenzen an den Drosseln 4 und 13 dienen ztun Stellen eines Reglers. Dieser besteht hier aus pneumatisehen Kammern 14 und 15» welche in der Praxis zu einer Baueinheit vereinigt sind. Die Kammer 15 wird über Verbindungsleitungen 16 und 17 von der Drossel 13 der Abluftleitung 12 beaufschlagt, während die Kammer I4 über Leitungen 18 und I9 von der einstellbaren Drossel 4 in der Ansav-gleitung 2 beeinflußt wird. Der Eegler Η» 15 hat ein Gestänge 20, welches die Stelldrossel 5 in der Ansaugleitung beeinflußte

An dem Teil der Ansaugleitung zwischsn Pumpe 6 und Eingang 9 des Staubmeßgerätes ist ein in den Schornstein 1 ragendes Sondenrohr 21 angeschlossen. Die Pumpen 6 und 22 werden vom Motor 23 angetrieben. In Höhe der Meßebene 23 im Schornstein 1 sind weitere Entnahmeöffnungen 24 und 25 vorgesehen. Die Öffnung 24 dient zur Entnahme des statischen Druckes im Schornstein 1, wahrend die Öffnung 25 den Gesamtdruck Im Schornstein erfaßt. Die Öffnung 24 ist über eine Leitung 26 mit der einen Kammer einer Druckmeßdoge verbunden, während die Entnahmeöffnung 25 über eine Leitung 23 mit der anderen Kammer der Druckmeßdose 27 verbunden isb. Die Kammern der Eegler I4 und I5 und die Druckmeßdose 27 enthalten Membranen, die je nach den Druckverhältnissen nach der einen oder anderen Seite ausgelenkt werden und im einzelnen hier nicht bezeichnet sind. Die Membran der Druckmeßdose 27 steht dabei unter der Wirkung einer Zugfeder 29· Die Membranen der Druckmeßdose 27, der Reglerkammern I4 und 15 sowie die Stelldrossel 5 nehmen in der Zeichnung eine mittlere Stellung ein. Mit der Membran der Druckmeßdose 27 ist ein Gestänge 30 verbunden, das den effektiven Öffnungsquerschnitt der Drossel 4 in der Ansaugleitung 2 beeinflußt;. In der Offenstellung hat die Drossel 4 im wesentlichen den gleichen Öffnungsquerschnitt wie die Drossel 1J.

Die Arbeitsweise der Torrichtung ist wie folgt:

Es sei angenommen, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases im Schornstein 1 Null ist. In diesem Fall zieht die Feder 29 die

Membran der Druckmeßdose 27 in ihre linke Endstellung, so daß die Drossel 4 ihren größten Querschnitt hat. Die Membranen in den Eeglerkammern 14 Όηά. 15 nehmen dabei eine solche Stellung ein, daß die Stelldrossel 5 geöffnet ist. Die Pompe 6 vermag in einem solchen Pail dieselbe Menge an Frischluft über den Filter J anzusaugen, wie die Pumpe 2 über die Abluftleitung 12 an die Atmosphäre abgibt. Dadurch ist die Vorrichtung pneumatisch im Gleichgewicht, so daß über das Sondenrohr 21 aus dem Schornstein 1 kein Teilstrom entnommen

Hat das Rauchgas im Schornstein 1 hingegen eine gewisse Geschwindigkeit, so werden die Kammern der Druckmeßdose 27 unterschiedlich beaufschlagt. Und zwar ist der über die Entnahmeoffnuzig 25 und die Leitung 2P zugeführte Geeamtdruck größer als der über die Leitung zageführte statische Druck. Die Differenz beider Drücke ergibt den dynamischen Druck oder Strudruck im Schornstein 1. Das Gestänge 30 verstellt demgemäß den effektiven Öffnungsquerschnitt der Drossel 4 in Abhängigkeit vom Staudruck im Schornstein 1, mithin also von der Strömungsgeschwindigkeit. Dadurch steigt die Druckdifferenz an der Drosselstelle 4 an, wodurch die Membran in der Kammer 14 nach oben ausgelenkt wird. Dadurch wird die Stelldrossel 5 in ihrem effektiven Querschnitt verengt, und zwar so weit, bis die Druckdifferenz an der Drossel 4 infolge der dann geringeren Strömungsmenge wieder ihren ursprünglichen Wert erreicht hat. Ober die Pumpe 6 wird dann dem Eingang 9 des Staubmeßgerätes eine geringere Mengy Frischluft zugeführt als über die Pumpe 22 und die Abluftleitung 12 abgeführt wird. Diese Strösrangsmengendifferenz bewirkt, daß das fehlende Strömungsvolumen als Teilgasstrom über die Sonde 21 aus dem Schornstein entnommen wird. Es ist leicht einzusehen, daß bei größter Strömungegeschwindigkeit im Schornstein 1 das Gestänge 50 am weitesten nach rechts auswandert und die Drossel 4 ihren geringsten Querschnitt einnimmt. Demgemäß wird in diesem Fall über den Begier die Stelldrossel 5 auf größte Drosselwirkung verstellt, so daß in diesem Fall auch der größtmögliche Teilgasstrom über die Sonde 21 entnommen wird.

Die Feder 29 ist einstellbar ausgebildet. Ihre Kraft wird unter Berücksichtigung der sorstigen Daten von Drossel 4» RegJer 14 und 15 Oad Stelldrosoel 5 so eingestellt, daß die Entnahmegesehwindigkeii im Sondenrohr 21 der Strömungsgeschwindigkeit im restlichen Querschnitt des Schornsteines 1 entspricht. Damit ist eine geschwindigkeitsgleiche oder isokinetische Entnahme des Teilgasstromes gewährleistat. Mit der Feder 29 läßt sich dabei in einfachster Weise auch die Temperatur des Gasstromes is Schornstein 'S berücksichtigen. Dies ist erforderlich, wenn die Vorrichtung für staubführende Kanäle gleicher Strömungsgeschwindigkeit» aber verschiedener Temperatur einsetzbar sein soll, weil .der durch die Entnahmeöffnung 25 entnonmrane Gesamtdruck unter gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit bei höhertn Temperaturen niedriger ist als bei niedrigen Temperaturen.

Vie schon weiter oben angedeutet, ist es nicht unbedingt erforderlich, die einstellbaren Drosseln 4 und 5 wie beim Acsführungsbei« spiel in der Ansaugleitung 2 anzuordnen. Vielmehr können beide oder auch nur eine dieser Drosseln auch in c ■> Abluft leitung 12 angeordnet werden. Bleibt beispielsweise die von der Druckmeßdose 27 gestellte Drossel in der Ansaugleitung 2 und wird die vom Hegler beeinflußte Stelldrossel 5 in die Leitung 12 eingefügt, so muß dafür gesorgt werden, daß bei Verengung der Drossel 4 die Drossel 5* von einer gedrosselten Stellung ausgehend, zunehmend den Abluftquerschnitt freigibt, um dergestalt die nötige »olumendifferenz für die Entnahme des Teilgasstromes zu erzeugen. Wird zusätzlich anstelle der Drossel 4 die Drossel 15 von der Druckmeßdose 27 einstellbar gemacht, so muß die Vorrichtung so getroffen werden, daß die Drossel 15 bsi Staudruck Null ihren kleinsten Strömungsquerschnitt aufweist. Schließlich 1st es auch möglich, die Stelldrossel 5 "in der Ansaugleitung 2 zu beiaasen und die Drossel 13 mittels der Druckmeßdose 27 zu steller.

Der Einsatz des Heglers 14» 15» der nicht notwendigerweise pneumatischer Art sein muß, bewirkt, daß die von der Drossel 4 vorgegebene Differenz der StröijungsVolumina, die das dem staubführenden Kanal entnommene Teilga^volumen bestimmt, von dem zunehmenden Strömungswiderstand im Staubmeßgerät 10 infolge zunehmender Beschichtung konstant bleibt. Das wäre beispielsweise dann nicht der Pail, rfenn unter Weglassung des Reglers und der Teile 5 odI 15 das Strörnnngsvolumen in der Ansaugleitung 2 unmittelbar und allein durch die Drossel 4 beeinflußt würde.

Claims (2)

Schutaansprüche ;

1. Vorrichtung zur Messung der Staubemission von stau"bffahrenden Kanälen, insbesondere Schornsteinen, bei der am Eingang eines für Immissionsmessungen ausgelegten Staulnießgerätes eine pumpenbestückte, filterbestückte und mit der freien Atmosphäre in Verbindung stehende Ansaugleitung und am Ausgang des Staubmeßgerätes eine ebenfalls pumpenbestückte Abluftleitung angeschlossen istf bei der an die "beiden Leitungen ein von beides Strömungsvolumina beeinflußter und eines der beiden Volumina über eine Stelldrossel beeinflussender Regler angeschlossen ist, wozu in jeder der beiden Leitungen eine Drossel eingeschaltet ist, deren jeweilige Druckdifferenz zur Beeinflussung des Reglers dient, und bei der ein in den staubführenden Kanal reichendes Sondenrohr an die Ansaugleitung !wischen Pumpe und Eingan? des Staubmeßgerätes angeschlossen ist, mit dem dem staubführenu.en Kanal ein Teilgasstrom entnommen wird, der der Differenz der Strömungsvolumina in beiden Leitungen entspricht, wobei an dem Ausgang des Staubmeßgerätes ei registrierendes Meßinstrument bekannter Art angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet , daß zur Messung des in der Zeiteinheit aus dem staubführenden Kanal (1) emittierten Staubgewichtes und zur Erzielung einer geschwindigkeitsgleichen Absaugung eine der beiden den Regler beeinflussenden Drosseln (4t 13) i& ihrem Querschnitt einstellbar ausgebildet ist, daß zur Verstellung dieser Drossel eine Druckmeßdose (27) vorgesehen ist, die über in den staubführenden Kanal reichende weitere Entnahmesondeu (24» 25) sowohl vom Ge samt druck als auch vom statischen Druck im staubführenden Kanal beaufschlagt wird und damit die einstellbare Drossel in Abhängiglalt vom Staudruck im staubführenden Kanal verstellt, und daß der Regler (14, 15) und die von ihm beeinflußte Stelldrossel (5) so ausgebildet sind, daß beim Staudruck Hull die Differenz der Strömungsvolumina von Abluftleitung und Ansaugleitung ebenfalls Hull beträgt und bei ansteigendem Staudruck zunehmend Werte größer als Null annimmt.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nittels der Druckmeßdcse (27) verstellbare Drossel (4) in der Ansaugleitung (2) angeordnet ist und bei Staudruck 3JuIl im staubführenden Kanal ihren gr'-.ßten Öffnung s quer schnitt hat und daß die von dem Regler (14» 15) beeinflußte Stelldrossel (5) ebenfalls .in der Ansaugleitung (2) angeordnet ist und so mit dem Regler verbunden ist. daß sie bei Staudruck Null ihrer. greJten Öffnungs querschnitt hat.