DE9101410U1 - Einrichtung in Aggregaten zur Meßgasaufbereitung für die Gasanalyse - Google Patents
Einrichtung in Aggregaten zur Meßgasaufbereitung für die GasanalyseInfo
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Description
Siemens Aktiengesellschaft
Einrichtung in Aggregaten zur Meßgasaufbereitung für die Gasanalyse
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung in Aggregaten zur Meßgasaufbereitung für die Gasanalyse, mit einer beheizten
Gasentnahme, einem Gaskühler mit Kondensatableitung, einem Aerosolfilter, Pumpen und Staubfeinfiltern.
Zur Analyse von Gasgemischen, insbesondere von Verbrennungsabgasen, muß das Gasgemisch (Meßgas) den Analysegeräten staub-
und kondensatfrei zugeführt werden.
Zur Abscheidung des nach dem Gaskühler noch im Meßgas vorhandenen
Aerosol werden Filter mit Teflon- bzw. Keramikeinsätzen mit einer Porenweite von etwa 1 pm eingesetzt. Enthält das
Meßgas einen hohen SO,-Anteil, zeigt sich in der Praxis, daß sich nach dem Gaskühler und dem Aerosolfilter ein Aerosol-
oder Säureniederschlag in den gasführenden Teilen bildet, der in relativ kurzen Zeitabständen aus Gasleitungen, Gaspumpen,
Gasströmungsanzeigern sowie den Analysegeräten entfernt werden muß, wodurch ein erheblicher Wartungsaufwand entsteht.
Die Bildung des Säureniederschlags in den Gasleitungen läßt sich folgendermaßen erklären: In dem molekularen System eines
ca. 200 "C heißen Verbrennungsabgases sind SO,- und HLSO.-Moleküle
enthalten, die beim Absenken der Temperatur auf Raumtemperatur zusammen mit der Gasfeuchte Kolloide bilden. Es entsteht
so ein disperses System, worin die dispergierte Substanz kolloid zerteiltes Oleum (konzentrierte Schwefelsäure mit darin
gelöstem Schwefeltrioxyd) in dem Dispersionsmittel Meßgas ist. Durch Zusammenlagerung werden die kolloiden Teilchen immer
größer, bis es schließlich zur sichtbaren Ablagerung von Oleum an den Wandungen der gasführenden Teile kommt. Da Oleum außerordentlich
hygroskopisch ist, nimmt es Wasserdampf aus der Restfeuchte des Gases auf, so daß sich Säureflüssigkeit bildet.
Kolloide Teilchen haben nach Literaturangaben Abmessungen
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G ^ O 3
zwischen einigen Tausendstel Mikrometern bis zu einigen Mikrometern.
Bei den Verbrennungsabgasen überwiegt offenbar der Anteil kleinster Teilchen, weshalb die eingesetzten Aerosolfilter
mit 1 pm Porenweite nicht wirksam sind. 5
Es besteht demgemäß die Aufgabe, ein Aggregat der eingangs
genannten Art so auszubauen, daß den Aerosolfiltern nur noch Säurenebel mit großen Teilchenabmessungen enthaltendes Gasgemisch
zugeführt wird.
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10
Eine Lösung der Aufgabe wird in einer Einrichtung gesehen, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
In dem in den Gasweg eingeschalteten Koagulationsfilter wird
infolge des großen Querschnitts des zylindrischen Gefäßes, verglichen zum Querschnitt der Zu- und Ableitungen, die Strömungsgeschwindigkeit
des Gases so weit verringert, daß es genügend lange in dem Filter verweilt, so daß an der großen wirksamen
Oberfläche der Innenwand des Gefäßes und der inerten Formkörper, vorzugsweise Kugeln aus Quarzglas, bereits ein großer
Teil der Aerosole durch Koagulation unter Säurebildung abgeschieden wird. Durch die freien Räume zwischen den Formkörpern
kann das Meßgas ungehindert hindurchströmen, so daß Meßwertverfälschungen
durch Absorption der zu messenden Gaskomponenten vermieden werden. Da die Zusammenlagerung der kolloiden Teilchen
außer von der Zeit und der Gasgeschwindigkeit auch von der Temperatur abhängig ist und bei niedrigen Temperaturen begünstigt
wird, kann das Koagulationsfilter in einen thermostatisierten Behälter eingebaut und dort auf einer Temperatur
zwischen 280 und 300 K gehalten werden.
Der Anteil der Aerosole, der vom Gasstrom am Filteraustritt weitertransportiert wird, hat die gewünschte Eigenschaft des
Säurenebels. Im nachfolgenden Aerosol-Porenfilter wird dieser
Säurenebel vollständig ausgefiltert.
Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Figuren Ausführungsbeispiele dargestellt und im folgenden beschrieben.
02 02
G 4 4 U &aacgr;
Figur 1 zeigt ein Koagulationsfilter,
Figur 2 eine Meßgasaufbereitungsanlage mit dem eingebauten Koagulationsfilter.
Das Koagulationsfilter KF besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Gefäß 1, dessen Durchmesser D ein Mehrfaches der
Durchmesser seiner endseitigen Zu- und Ableitungen A, 5 beträgt, Das zylindrische Gefäß 1 ist mit inerten Formkörpern 2, hier
Quarzglaskugeln mit Durchmessern zwischen 3 und 10 mm gefüllt.
Um die geforderte Verweilzeit des Meßgases für die Koagulation
der kolloiden Teilchen zu erreichen, beträgt die Länge L des Gefäßes 1 etwa das Zehnfache seines Durchmessers D. Das sich in
dem Koagulationsfilter KF bildende Kondensat wird über den
Kondensatablaß 3 abgeführt.
Wie in Figur 2 schematisch dargestellt, wird das zu analysierende Gasgemisch, also das Meßgas, mittels der Gasentnahme GE
aus dem Abgaskanal entnommen und über eine Entnahmeleitung EL dem Meßgasaufbereitungsaggregat zugeführt. Die Gasentnahme GE
und die Entnahmeleitung EL sind auf eine Temperatur oberhalb des Säuretaupunkts beheizbar.
Den Gaskühlern MK mit Kondensatablässen und den Kondensatpumpen KP ist im Strömungsweg des Gases das Koagulationsfilter
KF vorgeschaltet. Seine Einbaulage ist so, daß die Längsachse des Gefäßes des Koagulationsfilters mit der Horizontalen einen
Winkel von 0 bis 45", hier 0", einschließt, damit das entstehende
Vorkondensat über den Kondensatabbau 3 leicht abfließen kann. Beträgt die Umgebungstemperatur am Einbauort des Koagulationsfilters
KF mehr als 30 "C, so kann dieses in einem thermostatisierten Gefäß TG auf einer Arbeitstemperatur zwischen
280 K und 300 K gehalten werden.
In den nach den Gaskühlern MK im Strömungsweg angeordneten Aerosolfiltern AF, die als Porenfilter mit einer Porenweite in
der Größenordnung von 1&mgr; ausgebildet sind, werden die restlichen Aerosole abgeschieden, so daß mit Hilfe der Membranpumpen
MP und der Staubfeinfilter FF Meßgas mit dem zur
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91 G 4 4 0 3
1 Analyse erforderlichen Reinheitsgrad den Analysengeräten I, II
und III zugeführt werden kann, die jeweils eine der Komponenten des Meßgases messen.
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Claims (8)
1. Einrichtung in Aggregaten zur Meßgasaufbereitung für die Gasanalyse
- mit einer beheizten Gasentnahme,
- mit einer beheizten Gasentnahme,
- einem Gaskühler mit Kondensatableitung,
- einem Aerosolfilter, Pumpen und Staubfeinfiltern,
dadurch gekennzeichnet, daß
- im Strömungsweg vor dem Gaskühler (MK) ein Koagulationsfilter
(KF) eingeschaltet ist, bestehend aus einem zylindrischen Gefäß (1), dessen Durchmesser (D) ein Mehrfaches der Durchmesser
seiner endseitigen Zu- und Ableitungen (A, 5) beträgt, mit einer Füllung aus inerten Formkörpern (2).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet , daß der Durchmesser (D) des Gefäßes (1) um
eine dezimale Größenordnung kleiner ist als dessen Länge (L).
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mantelfläche des Gefäßes (1) ein
Kondensatablaß (3) angeordnet ist.
A. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des Gefäßes (1) in Einhaulage
mit der Horizontalen einen Winkel zwischen 0" und A5"
einschließt.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koagulationsfilter (KF) in einem
thermostatisierten Gehäuse (TG) angeordnet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im thermostatisierten
Gehäuse (TG) zwischen 10 "C und 30 °C gehalten wird.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die inerten Formkörper Glaskugeln mit
Durchmessern zwischen 3 und 10 mm sind.
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1
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß dem Gaskühler (MK) nachgeschaltete
Aerosolfilter (AF) ein Porenfilter mit einer Porenweite in der Größenordnung von 1&mgr; ist.
687 03 02
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