EP0759167A1 - Einrichtung und verfahren zum bestimmen von schadstoffen in einem flüssigen brennstoff - Google Patents
Einrichtung und verfahren zum bestimmen von schadstoffen in einem flüssigen brennstoffInfo
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- EP0759167A1 EP0759167A1 EP95917274A EP95917274A EP0759167A1 EP 0759167 A1 EP0759167 A1 EP 0759167A1 EP 95917274 A EP95917274 A EP 95917274A EP 95917274 A EP95917274 A EP 95917274A EP 0759167 A1 EP0759167 A1 EP 0759167A1
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Classifications
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Definitions
- the invention relates to a device and a method for determining pollutants in a liquid fuel that flows in a fuel line.
- Plants operated with liquid fuels are generally supplied with the required fuels via lines. This applies in particular to gas turbines to which, for example, highly viscous heavy oil is fed.
- the fuel that is available can contain impurities. For example, sodium, potassium or also lead and magnesium compounds can be present in the fuel. So that the effort for possible cleaning of the fuel or for the provision of less contaminated fuel remains low, the contamination of the fuel is determined at intervals. Appropriate measures, such as e.g. the use of a cleaner fuel.
- a suitable measuring method for the detection of pollutants in a liquid fuel is from the published lecture "Comparison of Spectrometric Techniques for the Analysis of Liquid Gas Turbine Fuels", presented at "International Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exposition", Cologne, 1. until June 4, 1992.
- This method provides for spectrometric analysis of gas turbine fuels to identify contaminants. For this purpose, individual fuel samples are obtained, which are then evaluated in the laboratory.
- Such a measuring method is time-consuming and therefore only allows sampling in relatively large quantities time intervals. An increase in contamination cannot be detected between two sampling.
- the invention was based on the object of specifying a device and a method for determining pollutants in a liquid fuel which flows in a fuel line and which almost enables online analysis.
- a closable feed line emanates from the fuel line, which leads into a container with a known volume, that the container is provided with a heating device and that the container is connected by a closable connecting line is connected to an analyzer.
- the container which has a known volume, is completely filled with fuel. Then the supply line is closed.
- the heating device ensures that each fuel sample has the same temperature. With the pressure remaining the same, it is then ensured that not only the sample volumes but also the sample quantities are the same each time a sample is taken. Only in this way is it advantageously possible that not only the pollutants per unit volume, but also per
- Unit of measure can be determined.
- the advantage is also obtained that the volume and the amount of a sample of the fuel are always known exactly. This volume or quantity is then passed from the container to the analyzer by opening the connecting line, where the proportion of impurities is determined in a known manner.
- the viscosity of the fuel decreases and its flow properties are improved, so that the fuel reaches the analyzer in a short time.
- the pollutants of a sample be detected very quickly. Another sample can then be examined after a very short time.
- the container can be refilled from the fuel line immediately and a new sample can be analyzed.
- a mixing chamber which is connected to a storage container for a diluent, can be integrated into the connecting line between the container and the analyzer.
- the fuel sample is mixed with the diluent in this mixing chamber.
- a lockable diluent line starts from the storage container for the diluent and opens into the container with a known volume.
- a pump is assigned to this diluent line.
- the connecting line from the container to the analyzer is opened.
- the diluent line is opened and the pump arranged there is started up.
- the diluent is first pumped into the container and, together with the fuel sample initially contained in the container, leaves the container via the connecting line. Because the diluent has already reached the container, the fluidity of the fuel is further improved there.
- the good flow properties of the dilute th fuel affects the entire connection line. If a mixing chamber is also integrated in the connecting line, very good flow properties result which ensure a reliable analysis.
- a waste container for holding fuel that is not required is connected to the container.
- This has the advantage that when the container is filled from the fuel line, the container can be loaded until fuel overflows into the waste container. This ensures optimal utilization of the known volume of the container. Since the volume of the fuel sample must be known as precisely as possible in the later analysis of the fuel, an optimal filling of the container is essential for the measurement result.
- the diluted sample that is no longer required can be released by the analysis device.
- the object of specifying a suitable method is achieved according to the invention in that a sample of the fuel which has a constant volume is measured at an elevated constant temperature and in that this sample is analyzed.
- the method according to the invention can advantageously be carried out quickly because the fuel has improved flow properties due to its heating.
- the pollutants per unit quantity can be determined in the fuel.
- the advantage is achieved that the pollutant content of a fuel flowing in a fuel line can be determined at very short intervals. This is also possible if the fuel is a highly viscous heavy oil, for example a gas turbine fuel.
- the drawing shows a device for determining pollutants in a liquid fuel according to the invention.
- a fuel for example a highly viscous heavy oil flows in a fuel line 1, which can be the supply line for a gas turbine.
- the pressure in the fuel line 1 can be 30 bar (3.10 6 Pa) and the temperature of the fuel can be 130 ° C.
- the fuel line 1 starts with a closable supply line 2, which opens into a container 3 with a known volume.
- This container 3 is connected to an analysis device 5 via a closable connecting line 4.
- a spectrometric analysis of the fuel is carried out in the analysis device 5.
- the connecting line 4 is first closed by a fitting 4a and the feed line 2 is opened by the fitting 2a.
- fuel flows from the fuel line 1 through the feed line 2 and fills the container 3.
- the fitting 2a is then closed and the fitting 4a is opened.
- the known volume of the fuel which is located in the container 3, reaches the analysis device 5 from there.
- the pollutant content is determined there. Since the volume of the container 3 is known exactly, the
- Pollutant concentration can be determined in a unit volume of fuel. This value gives an indication of whether the fuel flowing in the fuel line 1 is further suitable for its intended purpose or whether another fuel must be used.
- a diluent is added to the fuel. This diluent is stored in a reservoir 6. This reservoir 6 is connected to the container 3 via a closable diluent line 7, which contains a pump 8. While the container 3 is being filled with a fuel sample, the fitting 2a is open and the fitting 4a and a fitting 7a in the diluent line 7 are closed. After the container 3 is filled, the fitting 2a is closed and the fittings 4a and 7a are opened. In addition, the pump 8 is started up. As a result, the diluent reaches the container 3 from the storage container 6, and the fuel in the container 3, by mixing with the diluent, reaches the analysis device 5 via the connecting line 4.
- a mixing chamber 9 can be integrated into the connecting line 4. There a good mixing of the fuel with the diluent is achieved.
- the diluent which is not shown, can also be fed directly into the mixing chamber 9.
- a pump can be provided there for transporting the fuel volume through the connecting line 4.
- the container 3 is equipped with a heating device 10. This ensures that the temperature of the container 3 and thus the fuel volume in the container 3 is the same for each sampling. Consequently, not only are the same sample volumes obtained, but also the same sample amounts, provided that the pressure in the container 3 remains the same. This can be ensured that the container 3 is open to the environment, so that the ambient pressure (external air pressure) prevails in the container 3. In addition, the flow properties of the fuel in the container 3 are improved by heating the container 3. In addition, the container 3 can be arranged in a heat-insulated housing 11.
- an overflow line 12 extends from the container 3 and opens into a waste container 13. If too much fuel reaches the container 3 through the feed line 2, the excess fuel flows into the waste container 13.
- the analysis device 5 known as such can be connected via a multi-way valve 14 to the connecting line 4 and, for comparative measurements, to storage containers 15, 16 for standard substances and also to the storage container 6 for the diluent.
- the analysis device 5 has a derivation 17.
- fuel samples from the fuel line 1 can be analyzed at short intervals.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen von Schadstoffen in einem flüssigen Brennstoff, der in einer Brennstoffleitung (1) strömt. Es ist vorgesehen, daß von der Brennstoffleitung (1) eine verschließbare Zuleitung (2) ausgeht, die in einen Behälter (3) mit bekanntem Volumen einmündet. Dieser Behälter (3) ist mit einer Heizvorrichtung (10) versehen und steht durch eine verschließbare Verbindungsleitung (4) mit einem Analysegerät (5) in Verbindung. Eine Probe des Brennstoffs, die ein konstantes Volumen hat, wird bei erhöhter konstanter Temperatur abgemessen und dann analysiert.
Description
Beschreibung
Einrichtung und Verfahren zum Bestimmen von Schadstoffen in einem flüssigen Brennstoff
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen von Schadstoffen in einem flüssigen Brennstoff, der in einer Brennstoffleitung strömt.
Mit flüssigen Brennstoffen betriebene Anlagen werden in der Regel über Leitungen mit den benötigten Brennstoffen ver¬ sorgt. Das gilt insbesondere für Gasturbinen, denen bei¬ spielsweise hochviskoses Schweröl zugeleitet wird.
Der Brennstoff, der zur Verfügung steht, kann Verunreinigun¬ gen enthalten. Beispielsweise können im Brennstoff Natrium-, Kalium- oder auch Blei- und Magnesiumverbindungen vorhanden sein. Damit der Aufwand für mögliche Reinigungen des Brenn¬ stoffes oder für die Bereitstellung von weniger verunreinig- tem Brennstoff gering bleibt, wird die Verunreinigung des Brennstoffes in zeitlichen Abständen bestimmt. Erst dann, wenn eine über einem Maximalwert liegende Verunreinigung festgestellt wird, müssen geeignete Maßnahmen, wie z.B. der Einsatz eines reineren Brennstoffes, ergriffen werden.
Ein geeignetes Meßverfahren zum Erkennen von Schadstoffen in einem flüssigen Brennstoff ist aus dem veröffentlichten Vor¬ trag "Comparison of Spectrometric Techniques for the Analysis of Liquid Gas Turbine Fuels", vorgetragen bei "International Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exposition", Köln, 1. bis 4. Juni 1992, bekannt. Dieses Verfahren sieht vor, daß eine spektrometrische Analyse von Gasturbinen-Brennstoffen vorgenommen wird, um Verunreinigungen zu erkennen. Dazu wer¬ den einzelne Brennstoffproben gewonnen, die dann im Labor ausgewertet werden. Ein solches Meßverfahren ist zeitaufwen¬ dig und ermöglicht daher Probennahmen nur in relativ großen
zeitlichen Abständen. Zwischen zwei Probennahmen kann ein An¬ stieg der Verunreinigung nicht erkannt werden.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen von Schadstoffen in einem flüssigen Brennstoff, der in einer Brennstoffleitung strömt, anzugeben, die fast eine On-Line-Analyse ermöglicht.
Die Aufgabe, eine geeignete Einrichtung anzugeben, wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß von der Brennstoffleitung eine verschließbare Zuleitung ausgeht, die in einen Behälter mit bekanntem Volumen einmündet, daß der Behälter mit einer Heizvorrichtung versehen ist und daß der Behälter durch eine verschließbare Verbindungsleitung mit einem Analysegerät in Verbindung steht.
Mit dieser Einrichtung wird zunächst der Behälter, der ein bekanntes Volumen hat, vollständig mit Brennstoff gefüllt. Danach wird die Zuleitung verschlossen. Durch die Heizvor- richtung wird dabei gewährleistet, daß jede Brennstoffprobe die gleiche Temperatur hat. Bei gleichbleibendem Druck ist dann gewährleistet, daß nicht nur die Probenvolumina, sondern auch die Probenmengen bei jeder Probennahme gleich sind. Erst dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, daß nicht nur die Schadstoffe pro Volumeneinheit, sondern auch pro
Mengeneinheit bestimmt werden können. Es wird außerdem der Vorteil erzielt, daß man das Volumen und die Menge einer Probe des Brennstoffes stets genau kennt. Dieses Volumen bzw. diese Menge werden dann durch Öffnen der Verbindungsleitung vom Behälter zum Analysegerät geleitet, wo in bekannter Weise der Anteil von Verunreinigungen bestimmt wird.
Durch die Erwärmung mit der Heizvorrichtung nimmt die Visko¬ sität des Brennstoffs ab, und seine Fließeigenschaften werden verbessert, so daß der Brennstoff in kurzer Zeit zum Analyse¬ gerät gelangt. Folglich können die Schadstoffe einer Probe
sehr schnell erfaßt werden. Nach sehr kurzer Zeit kann dann bereits eine andere Probe untersucht werden.
Mit der Einrichtung nach der Erfindung ist vorteilhafterweise eine fast kontinuierliche Erfassung der Schadstoffe im Brenn¬ stoff pro Volumeneinheit und/oder pro Mengeneinheit möglich. Nach erfolgter Analyse kann der Behälter sofort wieder aus der Brennstoffleitung gefüllt werden, und es kann eine neue Probe analysiert werden.
In die Verbindungsleitung zwischen dem Behälter und dem Ana¬ lysegerät kann eine Mischkammer eingebunden sein, die mit ei¬ nem Vorratsbehälter für ein Verdünnungsmittel in Verbindung steht. In dieser Mischkammer wird die Brennstoffprobe mit dem Verdünnungsmittel vermischt. Damit wird der Vorteil erzielt, daß die Viskosität des Brennstoffs, der ein hochviskoses Schweröl sein kann, weiter herabgesetzt wird. Dadurch kann der Brennstoff leichter fließen und ist in einfacher Weise im Analysegerät zu analysieren.
Beispielsweise geht vom Vorratsbehälter für das Verdünnungs¬ mittel eine verschließbare Verdünnungsmittelleitung aus, die in den Behälter mit bekanntem Volumen einmündet. Dieser Ver¬ dünnungsmittelleitung ist eine Pumpe zugeordnet.
Nachdem der Behälter aus der Brennstoffleitung vollständig mit Brennstoff gefüllt worden ist und nachdem die Zuleitung für den Brennstoff verschlossen worden ist, wird die Verbin¬ dungsleitung vom Behälter zum Analysegerät geöffnet. Außerdem wird die Verdünnungsmittelleitung geöffnet, und die dort an¬ geordnete Pumpe wird in Betrieb genommen. Dadurch wird das Verdünnungsmittel zunächst in den Behälter hinein gepumpt und verläßt zusammen mit der zunächst im Behälter enthaltenen Brennstoffprobe den Behälter über die Verbindungsleitung. Da- durch, daß das Verdünnungsmittel bereits in den Behälter ge¬ langt, wird schon dort die Fließfähigkeit des Brennstoffes weiter verbessert. Die guten Fließeigenschaften des verdünn-
ten Brennstoffes wirken sich in der gesamten Verbindungslei- tung aus. Falls außerdem in die Verbindungsleitung eine Mischkammer eingebunden ist, ergeben sich sehr gute Fließei¬ genschaften, die eine zuverlässige Analyse gewährleisten.
Mit dem Behälter ist beispielsweise ein Abfallbehälter zur Aufnahme von nicht benötigtem Brennstoff verbunden. Damit wird der Vorteil erzielt, daß beim Füllen des Behälters aus der Brennstoffleitung der Behälter solange beschickt werden kann, bis Brennstoff in den Abfallbehälter hinein überläuft. Dadurch ist eine optimale Ausnützung des bekannten Volumens des Behälters gewährleistet. Da bei der späteren Analyse des Brennstoffs das Volumen der Brennstoffprobe möglichst exakt bekannt sein muß, ist ein optimales Füllen des Behälters für das Meßergebnis wesentlich.
Nach der Analyse im Analysegerät kann die nicht mehr benö¬ tigte verdünnte Probe vom Analysegerät abgegeben werden.
Die Aufgabe, ein geeignetes Verfahren anzugeben, wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei erhöhter konstanter Temperatur eine Probe des Brennstoffs, die ein konstantes Vo¬ lumen hat, abgemessen wird und daß diese Probe analysiert wird.
Das Verfahren nach der Erfindung kann vorteilhafterweise schnell durchgeführt werden, weil der Brennstoff aufgrund seiner Erwärmung verbesserte Fließeigenschaften hat. Außerdem können wegen der konstanten Temperatur auch die Schadstoffe pro Mengeneinheit im Brennstoff bestimmt werden.
Mit der Einrichtung und dem Verfahren nach der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß in sehr kurzen Abständen der Schad¬ stoffgehalt eines in einer Brennstoffleitung strömenden Brennstoffes bestimmt werden kann. Das ist auch möglich, wenn der Brennstoff ein hochviskoses Schweröl, beispielsweise ein Gasturbinenbrennstoff, ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeich¬ nung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt dazu eine Einrichtung zum Bestimmen von Schadstoffen in einem flüssigen Brennstoff nach der Erfin¬ dung.
In einer Brennstoffleitung 1, die die Versorgungsleitung ei¬ ner Gasturbine sein kann, fließt ein Brennstoff, beispiels- weise ein hochviskoses Schweröl. Der Druck in der Brennstoff¬ leitung 1 kann 30 bar (3.106Pa) betragen und die Temperatur des Brennstoffes kann 130 °C sein. Um On-Line den Schadstoff- gehalt des Brennstoffes in der Brennstoffleitung 1 bestimmen zu können, geht von der Brennstoffleitung 1 eine verschließ- bare Zuleitung 2 aus, die in einen Behälter 3 mit bekanntem Volumen einmündet. Dieser Behälter 3 steht über eine ver¬ schließbare Verbindungsleitung 4 mit einem Analysegerät 5 in Verbindung. In dem Analysegerät 5 wird eine spektrometrische Analyse des Brennstoffes durchgeführt.
Zum Bestimmen von Schadstoffen im Brennstoff wird zuerst die Verbindungsleitung 4 durch eine Armatur 4a geschlossen, und die Zuleitung 2 wird durch die Armatur 2a geöffnet. Dadurch fließt Brennstoff aus der Brennstoffleitung 1 durch die Zu- leitung 2 und füllt den Behälter 3. Danach wird die Armatur 2a geschlossen, und die Armatur 4a wird geöffnet. Dann gelangt das bekannte Volumen des Brennstoffes, das sich im Behälter 3 befindet, von dort in das Analysegerät 5. Dort wird der Schadstoffgehalt bestimmt. Da das Volumen des Behälters 3 genau bekannt ist, kann die
Schadstoffkonzentration in einer Volumeneinheit des Brennstoffes bestimmt werden. Dieser Wert gibt einen Hinweis darauf, ob der in der Brennstoffleitung 1 fließende Brennstoff für seinen Bestimmungszweck weiter geeignet ist, oder ob ein anderer Brennstoff eingesetzt werden muß.
Damit die im Behälter 3 abgemessene Probe des Brennstoffes besser fließfähig ist, wird ein Verdünnungsmittel dem Brenn¬ stoff beigemischt. Dieses Verdünnungsmittel ist in einem Vor¬ ratsbehälter 6 gespeichert. Dieser Vorratsbehälter 6 steht über eine verschließbare Verdünnungsmittelleitung 7, die eine Pumpe 8 enthält, mit dem Behälter 3 in Verbindung. Während der Behälter 3 mit einer Brennstoffprobe gefüllt wird, ist die Armatur 2a geöffnet, und die Armatur 4a sowie eine Arma¬ tur 7a in der Verdünnungsmittelleitung 7 sind geschlossen. Nachdem der Behälter 3 gefüllt ist, wird die Armatur 2a ge¬ schlossen, und die Armaturen 4a und 7a werden geöffnet. Außerdem wird die Pumpe 8 in Betrieb genommen. Dadurch ge¬ langt Verdünnungsmittel aus dem Vorratsbehälter 6 in den Be¬ hälter 3, und der Brennstoff im Behälter 3 gelangt, indem er sich mit dem Verdünnungsmittel vermischt, über die Verbin¬ dungsleitung 4 zum Analysegerät 5.
In die Verbindungsleitung 4 kann eine Mischkammer 9 eingebun¬ den sein. Dort wird eine gute Vermischung des Brennstoffes mit dem Verdünnungsmittel erzielt. Das Verdünnungsmittel kann auch, was nicht dargestellt ist, direkt in die Mischkammer 9 eingespeist werden. Zum Transport des Brennstoffvolumens durch die Verbindungsleitung 4 kann dort eine Pumpe vorhanden sein.
Der Behälter 3 ist mit einer Heizvorrichtung 10 ausgestattet. Dadurch ist gewährleistet, daß die Temperatur des Behälters 3 und damit des Brennstoffvolumens im Behälter 3 bei jeder Pro- bennahme gleich ist. Folglich erhält man in einfacher Weise nicht nur gleiche Probenvolumina, sondern auch gleiche Pro¬ benmengen, sofern auch der Druck im Behälter 3 gleich bleibt. Das kann dadurch gewährleistet sein, daß der Behälter 3 zur Umgebung offen ist, so daß im Behälter 3 der Umgebungsdruck (äußerer Luftdruck) herrscht. Außerdem wird durch die Beheizung des Behälters 3 die Fließeigenschaft des Brennstof¬ fes im Behälter 3 verbessert.
Zusätzlich kann der Behälter 3 in einem wärmeisolierten Ge¬ häuse 11 angeordnet sein.
Damit ein möglichst vollständiges Füllen des Behälters 3 mit Brennstoff möglich ist, geht vom Behälter 3 eine Oberlauflei¬ tung 12 aus, die in einen Abfallbehälter 13 mündet. Falls durch die Zuleitung 2 zuviel Brennstoff zum Behälter 3 ge¬ langt, fließt der überschüssige Brennstoff in den Abfallbe¬ hälter 13 hinein ab.
Das als solches bekannte Analysegerät 5 kann über eine Mehr¬ wegarmatur 14 mit der Verbindungsleitung 4 und zu Vergleichs¬ messungen mit Vorratsbehältern 15, 16 für Standardsubstanzen und auch mit dem Vorratsbehälter 6 für das Verdünnungsmittel verbunden sein.
Zur Ableitung der untersuchten Probe weist das Analysegerät 5 eine Ableitung 17 auf.
Mit der Einrichtung nach der Erfindung können in kurzen Ab¬ ständen Brennstoffproben aus der Brennstoffleitung 1 analy¬ siert werden.
Claims
1. Einrichtung zum Bestimmen von Schadstoffen in einem flüs¬ sigen Brennstoff, der in einer Brennstoffleitung (1) strömt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß von der Brennstoffleitung (1) eine verschließbare Zuleitung (2) ausgeht, die in einen Behälter (3) mit bekanntem Volumen ein¬ mündet, daß der Behälter (3) mit einer Heizvorrichtung (10) versehen ist und daß der Behälter (3) durch eine verschließbare Verbindungsleitung (4) mit einem Analysegerät (5) in Verbindung steht.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in die Verbindungsleitung (4) eine Mischkammer (9)eingebunden ist, die mit einem Vorratsbehälter (6) für ein Verdünnungs¬ mittel in Verbindung steht.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß vom Vorratsbehälter (6) eine verschließbare Verdünnungsmittellei¬ tung (7) ausgeht, die in den Behälter (3) einmündet, und daß der Verdünnungsmittelleitung (7) eine Pumpe (8) zugeordnet ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Behälter (3) mit einem Abfallbehälter (13) zur Aufnahme von nicht benötigtem Brennstoff verbunden ist.
5. Verfahren zum Bestimmen von Schadstoffen in einem flüssigen Brennstoff, der in einer Brennstoffleitung (1) strömt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei erhöhter konstanter Temperatur eine Probe des Brennstoffs, die ein konstantes Volumen hat, abgemessen wird und daß diese Probe analysiert wird.
Applications Claiming Priority (3)
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DE19944416203 DE4416203C2 (de) | 1994-05-06 | 1994-05-06 | Einrichtung zum Bestimmen von Schadstoffen in einem flüssigen Brennstoff |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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EP95917274A Withdrawn EP0759167A1 (de) | 1994-05-06 | 1995-05-05 | Einrichtung und verfahren zum bestimmen von schadstoffen in einem flüssigen brennstoff |
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DE (1) | DE4416203C2 (de) |
WO (1) | WO1995030898A1 (de) |
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