Practical Guide
Industrielle Abgasanalyse
Emissions- und Prozessmessungsleitfaden
Gasanalyse zur Verbrennungsoptimierung
Beiträge zur Verbrennungsoptimierung leisten vor allem
die Zusammensetzung von Brennstoff und Brennluft (Einsatzgebiet der Gasanalyse),
das Zündverhalten und die Verbrennungstemperatur,
die Ausgestaltung von Brenner und Verbrennungsraum sowie
das Brennstoff/Brennluft-Verhältnis (Einsatzgebiet der Gasanalyse).
Das für eine gegebene Anlage und einen gegebenen Brennstoff optimale Verhältnis Brennstoff- zu Brennluftmenge (Luftzahl λ) kann aus Gasanalyse-Messwerten unter Verwendung des sog. Verbrennungsdiagramms (siehe Abbildung 7) ermittelt werden. Hier sind die Konzentrationsverläufe der Gaskomponenten CO, CO2 und O2 in Abhängigkeit von der Luftzahl dargestellt. Die Linie der idealen Verbrennung mit Luftüberschuss 0 befindet sich bei der Luftzahl λ = 1, nach rechts nimmt der Luftüberschuss zu, nach links erstreckt sich der Bereich zunehmenden Luftmangels (Luftmangel heißt zugleich Sauerstoffmangel!).
Abbildung 7 Verbrennungsdiagramm
Gründe für Einsatz der Gasanalyse bei Industrieabgasen
Die Gasanalyse (das ist die Messtechnik zur Bestimmung der Zusammensetzung von Gasen) ist ein unverzichtbares Werkzeug für eine wirtschaftliche und sichere Prozessführung in nahezu allen Industriebereichen. Dabei stehen die Verbrennungsprozesse im Vordergrund, wobei unter diesem Oberbegriff zahlreiche verschiedene Verfahren zusammengefasst sind.
In Abbildung 6 ist der Ablauf eines Verbrennungsprozesses in Abschnitten dargestellt, beginnend (links) mit der Zuführung von Brennstoff und Brennluft in einen Feuerungsraum, über die eigentliche Verbrennung und die damit betriebenen unterschiedlichen Prozesse bis hin zur Abgasreinigung und der abschließenden Emissionskontrolle.
Abbildung 6 Vielfalt und Verfahrensstufen von Verbrennungsvorgängen
Umrechnung von [ppm] in eine Massenkonzentration [mg/Nm³
ppm (Abkürzung für parts per million) ist eine häufig gebrauchte Konzentrationseinheit in Form eines Mischungsverhältnisses; ihr steht die ebenso übliche Einheit der Massenkonzentration gegenüber.
Eine Angabe in [ppm] lässt sich unter Verwendung der Normdichte des betreffenden Gases als Faktor gemäß nachfolgenden Formeln in die entsprechende Massenkonzentration in [mg/Nm3] umrechnen. Dabei muss die „Verdünnung“ des Abgases durch Luft (aus dem Luftüberschuss sowie ggf. durch gezielte zusätzliche Luftzugaben oder mögliche Undichtigkeiten der Anlage) berücksichtigt werden, wofür die Sauerstoffkonzentration ein Maß ist. Deshalb müssen die Messwerte generell auf einen bestimmten Sauerstoffanteil (mit „O2-Bezug“ bezeichnet) umgerechnet werden. Nur Angaben mit gleichem Sauerstoff-Bezugswert sind direkt vergleichbar! Deswegen sind in den behördlichen Festlegungen neben den Schadstoffen auch immer die zugehörigen Sauerstoff-Bezugswerte angegeben. Weiterhin wird auch der tatsächlich gemessene Sauerstoffanteil für die Umrechnung benötigt (O2 im Nenner der Formel), da er ein Maß für die tatsächliche Verdünnung ist.
Die Umrechnungsformeln für die Gase CO, SO2 und NOX lauten:
Das war nur ein kleiner Auszug. Möchten Sie mehr erfahren?
1. Der Verbrennungsprozess
1.1 Energie und Verbrennung
1.2 Feuerungsanlagen
1.3 Brennstoffe
1.4 Verbrennungsluft, Luftzahl
1.5 Abgas (Rauchgas) und seine Zusammensetzung
1.6 Brennwert, Heizwert, Wirkungsgrad, Abgasverlust
1.7 Taupunkt, Kondensat
2. Gründe für Einsatz der Gasanalyse bei Industrieabgasen
2.1 Gasanalyse zur Verbrennungsoptimierung
2.2 Gasanalyse zur Prozesskontrolle
2.3 Gasanalyse zur Emissionskontrolle
3. Technik der Gasanalyse
3.1 Begriffe der Gasanalysentechnik
3.2 Gasanalysatoren
4. Anwendungsbeispiele
4.1 Energieerzeugung
4.2 Abfallbeseitigung
4.3 Steine / Erden-Industrie
4.4 Metall / Erz-Industrie
4.5 Chemische Industrie
4.6 Andere Verbrennungsanlagen
5. Testo-Gasanalysentechnik
5.1 Das Unternehmen
5.2 Typische Eigenschaften
5.3 Industrielle Abgasanalysatoren von Testo im Überblicke Gasanalysatoren im Überblick
5.4 Das Zubehör im Überblick
