DE2713622C3

DE2713622C3 -

Info

Publication number: DE2713622C3
Application number: DE19772713622
Authority: DE
Inventors: Peter Von Dipl.-Ing. 2070 Schmalenbek Windau
Original assignee: Preussag AG Feuerschutz
Current assignee: Preussag AG Feuerschutz
Priority date: 1977-03-28
Filing date: 1977-03-28
Publication date: 1979-09-27
Also published as: DE2713622B2; DE2713622A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Staubüberwachung in einer Reingasleitung, bei dem aus dem zu untersuchenden Reingas kontinuierlich ein Teilgasstrom als Probe entnommen wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem in die Reingasleitung eingeführten, mit einer Pumpe verbundenen Absaugrohr.

Aus der DE-OS 15 98 824 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Staubgehaltes in einer Reingasleitung bekannt, bei der ein Absaugrohr in die Reingasleitung eingeführt ist, das mit einer ein Staubfilter enthaltenden Staubhülse verbunden ist, in der mit Hilfe einer eine Pumpe und zwei Regelkreise enthaltenden Vorrichtung ein geschwindigkeitsgleicher Gasstrom erzeugt wird, so daß die während einer Meßperiode in dem Filter zurückgehaltene Staubmenge ein Maß für die mittlere Staubkonzentration in der Reingasleitung ist Zur Bestimmung der mittleren Staubkonzentration ist es dabei erforderlich, in gewissen Zeitabständen die Staubmenge zu bestimmen, wobei an die Sorgfalt und Qualitfikation des Messenden hohe Anforderungen gestellt werden. Mit der bekannten Vorrichtung werden Mittelwerte der Staubkonzentration bestimmt ohne daß sich kurzzeitige Maximalwerte feststellen lassen.

ίο Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine kontinuierliche Staubmessung mit zuverlässiger Alarmgabe bei Oberschreiten eines Maximalwertes ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der

eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Probe kontinuierlich bis zu einer Rösttemperatur erhitzt wird und die bei Auftreten von Stäuben im Reingas erzeugten Röstgase durch Gasanalyse festgestellt werden.

Bei dem erfindungsgemäCen Verfahren wird kontinuierlich eine der Staubkonzentration entsprechende Röstgaskonzentration erzeugt, die wegen der vernachlässigbaren Trägheit die Auslösung eines Alarmes mit geringem Zeitverzug ermöglicht Außerdem kann der Verlauf der Staubkonzentration ohne Unterbrechungen praktisch trägheitslos verfolgt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn mit dem erhitzten Reingas-Röstgas-Gemisch eine Halbleitermeßzelle umspült und deren Widerstand bestimmt wird. Eine selektive Staubbestimmung ist dann möglich, wenn die Temperatur der Halbleitermeßzelle entsprechend den zu untersuchenden Bestandteilen des Röstgases eingestellt wird. Eine gleichmäßige Empfindlichkeit des Meßverfahrens wird dadurch erreicht, daß die an die Halbleitermeßzelle chemosorbierten Röstgase durch Beheizen der Halbleitermeßzelle desorbiert werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gemäß weiterer Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugrohr über eins Heh^ammer an eine Meßkammer angeschlossen ist, in der eine in einer Widerstandsmeßbrücke mit Anzeigevorrichtungen liegende Halbleitermeßzelle angeordnet ist.

Weitere vorteilhafte Merkmale sind Gegenstand von Unteransprüchen. In der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung zur selbsttätigen, kontinuierlichen Überwachung von organischen und anorganischen Stäuben gemäß der Erfindung in schematischer

so Darstellung,

F i g. 2 die Empfindlichkeitsfunktion der Halbleiter-Meßzelle der Vorrichtung nach Fig. I in Abhängigkeit von deren Temperatur für zwei verschiedene Gase und F i g. 3 den Zusammenhang zwischen der Gaskonzen tration in der Meßkammer der Vorrichtung nach F i g. I und dem Ausschlag des mit der Vorrichtung nach F i g. 1 verwendeten Anzeigeinstrumentes.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung zur selbsttätigen, kontinuierlichen Überwachung von organischen und anorganischen Stäuben ist strömungsabwärts hinter einem in einem Rohr 1 angebrachten Staubfilter 3 angeschlossen. Das mit Stäuben beladene Rohgas durchströmt das Staubfilter 3 in Richtung des Pfeiles 2 und verläßt dieses als staubfreies Reingas. In den hinter

b-5 dem Staubfilter 3 liegenden Reingasraum 5 ragt eine Absaugleitung 7 mit einem in Strömungsrichtung weisenden Absaugrohr 9. Die Absaugleitung 7 ist an eine elektrisch beheizte Heizkammer 11 angeschlossen.

deren Innentemperatur so hoch ist, daß sich in Abhängigkeit von der Art und der Menge der in dem Luft- oder Gasstrom mitgeführten Stäube Röstgase (Oxide oder andere Verbindungen) bilden, die über eine Verbindungsleitung 13 in eine Meßkammer 17 gelangen. Der Reingas- und Röstgasstrom wird durch eine Saugpumpe 19 aufrechterhalten, die in einer mit dem Ausgang der Meßkammer 17 verbundenen Rohrleitung 21 liegt und durch die das Gasgemisch ins Freie uder in das Rohr 1 gepumpt werden kann.

Das in die Meßkammer 17 gelangende Gasgemisch wird auf luftfremde Stoffe oder seine chemische Zusammensetzung mit Hilfe einer Halbleiter-Meßzelle 23 untersucht Die Gasanalyse beruht dabei darauf, daß sich der Widerstand der Halbleiter-Meßzelle 23 in Abhängigkeit von der Konzentration und der Art der in dem Röstgasgemisch erhaltenen Gase ändert Er hängt von der unterschiedlichen Wärmeleitung der anwesenden Gase und deren jeweiligen Partialdrücken ab und wird bei einer an der Oberfläche und der Halbleiter-Meßzelle 23 stattfindenden, konzentration- und lemperaturabhängigen Chemosorption von oxidierbaren Gasen außerdem noch von dem unterschiedlichen Verhalten der Gasmoleküle beim Anlagern an die Oberfläche der Halbleiter-Meßzelle 23 beeinflußt Die bei der Chem&sorption an der Oberfläche der Halbleiter-Meßzelle 23 sortierten Gasmoleküle werden mit Hilfe einer Freibrenneinrichtung wieder entfernt, so daß eine gleichbleibende Empfindlichkeit und Stabilität des Nullpunktes sowie eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer der Halbleiter-Meßzelle 23 erreicht wird. Die Freibrenneinrichtung besteht aus einem Impulsgenerator 25, der an die beiden Enden der Heizwicklung der Halbleiter-Meßzelle 23 angeschlossen ist und dessen Ausgangsspannung sowie Ausgangsfrequenz einstellbar ist Bei niedrigen Freibrenn-Frequenzen kann die Widerstandsmessung zur Zeit der Freibrenn-Impulse kurz selbsttätig unterbrochen werden; jedoch ist dies bei hohen Frequenzen nicht notwendig.

Der Widerstand der Halbleiter-Meßzelle 23 wird mit Hilfe einer Wheatstone'schen Brückenschaltung 27 bestimmt, wobei der Nullpunkt der abgleichbaren Meßbrücke 27 und der die Halbleiter-Meßzelle 23 aufheizende Strom einstellbar sind. Durch in F i g. 1 nicht dargestellte Schaltungsmaßnahmen ist eine Temperatur- und Spannungskontantnaltung an der Halbleit?r-Meßzelle 23 sichergestellt Der Ausgang der Meßbrücke 27 ist an einen Verstärker 29 angeschlossen, dessen Verstärkungsgrad ebenfalls einstellbar ist. so daß die Empfindlichkeit der Röstgasanalyse den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden kann. Mit dem Ausgang des Verstärkers 29 sind ein Alarmgeber 33 und ein Anzeigeinstrument 31 verbunden. Das Anzeigeinstrument 31 zeigt die jeweilige, in der Meßkammer 17 vorhandene Gaskonzentration an, die ein unmittelbares Maß für die in dem Reingas noch vorhandene Staubmenge ist Mit Hilfe einstellbarer Schwellenwertschalter des Alarmgebers 33 können beim Auftreten von Staubteilchen im Reingas oder beim Oberschreiten einer kritischen Staubteilchenzahl im Reingas ein Alarm sowie weitere Maßnahmen ausgelöst werden.

Dadurch, daß die Temperatur der Halbleiter-Meßzelle 23 durch Verändern des Heiz- und Meßstromes einstellbar ist kann der Arbeitspunkt der Halbleiter-Meßzelle 23 den jeweils zu messenden Röstgasen und damit den zu überwachenden organischen und anorganischen Stäuben angepaßt werden, um eine möglichst hohe Empfindlichkeit und Selektivität bei der Messung zu erhalten.

Fig.2 zeigt die Abhängigkeit der Empfindlichkeit oder der relativen Widerstandsänderung pro Konzentrationseinheit der Halbleiter-Meßzel/e 23 von deren Temperatur für zwei Gase A und B. Dem Kurzenverlauf kann unmittelbar entnommen werden, daß für die Temperatur T₂ für beide Gase A ur.C B eine gleiche, mittlere Empfindlichkeit erhalten wird und beide Gase den Widerstand der Halbleiter-Meßzelle 23 in der gleichen Weise beeinflussen. Bei den Temperaturen 7Ί und Ti ist jedoch eine gewisse Selektivität vorhanden.

Bei der Temperatur 7Ί ist die Einwirkung des Gases A auf den Widerstand der Meßzelle 23 größer als die Einwirkung des Gases B, während bei der Temperatur Ti die Chemosorption an der Halbleiter-Meßzelle 23 zu einer besonders ausgeprägten Empfindlichkeit für das Gas B führt wobei die Halbleiter-Meßzelle 23 jedoch für das Gas A eine gewisse Querempfindlichkeit beibehält

Die F i g. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen der in der Meßkammer 17 vorhandenen Gaskonzentration und dem Ausschlag des Anzeige^:nstrumentes 31, wobei die beiden dargestellten Kurven für die Gase A und B jeweils in Abwesenheit des zweiten Gasses gelten. Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, kann der Verlauf der beiden in F i g. 3 dargestellten Funktionen durch Veränderung der Temperatur der Halbleiter-Meßzelle 23 verändert werden, so daß einem bestimmten Skalenwert des Meßinstrumentes 31 ein Schwellenwert zugeordnet werden kann, der der höchstzulässigen Konzentration der Gase A und B entspricht

Dadurch, daß zur Staubüberwachung der gegebenenfalls vorhandene Staub in einer Heizkammer erhitzt wird, um aus dem Staub Gase zu gewinnen, ist es möglich, schon geringste Staubmengen nachzuweisen und sehr schnell die gegebenenfalls erforderlichen Maßnahmen zu ergreifen. Das elektrische Ausgangssignal der mit der Halbleiter-Meßzelle 23 verbundenen Meßbrücke 27 läßt sich auf einfache Weise aufzeichnen, an einen entfernt liegenden Ort übertragen oder für eine automatische Steuerung verwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Staubüberwachung in einer Reingaslaitung, bei dem aus dem zu untersuchenden Reingas kontinuierlich ein Teilgasstrom als Probe entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Probe kontinuierlich bis zu einer Rösttemperatur erhitzt wird und die bei Auftreten von Stäuben im Reingas erzeugten Röstgase durch Gasanalyse festgestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem erhitzten Reingas-Röstgas-Gemisch eine Halbleiter-Meßzelle umspült wird, deren Widerstand bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Halbleiter-Meßzelle entsprechend den zu untersuchenden Bestandteilen des Röstgases eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, däC die an der Halbleiter-Meßzelle chemosorbierten Röstgase durch Beheizen der Halbleiter-Meßzelle desorbiert werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem in die Reingasleitung eingeführten, mit einer Pumpe verbundenen Absaugrohr, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugrohr (9) über eine Heizkammer (11) an eine Meßkammer (17) angeschlossen ist, in der eine in einer Widerstandsmeßbrücke (27) mit Anzeigevorrichtung (31, 33) liegende Halbleitermeßzelle (23) angeordnet ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Halbleiter-Meßzelle (23) entsprechend den zu untersuchenden Röstgase einstellbar ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter-Meßzelle (23) an eine einen einstellbaren Heizstrom liefernde Freibrenneinrichtung (25) angeschlossen ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkammer (17) eine Förderpumpe (19) zugeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsmeßbrücke (27) an ein Anzeigeinstrument (31) und einen Alarmgeber (33) angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkammer (11) elektrisch beheizt ist.