DE3305867A1

DE3305867A1 - Verfahren zur messung der partikelkonzentration in einem gasstrom durch radiometrische bestimmung

Info

Publication number: DE3305867A1
Application number: DE19833305867
Authority: DE
Inventors: Franz 4430 Mülheim Spohr; Jürgen 7060 Schorndorf Stein
Original assignee: VEREWA MESS und REGELTECHNIK S; Daimler Benz AG
Current assignee: VEREWA MESS und REGELTECHNIK S; Daimler Benz AG
Priority date: 1983-02-19
Filing date: 1983-02-19
Publication date: 1984-08-30
Also published as: DE3305867C2

Description

Verfahren zur Messung der Partikelkonzentration in
einem Gasstrom durch radiometrische Bestimmung Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Messung der Partikelkonzentration in einem Gasstrom durch radiometrische Bestimmung, das quasi kontinuierlich betrieben werden kann.
Verfahren zur Bestimmung der Partikelkonzentration bzw. des Partikelgehalts in Gasen. z.B. der Staubemission oder der Staubimmission sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Für die laufende Aufzeichnung der Partikelkonzentration hat sich das Teilgasstromverfahren in Verbindung mit der radiometrischen Massenbestimmung bewährt. Hierzu wird dem Gasstrom ein repräsentativer Teilgasstrom entnommen, und die in ihm enthaltenen Partikel werden auf einem hochwirksamen Filter abgeschieden. Die auf dem Filter abgeschiedene Feststoffmasse wird durch radiometrische Differenzmessung aus einem unbelegten und einem belegten Filterfleck bestimmt. d.h., vor der Abscheidung der Partikel muß zunächst die Durchlässigkeit des unbelegten Filters gemessen werden (Nullmessung), dann erst kann die Abscheidung der Partikel auf dem Filter beginnen. Weiterhin umriß in bestimmten Zeitabständen das Filter gewechselt werden. da durch die abgeschiedenen Partikel die Gasdurchlässigkeit des Filters abnimmt und somit bei längeren Betriebszeiten keine repräsentative Abscheidung mchr moglich wäre Aus der pre Zelteinheit auf dem Fllter abgesehledenen Partikel menge läßt sich die Partikelkonzentration (mg m 3) berechnen, wenn das Volumen des Teilgasstroms z.B. durch Differenzdruckmessung an einer Blende gemessen wurde, ebenso läßt sich der Partikelmassenstrom (kg .h-1) errechnen, wenn dem Gasstrom ein proportionaler Teilgasstrom entnommen wird oder das Volumen des Gasstroms durch einen Geschwindigkeitsmeßwertaufnehmer, z.B. Prandtl-Staurohr bestimmt und mit der Partikelkonzentration multipliziert wird.
Aus dem oben Gesagten ergibt sich somit, daß die bisher bekannten Verfahren nicht kontinuierlich arbeiten können, da Totzeiten entstehen. in denen das Filter gewechselt und die Nullmessung bei unbelegtem Filter durchgeführt wird. Durch diese Totzeiten ergibt sich eine nur geringe zeitliche Auflösung der Messung und Ungenauigkeiten bei stark schwankender Partikelkonzentration in dem zu messenden Gas.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin. ein Verfahren zur Messung der Partikelkonzentration in einem Gasstrom auf der Grundlage der radiometrischen Bestimmung zu finden, welches sich kontinuierlich oder quasi kontinuierlich durchführen läßt und somit die sich aus den Totzeiten der bekannten Verfahren ergebenden Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch das in dem Patentanspruch beschriebene Verfahren gelöst.
Das Verfahren beruht somit darauf, daß zwei Filter vorhanden sind, durch die jeweils wechselweise der Teilgasstrom gesaugt wird. Während durch das eine Filter der Teilgasstrom gesaugt wird, wird das Andere Filter gewechselt und an ihm die Nuilmessung durchgeführt.
Filtriert wird im allgemeinen in einer an sich bekannten Bandfiltereinrichtung, bei der das Filtermaterial, im allgemeinen Papier in Bandform von einer Rolle abgewickelt, durch die Filtereinrichtung geführt, und hinter der Filtereinrichtung wieder aufgerollt wird. Der Filterwechsel erfolgt durch schrittweises Weitertransportieren des Filterbandes durch die Filtervorrichtug. Für die zwei Filter sind somit zwei Filtervorrichtungen erforderlich.
Die Massenbestimmung der abgeschiedenen Partikel erfolgt durch radiometrische Flächengewichtsmessung (d.h. Messung der Durchlässigkeit des Filters für radioaktive Strahlen) vor und nach der Beaufschlagung. Als Quelle der radioaktiven Strahlen wird vorzugsweise ein Beta-Radionuklid eingesetzt, als Strahlendetektor benutzt man vorwiegend ein Geiger-Müller-Endfenster-Zählrohr.
In der Zeit. in der das eine Filter mit dem Teilgasstrom beaufschlagt wird, werden auf dem jeweils anderen Filter die auf ihm niedergeschlagenen Partikel gemessen sowie die Nullinessung und der Filterwechsel für die nächste Beaufschlagung durchgeführt. Die Nullmessung an dem neuen Filter erfolgt dabei im allgemeinen während der Zeit. in der die Messung der Partikelmasse auf dem belegten Filter erfolgt. Infolge der durch den Übergang auf das andere Filter fallenden Totzeit kann eine sehr gute zeitliche Auflösung der Messung erreicht werden. Das Wechseln der Filter sowie die Auswertung der Messung kann sowohl von Hand als auch durch eine automatische Programmsteuerung erfolgen, wobei die automatische Programmsteuerung und Auswertung der Messung, insbesondere durch einen Mikroprozessor. bevorzugt wird.
In der Absaugleitung, in Strömgungsrichtung gesehen hinter den Filtern, wird der dert herrschende Druck gemessen. Ein plötzliches Nachlassen der Gaschnrch@@@@keit infolge starker Filterbelegung, hervorgerufen durch einen plötzlichen Anstieg m der Partikelkonzentration in dem zu messebdeb Abgas wird durch eme Veranderung des Drucks in der Absaupleitung erkannt Dadurch ist es moglich. bemits vor dem an s@h vorgreschenen Zellpunkl auf das an dere Filter zu wechseln und dadurch eine Verstopfung des ersten Filters und damit verbunden eine Meßungenauigkeit zu vermeiden.
Die Druckänderung, bei der das Wechseln auf das andere Filter erfolgt, hängt von den jeweiligen apparativen Gegebenheiten, z.B.
Filterfläche, Filterdurchlässigkeit, normalerweise in der Absaugeleitung herrschender Unterdruck usw., ab. Die Umschaltung auf das andere Filter kann sowohl manuell erfolgen, als auch bevorzugt automatisch, was eine besondere Überwachung überflüssig macht.
Damit passen sich die Zeitabstände zwischen den Filterwechseln automatisch auch wechselnden Gegebenheiten an.
Zur Vermeidung von Taupunktunterschreitungen und Kondensatbildung in Entnahme- und Filtersystem kann es mitunter erforderlich werden, das Entnahmesystem sowie die Filter in an sich bekannter Weise zu beheizen. Bei stark feuchtigkeitshaltigen Gasen und bei hohen Paitikelkonzentrationen ist es mitunter von Vorteil, wenn der octen Gasstrom entnommene Teilgasstrom noch einmal in einer an sich bekannten Gasverdünnungseinrichtung verdünnt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für solche Anwendungsfälle, wo die mit diesem Verfahren entfallende Totzeit einen in das Gewicht fallenden Anteil an der Gesamtmeßzeit einnehmen würde.
Die mit dem Verfahren erzielbaren Vorteile liegen in erster Linie in dem Wegfall der bisher unvermeidbaren Totzeit. Es lassen sich d;idurcli Messungen mit sehr guter zeitlicher Auflösung durchführen.
Durch die Messung des Drucks hinter den Filtern und einer dadurch möglichen Anpassung der Meßzykluszeit an die Filterbelegung können keine Meßfelller, hervorgerufen durch verstopfte oder schwergängige Filter mehr austreten.

Claims

Patentanspruch Verfahren zur Messung der Partikelkonzentration in einem Gasstrom durch radiometrische Bestimmung, wobei a) dem Gas strom ein bestimmter Teilgasstrom entnommen wird b) dieser Teilgasstrom durch ein Filter gesaugt wird, c) dessen Durchlässigkeit für radioaktive Strahlen, insbesondere ß-Strahlen zuvor in unbelegtem Zustand gemessen wird (Nullmessung), d) die Durchlässigkeit des mit abgeschiedenen Partikeln helegten Filters fiir radioaktive Strahlen gemessen wird, e) aus der Differenz der Durchlässigkeiten des belegten und unbelegten Filters die abgeschiedene Feststoffmasse bestimmt und daraus die Partikelmasse pro Zeiteinheit oder pro Gasvolumen errechnet wird und in in vorgegebenen Zeitabständen der Teilgasstrom abgestellt, das Filter gewechselt und die Nullmessung vorgenommen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß g) zwei Filter verwendet werden, die h) in vorgegebenen Zeitabständen wechselweise mit dem Teilgasstrom beaufschlagt werden, wobei i) im Anschluß an die Beaufschlagung des einen Filters das jeweils andere Filter beaufschlagt wird und während der Beaufschlagung des anderen Filters an dem einen Filter die Messung der auf ihm niedergeschlagenen Partikel sowie die Nullmessung und der Filterwechsel für die nächste Beaufschlagung vorgenommen wird und daß j) in Strömungsrichtung gesehen hinter den Filtern der I)ruck gemessen wird und bei einem durch starke Filterbelegung hervorgerufenen vorgegebenen Druckabfall die vcrgegebenen Zeitabstände zur wechselweisen Beaufschlagung der Filter verkürzt werden.