DE4344441C1 - Method and device for the continuous determination of the content of oxidizable ingredients in aqueous liquids - Google Patents
Method and device for the continuous determination of the content of oxidizable ingredients in aqueous liquidsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung des Gehalts an oxidierbaren Inhaltsstoffen in wäßrigen Flüssigkeiten, bei dem Flüssigkeitsproben mittels eines Transportgases einem Verbrennungsofen zugeführt und thermisch behandelt werden und der Inhaltsstoff zu einem gasförmigem Oxid verbrannt wird und in einer Probe des so erhaltenen Abgases der Gehalt an gasförmigem Oxid durch Infrarotmessung ermittelt wird.The invention relates to a process for continuous Determination of the content of oxidizable ingredients in aqueous liquids, in which liquid samples an incinerator by means of a transport gas fed and thermally treated and the Ingredient is burned to a gaseous oxide and in a sample of the exhaust gas thus obtained gaseous oxide is determined by infrared measurement.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet dieses Verfahrens ist die Bestimmung des Kohlenstoffgehalts und/oder des Stickstoffgehalts in Abwasser. Diese oxidierbaren Inhaltsstoffe werden im allgemeinen wie folgt bezeichnet:An important area of application of this method is Determination of the carbon content and / or the Nitrogen content in waste water. This oxidizable Ingredients are generally referred to as follows:
TC (Total Carbon) der gesamte in der wäßrigen
Flüssigkeit enthaltene Kohlenstoff;
TOC (Total Organic Carbon) der gesamte in der wäßrigen
Flüssigkeit in Form von organischen Verbindungen
enthaltene Kohlenstoff;
TIC (Total Inorganic Carbon) der gesamte in der wäßrigen
Flüssigkeit in Form von anorganischen Verbindungen
enthaltene Kohlenstoff;
TN (Total Nitrogen) der gesamte in der wäßrigen
Flüssigkeit enthaltene Stickstoff.TC (Total Carbon) the total carbon contained in the aqueous liquid;
TOC (Total Organic Carbon) the total carbon contained in the aqueous liquid in the form of organic compounds;
TIC (Total Inorganic Carbon) the total carbon contained in the aqueous liquid in the form of inorganic compounds;
TN (Total Nitrogen) the total nitrogen contained in the aqueous liquid.
In dem Aufsatz von F. Ehrenberger, "Zur Bestimmung von Sauerstoffbedarfs- und Kohlenstoff-Kennzahlen in der Wasserqualitätsbestimmung", GIT Fachz. Lab. 23 Jg 8/79, S. 738-747, werden verschiedene Methoden zur TOC-Bestimmung beschrieben, die auf der naßchemischen oder thermischen Umsetzung der organischen Inhaltsstoffe und der quantitativen Oxidation beruhen.In the essay by F. Ehrenberger, "To determine Oxygen demand and carbon indicators in the Water quality determination ", GIT Fachz. Lab. 23 Jg 8/79, S. 738-747, different methods for TOC determination described on the wet chemical or thermal Implementation of organic ingredients and quantitative oxidation based.
Bei den bekannten Verfahren der eingangs genannten Gattung durchläuft die Flüssigkeitsprobe einen Feinfilter, um Partikel zu entfernen, die größer als 100-200 µm sind. Die Flüssigkeitsprobe würde dann - im Falle der Bestimmung des TOC ggf. mit einer Zwischenbehandlung zum Entfernen der anorganischen Verbindungen - dem Verbrennungsofen zugeführt. Dort werden die organischen Inhaltsstoffe thermisch zu Kohlendioxid (CO₂) umgesetzt. Das entstandene Kohlendioxid wird mit Hilfe eines Transportgases, das in der Regel auch den nötigen Verbrennungssauerstoff liefert, durch einen Kühler mit Wasserabscheider, einen Gasfilter und eine Infrarot-Auswerteeinheit transportiert. Das bei der Verbrennung entstandene Kohlendioxid wird durch Infrarotmessung bestimmt, und aus diesem Wert wird der TOC errechnet.In the known methods of the type mentioned at the outset the liquid sample passes through a fine filter to Remove particles larger than 100-200 µm. The Liquid sample would then - in the case of the determination of the TOC if necessary with an intermediate treatment to remove the inorganic compounds - the incinerator fed. There are the organic ingredients thermally converted to carbon dioxide (CO₂). The resulting Carbon dioxide is generated using a transport gas that is in usually also provides the necessary combustion oxygen, through a cooler with water separator, a gas filter and transported an infrared evaluation unit. That at The carbon dioxide produced by the combustion is caused by Infrared measurement determined, and from this value the TOC calculated.
Bei dem beschriebenen Verfahren ist das Probenvolumen je Zeiteinheit oder Einzelprobe mit 20-100 µl extrem gering. Das geringe Probenvolumen hat zur Folge, daß die zuführenden Leitungen ebenfalls einen extrem geringen Querschnitt haben müssen, um größere Zeitverluste zu vermeiden. In the described method, the sample volume is each Time unit or individual sample with 20-100 µl extremely low. The small sample volume has the consequence that the supply lines also extremely low Cross-section must have in order to lose more time avoid.
Ein weiteres bekanntes Verfahren (gwf-wasser/abwasser 120 (1979) H. 5) zur Bestimmung des TOC ohne den Einsatz eines Katalysators erfordert erhöhte Temperaturen (1100 bis 1200°C) und eine längere Aufenthaltszeit im Ofen. Eine einfache Verlängerung der Aufenthaltszeit im Ofen durch Vergrößerung des Ofenvolumens hat jedoch den Nachteil größerer Totzeiten. Der gleiche Effekt wird bei dem bekannten Verfahren dadurch angestrebt, daß die mit Trägergas vermischte Probe auf ihrem Weg durch den Verbrennungsofen mittels Umlenkblechen (Schikanen) mehrmals durch die heißeste Ofenzone geleitet wird, bevor sie den Ofen verläßt und der Infrarotmessung zur Auswertung zugeführt wird. Another known method (gwf-wasser / abwasser 120 (1979) H. 5) to determine the TOC without the use of a Catalyst requires elevated temperatures (1100 to 1200 ° C) and a longer time in the oven. A easy extension of the time in the oven However, increasing the furnace volume has the disadvantage larger dead times. The same effect is at aimed at the known method in that with Carrier gas mixed sample on its way through the incinerator by means of baffles (baffles) several times through the hottest furnace zone before it leaves the oven and the infrared measurement for evaluation is fed.
Die Probe wird mit Hilfe eines Transportgases (Carrier- Gas) und/oder einer feindüsigen Dosiervorrichtung in den Ofen eingebracht. Hierbei sind folgende Zusammenhänge wichtig:The sample is removed using a transport gas (carrier Gas) and / or a fine nozzle metering device in the Oven introduced. Here are the following relationships important:
Das Probenvolumen ist mit 20-100 µl pro Minute oder Einzelprobe extrem gering. Es muß zusammen mit dem Transportgas in den Verbrennungsofen eingespritzt werden. Das Transportgas hat vor allem die Aufgabe, das durch Verbrennung entstandene CO₂-Gas aus dem Verbrennungsofen bis zu einer Infrarot-Meßkammer zu transportieren. Die Transportgasmenge bestimmt die CO₂-Austauschzeit im Verbrennungsofen. Die Transportgasmenge verdünnt jedoch das Ergebnissignal des zu messenden CO₂ aus dem der TC, TOC usw. ermittelt wird.The sample volume is 20-100 µl per minute or Single sample extremely low. It must be together with the Transport gas can be injected into the incinerator. The main task of the transport gas is through Combustion generated CO₂ gas from the incinerator to be transported to an infrared measuring chamber. The The amount of transport gas determines the CO₂ exchange time in the Incinerator. However, the amount of transport gas dilutes this Result signal of the CO₂ to be measured from the TC, TOC etc. is determined.
Um unter den zuvor genannten Bedingungen einen guten Eintrag der Abwasserprobe in den Verbrennungsofen zu erreichen, muß eine mechanische Vorrichtung die Probe mit hoher Energie durch eine sehr dünne Düse in den Verbrennungsofen befördern oder die Flüssigkeitsprobe muß mit Hilfe des Transportgases durch eine sehr dünne Düse (Düse mit sehr kleinem Querschnitt) in den Verbrennungsofen gespritzt werden.To get a good one under the aforementioned conditions Entry of the wastewater sample into the incinerator a mechanical device must reach the sample high energy through a very thin nozzle in the Move the incinerator or the liquid sample with the help of the transport gas through a very thin nozzle (Nozzle with a very small cross section) in the Incinerator to be sprayed.
Die notwendige Einhaltung der oben genannten Bedingungen hat zur Folge, daß der Einsatz der Einspritzdüsen mit sehr geringem Durchmesser (50-250 µm) sehr schnell zu Verstopfungen der Düse führt. Vergrößert man die Düse, muß man mehr Transportgas einsetzen, um das Gemisch mit ausreichender Energie in den Verbrennungsofen zu verdüsen. Dadurch wird das Ergebnissignal des CO₂ verringert.The necessary compliance with the above conditions has the consequence that the use of the injectors with very small diameter (50-250 µm) very quickly Clogging of the nozzle leads. If you enlarge the nozzle, you have to you use more transport gas to mix the mixture with to spray enough energy into the incinerator. As a result, the result signal of the CO₂ is reduced.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß zum Eintrag der Flüssigkeitsproben in den Verbrennungsofen eine ausreichend große Gasmenge zur Verfügung steht, ohne daß hierdurch das Ergebnissignal der Infrarotmessung verringert wird.The object of the invention is therefore a method of type mentioned so that the entry of the liquid samples in the incinerator sufficient amount of gas is available without the result signal of the infrared measurement is reduced.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus dem Verbrennungsofen ein Abgasstrom abgeführt wird, der im Kreislauf dem Verbrennungsofen zusammen mit dem Transportgas und den Flüssigkeitsproben gleichzeitig wieder zugeführt wird.This object is achieved in that an exhaust gas stream is discharged from the incinerator, which in Circuit the incinerator along with the Transport gas and the liquid samples at the same time is fed again.
Durch die im Kreislauf durch den Verbrennungsofen geführte Abgasmenge, die vorzugsweise ein Mehrfaches der Menge des Transportgases beträgt, steht zum Eintrag der Flüssigkeitsproben in den Verbrennungsofen eine dann als Transportgas (Carrier-Gas) dienende Gasmenge zur Verfügung, die wesentlich höher ist als die Menge des jeweils frisch zugeführten Trägergases. Diese durch den Verbrennungsofen hindurchgeführte Gasmenge beeinträchtigt jedoch die Infrarotmessung nicht und verringert insbesondere nicht das Ergebnissignal des zu bestimmenden gasförmigen Oxids, beispielsweise des Kohlendioxids, weil das im Kreislauf geführte Abgas bei stationärem Betriebszustand die gleiche Konzentration an gasförmigem Oxid aufweist wie das der Infrarotmessung zu unterwerfende Abgas, d. h. die Zumischung des im Kreislauf geführten Abgases führt nicht zu einer Verdünnung des zu messenden Abgases.By circulating through the incinerator guided amount of exhaust gas, which is preferably a multiple of The amount of the transport gas is stated on the entry Liquid samples in the incinerator then as a Transport gas (carrier gas) serving the amount of gas Disposal that is significantly higher than the amount of each freshly supplied carrier gas. This through the The amount of gas passed through the incinerator is impaired however the infrared measurement does not and decreases especially not the result signal of the one to be determined gaseous oxide, for example carbon dioxide, because the recirculated exhaust gas when stationary Operating state the same concentration of gaseous Oxide, like that to be subjected to infrared measurement Exhaust gas, d. H. the admixture of the circulated Exhaust gas does not dilute what is to be measured Exhaust gas.
Durch den erfindungsgemäßen Kreislaufbetrieb können die beiden Aufgaben des Transportgases, nämlich einerseits die Bereitstellung der Verdüsungsenergie für die Flüssigkeitsproben und andererseits der Transport des gasförmigen Oxids aus dem System heraus, so voneinander getrennt werden, daß beide Teilaufgaben mit der jeweils hierfür optimalen Gasmenge ausgeführt werden können. Mit einem großen Gas-Kreislaufstrom kann die Flüssigkeitsprobe durch eine wesentlich größere Düse und mit hoher Energie in den Verbrennungsofen eingespritzt werden; zugleich wird durch die Wahl einer verhältnismäßig kleinen Menge von zugeführtem Transportgas das Ergebnissignal vergrößert. Die erforderliche Mindestmenge des frisch zugeführten Trägergases wird jetzt fast nur noch von der zulässigen Zeitverzögerung des Austausches von gasförmigem Oxid, beispielsweise CO₂ aus dem Verbrennungsofen beeinflußt.Due to the cycle operation according to the invention, the two tasks of the transport gas, namely the one Provision of atomizing energy for the Liquid samples and on the other hand the transport of the gaseous oxide out of the system, so from each other be separated that both subtasks with each optimal gas volume can be carried out for this. With a large gas cycle flow can sample the liquid due to a much larger nozzle and with high energy be injected into the incinerator; at the same time by choosing a relatively small amount of supplied transport gas increases the result signal. The required minimum amount of freshly fed Carrier gas is now almost only permitted Delay in the exchange of gaseous oxide, for example CO₂ from the incinerator.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der gesamte aus dem Verbrennungsofen abgeführte Abgasstrom die der Infrarotmessung unterworfene Probe bildet und daß eine der Menge des zugeführten Transportgases entsprechende Abgasmenge aus dem im Kreislauf geführten Abgasstrom entnommen wird. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die zur Infrarot-Messung verwendete Meßkammer bedingt durch ihre Bauart zur sicheren Betriebsweise einen verhältnismäßig großen Gas- Volumenstrom benötigt. Hierbei ist es jedoch erforderlich, den gesamten großen Gasstrom nach dem Austritt aus dem Verbrennungsofen zu trocknen und zu kühlen.According to a preferred embodiment of the invention provided that the entire from the incinerator exhaust gas flow discharged is the one subject to infrared measurement Sample forms and that one of the amount of feed Transport gas corresponding amount of exhaust gas from the in Circulated exhaust gas flow is removed. This is particularly advantageous when used for infrared measurement measuring chamber used due to their design for safe operation of a relatively large gas Volume flow required. However, it is necessary the entire large gas flow after exiting the Incinerator to dry and cool.
Um den Aufwand für die Trocknung, Kühlung und ggf. Filtrierung des Abgases zu verringern und eine auf einen kleinen Volumenstrom eingestellte Infrarot-Meßkammer zu verwenden, ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens vorgesehen, daß aus dem im Kreislauf geführten Abgasstrom die der Infrarot- Messung unterworfene Probe entnommen wird.To reduce the effort for drying, cooling and, if necessary, Filter the exhaust and decrease one on one small volume flow set infrared measuring chamber use is according to another advantageous Design of the inventive concept provided that from the circulated exhaust gas flow that the infrared Subject subjected to measurement is taken.
Nur der verhältnismäßig kleine, der Infrarotmessung unterworfene Gas-Volumenstrom fließt dann über den der Infrarot-Meßkammer vorgeschalteten Kühler, so daß diese Bauteile für einen sehr kleinen Volumenstrom ausgelegt werden können. Only the relatively small, infrared measurement subject gas volume flow then flows over the Infrared measuring chamber upstream cooler, so this Components designed for a very small volume flow can be.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in der Weise kontinuierlich durchgeführt werden, daß das Transportgas kontinuierlich zugeführt wird. Die Infrarotmessung kann ebenfalls kontinuierlich oder in einzelnen Schritten durchgeführt werden.The method according to the invention can in such a way be carried out continuously that the transport gas is fed continuously. The infrared measurement can also continuously or in individual steps be performed.
Statt dessen ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens aber auch möglich, das Verfahren so durchzuführen, daß das Transportgas schubweise zugeführt wird und daß ein zwischen zwei Schüben von Transportgas durch Infrarotmessung im Abgas ermittelter Anstieg des Gehalts an gasförmigem Oxid als Signal für die Bestimmung des Gehalts an oxidierbaren Inhaltsstoffen in der wäßrigen Flüssigkeit ausgewertet wird.Instead, according to a further embodiment of the The idea of the invention is also possible, the method so perform that the transport gas supplied in batches will and that one between two batches of transport gas increase in the. determined by infrared measurement in the exhaust gas Gaseous oxide content as a signal for the determination the content of oxidizable ingredients in the aqueous liquid is evaluated.
Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft bei besonders geringen Konzentrationen von oxidierbaren Inhaltsstoffen in der wäßrigen Flüssigkeit. Während des größten Teils der Meßzeit ist der Transportgasstrom unterbrochen. Bei einer solchen Betriebsweise erhöht sich während der Messung ständig die Konzentration an gasförmigem Oxid im gesamten System, bis eine maximale Konzentration erreicht ist. Bei Erreichen dieser Grenzwert-Konzentration erfolgt ein Austausch mit einer hohen Transportgasmenge, und der Vorgang beginnt von neuem. Die Änderung der Konzentration pro Zeiteinheit, d. h. der Anstieg des Gehalts an gasförmigem Oxid, wird als Ergebnissignal ausgewertet.This method is particularly advantageous in particular low concentrations of oxidizable ingredients in the aqueous liquid. For the most part the transport gas flow is interrupted during the measuring time. At Such an operation mode increases during the Constantly measuring the concentration of gaseous oxide in the entire system until a maximum concentration is reached is. When this limit value concentration is reached an exchange with a high amount of transport gas, and the Process starts again. The change in concentration per unit of time, d. H. the increase in salary gaseous oxide, is evaluated as a result signal.
Die Erfindung betrifft auch eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Ausgehend von einer bekannten Vorrichtung mit einer Flüssigkeits- Dosiereinrichtung zur Zuführung von Flüssigkeitsproben über eine Flüssigkeitsleitung zu einem Verbrennungsofen, mit einer in einen Einlaß des Verbrennungsofens mündenden Zufuhrleitung für Transportgas, einer einem Auslaß des Verbrennungsofens über einen Kühler nachgeschalteten Infrarot-Meßkammer und einer Gasabfuhrleitung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auslaß des Verbrennungsofens eine Kreislaufleitung abgezweigt ist, die über eine Kreislaufpumpe und eine Kreislauf-Dosiereinrichtung in den Einlaß des Verbrennungsofens mündet. Die Kreislaufleitung kann stromab von der Infrarot-Meßkammer abgezweigt sein. Statt dessen ist es auch möglich, daß die Kreislaufleitung zwischen dem Auslaß des Verbrennungsofens und dem nachgeschalteten Kühler abgezweigt ist.The invention also relates to an advantageous device to carry out the procedure. Starting from one known device with a liquid Dosing device for feeding liquid samples via a liquid line to an incinerator, with one opening into an inlet of the incinerator Supply line for transport gas, one an outlet of the Incinerator downstream of a cooler Infrared measuring chamber and a gas discharge line is the Device according to the invention characterized in that after the outlet of the incinerator Circuit line is branched off via a Circulation pump and a circuit dosing device in the Inlet of the incinerator opens. The circulation line can be branched downstream from the infrared measuring chamber. Instead, it is also possible that the circuit line between the outlet of the incinerator and the downstream cooler is branched.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention Device are the subject of further subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.The invention is described below using exemplary embodiments explained in more detail, which are shown in the drawing.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 in vereinfachter Darstellungsweise eine Vorrichtung zur Bestimmung des CO₂-Gehalts von Abwasser, Fig. 1 shows a simplified representation, a device for determining the CO₂ content of waste water,
Fig. 2 in einer Darstellung entsprechend der Fig. 1 eine abgewandelte Ausführungsform und Fig. 2 in a representation corresponding to FIG. 1, a modified embodiment and
Fig. 3 in vergrößerter, ebenfalls schematischer Darstellungsweise eine Mischkammer am Einlaß des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Verbrennungsofens. Fig. 3 in an enlarged, also schematic representation of a mixing chamber at the inlet of the incinerator shown in Figs. 1 and 2.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine dem zu untersuchenden Abwasser entnommene definierte Flüssigkeitsprobe nach dem Passieren eines (nicht dargestellten) Feinfilters und ggf. einer Zwischenbehandlung zum Entfernen des anorganischen Anteils über eine Flüssigkeitsleitung 1 und eine Dosierpumpe 2, die eine Flüssigkeits-Dosiereinrichtung bildet, einer Mischbatterie 3 zugeführt. Von dort gelangt die Flüssigkeitsprobe zu einem Einlaß 4 eines beispielsweise als Pyrolyserohr ausgeführten Verbrennungsofens 5, in den sie über eine Düse 6 eingesprüht wird. Der Verbrennungsofen 5 enthält einen Katalysator 7, der der Verbrennung der in der Flüssigkeitsprobe enthaltenen oxidierbaren Inhaltsstoffe, beispielsweise Kohlenstoff, zu einem gasförmigen Oxid, beispielsweise Kohlendioxid, dient.In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, a defined liquid sample taken from the wastewater to be examined is passed after passing through a (not shown) fine filter and possibly an intermediate treatment for removing the inorganic fraction via a liquid line 1 and a metering pump 2 , which is a liquid metering device forms, a mixer tap 3 supplied. From there, the liquid sample reaches an inlet 4 of a combustion furnace 5 , for example a pyrolysis tube, into which it is sprayed through a nozzle 6 . The incinerator 5 contains a catalyst 7 , which is used to burn the oxidizable constituents, for example carbon, contained in the liquid sample to form a gaseous oxide, for example carbon dioxide.
Über einen schematisch als Kühlschlange dargestellten Vorkühler 8 gelangt das im Verbrennungsofen 5 erzeugte Abgas über eine Leitung 9, an die ein Syphon 10 mit Wasserabscheider angeschlossen ist, zu einem Kühler 11. Dort wird das Abgas getrocknet und gekühlt, bevor es über eine Leitung 12 und ggf. über ein (nicht dargestelltes) Filter in eine Infrarot-Meßkammer 13 eintritt.Via a pre-cooler 8 , shown schematically as a cooling coil, the exhaust gas generated in the combustion furnace 5 reaches a cooler 11 via a line 9 , to which a siphon 10 with a water separator is connected. There, the exhaust gas is dried and cooled before it enters an infrared measuring chamber 13 via a line 12 and possibly a filter (not shown).
In der Infrarot-Meßkammer 13 wird mittels einer Infrarotmessung der Gehalt an gasförmigem Oxid, beispielsweise Kohlendioxid, bestimmt. Das Meßsignal wird einem Rechner 14 zugeführt, der ein Ergebnissignal an eine Anzeige- und/oder Aufzeichnungseinrichtung 15 liefert.In the infrared measuring chamber 13 , the content of gaseous oxide, for example carbon dioxide, is determined by means of an infrared measurement. The measurement signal is fed to a computer 14 , which delivers a result signal to a display and / or recording device 15 .
Nach dem Austritt aus der Infrarot-Meßkammer 13 wird der Abgasstrom im Kreislauf über eine Kreislaufpumpe 16 und ein als Kreislauf-Dosiereinrichtung dienendes einstellbares Dosierventil 17 der Mischbatterie 3 zugeführt, von wo aus er wieder in den Verbrennungsofen 5 gelangt.After exiting the infrared measuring chamber 13 , the exhaust gas flow in the circuit is fed to the mixer tap 3 via a circuit pump 16 and an adjustable metering valve 17 serving as a circuit metering device, from where it again enters the combustion furnace 5 .
Vor dem Eintritt in die Mischbatterie 3 wird dem Abgasstrom in der Kreislaufleitung 18 eine im Vergleich dazu geringe Menge an Transportgas über eine Zufuhrleitung 19 zugemischt. Das Transportgas enthält auch den für die Verbrennung im Verbrennungsofen 5 notwendigen Sauerstoff. Before entering the mixer 3 , the exhaust gas flow in the circuit line 18 is mixed with a relatively small amount of transport gas via a feed line 19 . The transport gas also contains the oxygen necessary for combustion in the incinerator 5 .
Eine der zugeführten Transportgasmenge entsprechende Abgasmenge wird nach der Infrarot-Meßkammer 13 über eine Gasabfuhrleitung 20 aus dem System abgeführt.A quantity of exhaust gas corresponding to the quantity of transport gas supplied is discharged from the system after the infrared measuring chamber 13 via a gas discharge line 20 .
Während bei bisher üblichen Vorrichtungen, die keine Kreislaufleitung 18 aufweisen, eine Düse 6 mit einem Durchmesser von beispielsweise 0,25 mm verwendet wird und eine Transportgasmenge von 50 ml/Min zugeführt wird, kann bei einer entsprechenden Vorrichtung gemäß Fig. 1 eine Düse 6 mit einem Durchmesser von 1,0 mm verwendet werden. Die in der Kreislaufleitung 18 zugeführte, umlaufende Abgasmenge beträgt 1500 ml/Min, während die Trägergasmenge ebenfalls 50 ml/Mmin beträgt.While having at usual devices which no circulation pipe 18, a nozzle 6 having a diameter of for example 0.25 mm is used and a carrier gas amount of 50 ml / min is supplied, 1 is a nozzle 6 may, in accordance with a corresponding device Fig. With a diameter of 1.0 mm can be used. The circulating exhaust gas quantity supplied in the circuit line 18 is 1500 ml / min, while the carrier gas quantity is likewise 50 ml / mmin.
Bei diesem Beispiel mit einer gegenüber dem bekannten Verfahren 30-fach höheren Einsprüh-Gasmenge ist ein 16- fach größerer Düsenquerschnitt der Düse 6 möglich. Die Einblasenergie zum Eintrag der Flüssigkeitsprobe in den Verbrennungsofen 5 ist dann ungefähr doppelt so groß. Die rechnerische mittlere Aufenthaltszeit erhöht sich von 1,4 Minuten auf etwa 1,6 Minuten. Durch die Führung der Abgasmenge im Kreislauf durch die Kreislaufleitung 18 ist es möglich, das Ergebnissignal des zu bestimmenden gasförmigen Oxids, beispielsweise des Kohlendioxids, durch Halbierung des Trägergasstroms von 50 auf 25 ml/Min zu verdoppeln. Die mittlere Aufenthaltszeit erhöht sich dann von 1,6 auf 3,2 Minuten.In this example, with a spray gas quantity that is 30 times higher than the known method, a nozzle cross section of the nozzle 6 that is 16 times larger is possible. The injection energy for introducing the liquid sample into the incinerator 5 is then approximately twice as large. The calculated average stay increases from 1.4 minutes to about 1.6 minutes. By guiding the amount of exhaust gas in the circuit through the circuit line 18 , it is possible to double the result signal of the gaseous oxide to be determined, for example the carbon dioxide, by halving the carrier gas flow from 50 to 25 ml / min. The average length of stay then increases from 1.6 to 3.2 minutes.
Während beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Kreislaufleitung 18 stromab von der Infrarot-Meßkammer 13 abgezweigt ist, ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die Kreislaufleitung 18′ zwischen dem Auslaß des Verbrennungsofens 5, an den sich der Vorkühler 8 anschließt, und dem nachgeschalteten Kühler 11 abgezweigt. Die durch die Kreislaufleitung 18′ im Kreislauf geführte Abgasmenge wird in der schon vorher beschriebenen Weise über die Kreislaufpumpe 16 und das einstellbare Dosierventil 17 zur Mischbatterie 3 und von dort wieder in den Verbrennungsofen 5 geführt.While in the embodiment of Fig. 1, the circulation line 18 downstream of branched from the infrared measuring chamber 13, in the embodiment of Fig. 2, the circulation line 18 'between the outlet of the combustion furnace 5, to which the pre-cooler 8 connects, and the downstream cooler 11 branched. The amount of exhaust gas circulated through the circuit line 18 'is conducted in the manner previously described via the circuit pump 16 and the adjustable metering valve 17 to the mixer tap 3 and from there back into the incinerator 5 .
Eine demgegenüber wesentlich kleinere Abgasmenge wird über eine Leitung 9′, an die der Syphon 10 mit Wasserabscheider angeschlossen ist, und den Kühler 11 zur Infrarot- Meßkammer 13 geleitet, von wo er über die Gasabfuhrleitung 20′ abgeführt wird. Die Infrarotmessung und die Signalauswertung im Rechner 14 und in der Anzeige- bzw. Registriereinrichtung 15 erfolgt in der schon vorher beschriebenen Weise.A much smaller amount of exhaust gas is' via a line 9 'to which the siphon 10 is connected with water separator, and the cooler 11 to the infrared measuring chamber 13 , from where it is discharged via the gas discharge line 20 '. The infrared measurement and the signal evaluation in the computer 14 and in the display or registration device 15 take place in the manner already described above.
Fig. 3 zeigt Einzelheiten der dem Einlaß 4 des Verbrennungsofens 5 vorgeschalteten Mischbatterie 3. Dort wird das mit dem Transportgas vermischte, im Kreislauf geführte Abgas in die Flüssigkeitsleitung 1 eingeführt, die dann mit der Düse 6 in den Verbrennungsofen 5 mündet. Die Mischbatterie 3 weist eine die Flüssigkeitsleitung 1 umgebende Gaskammer 21 auf, in die eine das Transportgas und das im Kreislauf geführte Abgas zuführende Gasleitung 22 mündet, die einen Teil der Kreislaufleitung 18 bzw. 18′ bildet. Fig. 3 shows details of the inlet 4 of the incinerator 5 upstream mixer 3. There, the circulated exhaust gas mixed with the transport gas is introduced into the liquid line 1 , which then opens into the combustion furnace 5 with the nozzle 6 . The mixer tap 3 has a gas chamber 21 surrounding the liquid line 1 , into which a gas line 22 leading to the transport gas and the exhaust gas fed into the circuit opens, which forms part of the circuit line 18 or 18 '.
In der Flüssigkeitsleitung 1 ist innerhalb der Gaskammer 21 eine Gaseintrittsöffnung 23 vorgesehen. Durch diese Gaseintrittsöffnung 23 tritt das Gas aus der Gaskammer 21 in die Flüssigkeitsleitung 1 ein. Da die eintretende Gasmenge im Vergleich zur Flüssigkeitsmenge in der Flüssigkeitsleitung 1 sehr groß ist, liefert das eintretende Gas die Transportenergie, um die Flüssigkeit durch die aus der Mischbatterie 3 austretende Leitung 1′ zur Düse 6 zu transportieren und dort zu versprühen. Wegen der verhältnismäßig großen Gasmenge kann die Leitung 1′ mit ausreichend großem Querschnitt und der jeweils gewünschten Länge ausgeführt werden, ohne daß dadurch die Verweilzeit der Flüssigkeitsprobe wesentlich erhöht würde. Da die Düse 6 mit verhältnismäßig großem Querschnitt ausgeführt sein kann, treten auch keine Verstopfungen auf.A gas inlet opening 23 is provided in the liquid line 1 within the gas chamber 21 . The gas from the gas chamber 21 enters the liquid line 1 through this gas inlet opening 23 . Since the amount of gas entering is very large compared to the amount of liquid in the liquid line 1 , the entering gas provides the transport energy to transport the liquid through the line 1 emerging from the mixer tap 3 'to the nozzle 6 and spray there. Because of the relatively large amount of gas, the line 1 'can be carried out with a sufficiently large cross-section and the desired length, without thereby significantly increasing the residence time of the liquid sample. Since the nozzle 6 can be designed with a relatively large cross section, no blockages occur.
Abweichend von den dargestellten Ausführungsbeispielen kann auf das Dosierventil 17 verzichtet werden, wenn die Kreislaufpumpe als eine zugleich die Kreislauf- Dosiereinrichtung bildende Dosierpumpe ausgeführt ist.In a departure from the exemplary embodiments shown, the metering valve 17 can be dispensed with if the circuit pump is designed as a metering pump which also forms the circuit metering device.
Anstelle der beschriebenen kontinuierlichen Messung kann die Vorrichtung nach Fig. 1 auch so betrieben werden, daß die Zufuhr von Transportgas über die Zufuhrleitung 19 vollständig unterbrochen wird. Beim weiteren Betrieb der Vorrichtung steigt dann die Konzentration an gasförmigem Oxid infolge der weiteren Zufuhr von Flüssigkeitsproben an. Mittels der Infrarotmessung in der Infrarot-Meßkammer 13 wird dieser Konzentrationsanstieg ermittelt und liefert ein Signal für die Bestimmung des Gehalts an oxidierbaren Inhaltsstoffen. Wenn ein vorgegebener Grenzwert der Konzentration erreicht ist, wird über die Zufuhrleitung 19 eine größere Menge Transportgas zugeführt. Die gleiche Menge an Abgas wird ebenso schubweise durch die Gasabfuhrleitung 20 abgeführt. Zugleich sinkt die Konzentration an gasförmigem Oxid im Abgasstrom rasch ab, so daß ein neuer Meßzyklus beginnen kann. Dieser Vorgang kann fortlaufend wiederholt werden, um kontinuierlich zugeführte Flüssigkeit zu untersuchen; es ist aber so auch möglich, nur eine einzelne Flüssigkeitsprobe zu untersuchen, wobei in der Zeitspanne zwischen zwei Messungen eine definierte Flüssigkeitsmenge zugegeben wird.Instead of the continuous measurement described, the device according to FIG. 1 can also be operated in such a way that the supply of transport gas via the supply line 19 is completely interrupted. As the device continues to operate, the concentration of gaseous oxide then increases as a result of the further supply of liquid samples. This increase in concentration is determined by means of the infrared measurement in the infrared measuring chamber 13 and provides a signal for determining the content of oxidizable ingredients. When a predetermined concentration limit is reached, a larger amount of transport gas is supplied via the supply line 19 . The same amount of exhaust gas is also discharged in batches through the gas discharge line 20 . At the same time, the concentration of gaseous oxide in the exhaust gas stream drops rapidly, so that a new measuring cycle can begin. This process can be repeated continuously to examine continuously supplied liquid; however, it is also possible to examine only a single liquid sample, with a defined amount of liquid being added in the period between two measurements.
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