DE3305867C2

DE3305867C2 - Verfahren zur Messung der Partikelkonzentration in einem Gasstrom durch radiometrische Bestimmung

Info

Publication number: DE3305867C2
Application number: DE19833305867
Authority: DE
Inventors: Franz 4430 Mülheim Spohr; Jürgen 7060 Schorndorf Stein
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1983-02-19
Filing date: 1983-02-19
Publication date: 1985-12-12
Also published as: DE3305867A1

Abstract

Es wird ein quasi kontinuierliches radiometrisches Verfahren zur Bestimmung der Partikelkonzentration in einem Gasstrom beschrieben, bei dem dem Gasstrom ein Teilstrom entnommen, dieser Teilstrom fixiert und die auf dem Filter niedergeschlagene Partikelmasse radiometrisch bestimmt wird und bei dem wechselweise zwei Filter in Betrieb sind, um die durch den Filterwechsel entstehende Totzeit zu beseitigen und damit die zeitliche Auflösung der Bestimmung zu verbessern.

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

h) zwei Filterbandeinrichtungen verwendet werden die,

i) in vorgegebenen Zeitabständen wechselweise mit dem Teilgasstrom beaufschlagt werden,

j) wobei das Filter der einen Filterbandeinrichtung gewechselt wird, während das Filter der anderen Filterbandeinrichtung mit dem Teilgasstrom beaufschlagt wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Messung der Partikelkonzentration in einem Gasstrom durch radiometrische Bestimmung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs !.

Verfahren zur Bestimmung der Partikelkonzentration bzw. des Partikelgehalts in Gasen, z. B. der Staubemission oder der Staubimmission sind in verschiedenen Ausführungsfoi men 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 abgeschiedenen 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 muß 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 mehr möglich wäre. Aus der pro Zeiteinheit auf dem Filter abgeschiedenen Partikelmenge läßt sich die Partikelkonzentration (mg · m~³) berechnen, wenn das Volumen des Teilgas-Stroms z. B. durch Differenzdruckmessung an einer Blende gemessen wurde, ebenso läßt sich der Partikelmassenstrom (kg · h-') errechnen, wenn dem Gasstrom ein proDortionaler Teilgasstrom entnommen wird oder das Volumen des Gasstroms durch einen Geschwindigkeitsmeßwertaufnehmer, z. B. Prandtl-Staurohr bestimmt und mit der Partikelkonzentration multipliziert wird.

Ein solches Verfahren ist aus Staub-ReinhaluLuft, 42 (1982). Nr. 12, S. 493-496 bekannt. Bei diesem Verfahren kommt ein Bandfilter zur Anwendung, das schrittweise weitertransportiert wird. Während der Beaufschlagung eines Filterbandabschnittes mit dem Gasstrom wird an einem anderen Bandabschnitt, der bereits belegt ist, die abgeschiedene Masse bestimmt und an einem weiteren, noch unbelegten Bandabschnitt die Nullmessung vorgenommen. Anschließend wird das Band weitertransportiert, auf dem belegten Abschnitt die Masse bestimmt, der im vorhergehenden Schritt der Nullmessung unterzogene Bandabschnitt mit Gas beaufschlagt und ein neuer Bandabschnitt der Nullmessung unterzogen.

Aus dem oben Gesagten ergibt sich somit, daß die bisher bekannten Verfahren nicht kontinuierlich arbeiten können, da Totzeiten entstehen, in denen das Filter gewechselt bzw. das Filterband transportiert 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

AO messenden Gas.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, das gattungsgemäße Verfahren zur Messung der Partikelkonzentration in einem Gasstrom auf der Grundlage der radiometrischen Bestimmung so weiterzubilden, daß es sich kontinuierlich oder quasi kontinuierlich durchführen läßt und somit die sich aus den Totzeiten der bekannten Verfahren ergebenden Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Das Verfahren beruht somit darauf, daß zwei Filterbandvorrichtungen vorhanden sind, durch die jeweils wechselweise der Teilgasstrom gesaugt wird. Während durch das Filter der einen Filterbandeinrichtung der Teilgasstrom gesaugt wird, wird das Filter der anderen Filterbandeinrichtung gewechselt und an ihm die Nullmessung durchgeführt. Filtriert wird 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 Filtervorrichtung. 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 Be;a-Radionuklid eingesetzt, als Strahlendetektor benutzt man vorwiegend ein Geiger-Müller-Endfenster-Zählrohr.

In der Zeit, in der das Filter der einen Filterbandeinrichtung mit dem Teilgasstrom beaufschlagt wird, werden auf dem Filter der jeweils anderen Filterbandeinrichtung die auf ihm niedergeschlagenen Partikel gemessen sowie die Nullmessung 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 Panikelmasse auf dem belegten Filter erfolgt. Infolge der durch den Übergang auf die andere Filterbandeinheit entfallenden 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 Strömungsrichtung gesehen hinter den Filtern, wird der dort herrschende Druck gemessen. Ein plötzliches Nachlassen der Gasdurchlässigkeit infolge starker Filterbelegung, hervorgerufen durch einen plötzlichen Anstieg in der Partikelkonzentration in dem zu messenden Abgas wird durch eine Veränderung des Drucks in der Absaugleitung erkannt. Dadurch ist es möglich, bereits vor dem an sich vorgesehenen Zeitpunkt auf das andere Filter zu wechseln und dadurch eine Verstopfung des ersten Filters und damit verbunden eine Meßungenauigkeit zu vermeiden. Die Druckänderung bei der das Wechsel» auf das andere Filter erfolgt, hängt von den jeweiligen apparativen Gegebenheiten, z. B. Filterfläche, Filterdurchlässigkeit, normalerweise in der Absaugleitung herrschender Unterdruck usw, ab. Die Umschaltung auf das andere Filter kann sowohl manuell erfolgen, als uuch bevorzugt automatisch, was eine besondere Überwachung überflüssig macht. Damit passen sich die Zeitabstände zwisehen den Filterwechseln automatisch auch wechselnden Gegebenheiten an.

Zur Vermeidung von Taupunktunterschreitungen und Kondensatbildung im Entnahme- und Filtersystem kann es mitunter erforderlich werden, das Entnahmesystern sowie die Filter in an sich bekannter Weise zu beheizen. Bei stark feuchtigkeitshaltigen Gasen und bei hohen Partikelkonzentrationen ist es mitunter von Vorteil, wenn der dem 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 dadurch 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 Meßfehler, hervorgerufen durch verstopfte oder schwergängige Filter mehr auftreten.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Messung der Partikelkonzentration in einem Gasstrom ciirch radiometrische Bestimmung, bei dem

a) dem Gasstrom ein bestimmter Teilgasstrom entnommen wird

b) dieser Teilgasstrom durch ein Filter eines Filterbandes gesaugt wird,

c) dessen Durchlässigkeit für radioaktive Strahlen, insbesondere /?-Strahlen zuvor in unbelegtem Zustand gemessen wird (Nullmessung),

d) die Durchlässigkeit des mit abgeschiedenen Partikeln belegten Filters für 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,

f) in vorgegebenen Zeitabständen der Teilgasstrom abgestellt, das Filter durch Weitertransportieren des Filterbandes gewechselt und während der Beaufschlagung des neuen Filters die Messung des belegten Filters und gleichzeitig die Nulimessung an einem weiteren Filter vorgenommen wird und

g) in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Filter der Druck gemessen wird und bei einem durch starke Filterbelegung hervorgerufenen vorgegebenen Druckabfall der vorgegebene Zeitabstand zum Filterwechsel verkürzt wird,