Messungen
Broschüre
Übersicht
Die BIOS BIOENERGIESYSTEME GmbH verfügt über umfangreiche Ausrüstung zur Durchführung von Feldmessungen an Feuerungsanlagen, Vergasungsanlagen und an Biogasanlagen. Der Gerätepark der BIOS BIOENERGIESYSTEME GmbH umfasst einerseits konventionelle Gasanalytik und Partikelmesstechnik aber auch innovative, zum Teil selbst entwickelte Geräte und Methoden, die speziell für Flugaschen-, Aerosol- und Depositionsprobenahmen sowie für Heißgasmessungen (Messungen und Probenahmen im Feuerraum bei bis zu 1.200°C) herangezogen werden können.
Durch den modularen Aufbau der Messdatenerfassung ist es möglich, in Anlagen an mehreren räumlich weit voneinander getrennten Orten EDV-gestützt gleichzeitig Daten aufzunehmen, zentral zu visualisieren und zu speichern. Dadurch wird eine hohe Flexibilität bezüglich der Lösung verschiedenster Messaufgaben gewährleistet. Zur Datenauswertung steht im Haus speziell entwickelte Software zur Verfügung.
Messung: | Verfahren: |
Emissionsmessungen an Biomassefeuerungsanlagen: O2, CO, CO2, NOx, NO2, TOC, Staub, HCl, SOx, NH3, gasförmige Schwermetalle |
Konventionelle Rauchgasanalytik kontinuierliche Verfahren Konventionelle Rauchgasanalytik diskontinuierliche Verfahren |
Emissionsmessungen an Biogasanlagen: CH4, H2, CO, CO2, H2S, NH3, O2 |
Konventionelle Rauchgasanalytik kontinuierliche Verfahren |
Bestimmung der Produktgaszusammensetzung in Biomasse-Vergasungsanlagen: CO, CO2, H2, CH4, CxHy, Teere (samt Teeranalysen) |
Konventionelle Rauchgasanalytik kontinuierliche Verfahren |
Messungen der Rauchgastemperatur im Feuerraum und Kessel von Biomassefeuerungen mittels Absaugpyrometer | Konventionelle Rauchgasanalytik kontinuierliche Verfahren |
Messungen zur Erstellung von Stoff- und Energiebilanzen von Verbrennungsprozessen | Konventionelle Rauchgasanalytik kontinuierliche Verfahren Konventionelle Rauchgasanalytik diskontinuierliche Verfahren Partikelmesstechnik |
Bestimmung der Korngrößenverteilung und Konzentration von Flugaschen und Feinstaub (Aerosolen) im Rauchgas | Diskontinuierliche Verfahren Partikelmesstechnik Kontinuierliche Verfahren, elektrischer Niederdruck-Kaskadenimpaktor |
Aschen-, Flugaschen- und Feinstaub-(Aerosol-)probenahmen aus Biomasseverbrennungsprozessen zur nasschemischen und elektronenmikroskopischen Analyse | Partikelsammlung und Analyse |
Heißgasprobenahme von Partikeln aus dem Feuerraum | Heißgas-Partikelprobenahme |
Probenahme und Analyse von Aschedepositionen in Biomassefeuerungen und Kesseln | Depositionsprobenahme |
Konventionelle Gasanalytik
Kontinuierliche Verfahren
Parameter | Messprinzip | Gerät |
O2 | Paramagnetisch | Rosemount NGA 2000 |
CO/CO2 | NDIR | Rosemount NGA 2000 |
Organ. C | Flammenionisationsdetektor | Rosemount NGA 2000 |
Organ. C | Flammenionisationsdetektor | Bernath Atomic 3005 |
NOx/NO2 | Chemielumineszenz | ECO Physics CLD 700 EL ht |
O2, CO, NO | Elektrochemische Messzellen | Testo 350 |
H2 | Wärmeleitfähigkeitsdetektion | Rosemount NGA 2000 |
CH4, CO2 | Infrarotverfahren | GA2000+ Landfill gas analyser |
CO, H2S, NH3, O2, H2 | Elektrochemische Messzellen | GA2000+ Landfill gas analyser |
CO, NO, NO2, N2O, HCN, HCl, SO2, NH3, CH4, verschiedene Kohlenwasserstoffe | FT-IR | Ansyco DX-4000 |
Absolutdruck | Zweileiter-Messumformer | Contrans P AMD 230 |
Überdruck | Zweileiter-Messumformer | Contrans P ASK 800 |
Temperatur | Widerstand, Wärmespannung | div. Hersteller |
Gasfeuchte | Thermo-Hygrometer | Jumo B90.7023 |
Gasgeschwindigkeit | Staudruck, kalorimetrisch | div. Hersteller |
Diskontinuierliche Methoden
Parameter | Messprinzip |
SOx- und HCl- Konzentration im Rauchgas | Verfahren nach VDI 3480; Gasentnahme über eine beheizte Entnahmesonde, Staubfilterung und Sammlung der sauren Komponenten des Gases in hintereinander geschalteten Vorlagen von destilliertem Wasser und mit H2O2 versetzter, verdünnter Natronlauge. Nachfolgende Analyse mittels Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC) |
NH3- Konzentration im Rauchgas | Gasentnahme über eine beheizte Entnahmesonde, Staubfilterung und Sammlung in drei hintereinander geschalteten Vorlagen von 0,05 molarer Schwefelsäure. Bestimmung nach Kjeldahl. |
Hg-Konzentration im Rauchgas | Gasentnahme über eine beheizte Entnahmesonde, Sammlung der Schwermetalle in gekühlten Vorlagen von verdünnter Schwefelsäure mit Kaliumpermanganat. Nachfolgende Messung mittels Kaltdampftechnik (HGAAS) oder Massenspektrometrie (ICP-MS). |
Gasförmige Schwermetalle im Rauchgas | Gasentnahme über eine beheizte Entnahmesonde, Sammlung der Schwermetalle in gekühlten Vorlagen von verdünnter Salpetersäure. Nachfolgende Analyse mittels Absorptionsspektrometrie (FAAS, ICP-OES oder GFAAS) oder mittels Massenspektrometrie (ICP-MS). |
Teerprobenahme und Teeranalysen | Gravimetrisches Verfahren in Anlehnung an das „Tar Protocoll“. Adsorption der Teere in mit 2-Propanol befüllten Waschflaschen bei -20°C, danach Verdampfung des Solvents im Vakuumtrockenschrank und nachfolgende gravimetrische Bestimmung sowie C-, H-, N-Analyse der Teere. |
Gasmaus | Diskontinuierliche Sammlung des Produktgases in Gassammelrohren, nachfolgende Analyse mittels Gaschromatographie und Massenspektrometrie (GC-MS) für die Gasspezies CO, CO2, H2, CH4, O2 und N2 |
Partikelmesstechnik
Gesamtstaubgehalt in Abgasen
Messprinzip: Gesamtstaubmessung nach dem gravimetrischen Verfahren gemäß VDI 2066
Gerät: Ströhlein ST E 4
Kurzbeschreibung des Messprinzips:
Absaugung eines Teilgasstroms aus dem Hauptgasstrom und Filterung des darin enthaltenen Staubs in einem Quarzwollefilter. Der Staubgehalt im Rauchgas wird aus der abgeschiedenen Staubmasse und dem Volumen des abgesaugten Teilgasstromes berechnet. Zur repräsentativen Probenahme muss der Teilgasstrom mit der gleichen Geschwindigkeit, die der Hauptgasstrom im Probenahmequerschnitt hat (= isokinetisch), abgesaugt werden.
Korngrößenverteilung und Konzentration von Aerosolen im Rauchgas
(diskontinuierliche Methode)
Messprinzip: Niederdruck-Kaskadenimpaktor
Geräte: Hauke LPI30, Trennkörner: 8/4/2/1/0,5/0,25/0,125/0,0625 µm; Dekati DGI, Trennkörner: 2,5/1/0,5/0,2 µm
Kurzbeschreibung des Messprinzips:
Aus dem zu untersuchenden Rauchgasstrom wird ein Teilgasstrom isokinetisch abgezogen und durch den Impaktor geleitet. Der Impaktor besteht aus mehreren Stufen, die in Serie geschaltet sind. In einer Impaktorstufe wird dem Gasstrom eine Richtungsänderung aufgezwungen und Partikel, die auf Grund ihrer Größe dieser Richtungsänderung nicht folgen können, werden abgeschieden.
- Partikelabscheidung im Impaktor
- Aufbau einer Impaktorstufe
zusammengesetzter Kaskadenimpaktor
Korngrößenverteilung und Konzentration von Aerosolen im Rauchgas
(kontinuierliche Methode)
Messprinzip: Elektrischer Niederdruck-Kaskadenimpaktor (ELPI)
Gerät: Dekati, 10lpm
Kurzbeschreibung des Messprinzips:
Am Eintritt in den ELPI werden die Partikel elektrisch geladen. Der ELPI selbst ist wie ein Kaskadenimpaktor aufgebaut. Werden Partikel auf einer der Impaktorstufen abgeschieden, so geben sie dort ihre Ladung ab. Der daraus resultierende Strom wird gemessen und in eine Anzahl-Korngrößenverteilung umgerechnet.
Mit dem ELPI ist es somit möglich, die Korngrößenverteilung von Partikeln (insbesondere von Feinstaub) im Rauchgas im Korngrößenbereich zwischen 0,03 und 8,97 mm im 1-sekundentakt quasikontinuierlich zu messen. Das Messgerät eignet sich besonders gut zur Überprüfung von Staubabscheidern, zur Prüfung von Einflussparametern und Betriebsbedingungen auf die Feinstaubbildung sowie für Grundlagenforschung im Bereich der Aerosolsbildung bei Verbrennungsprozessen.
Depositionsprobenahme und Analyse
Messprinzip: Depositionsprobenahme mit einer luftgekühlten Depositionssonde und nachfolgende SEM/EDX-Analyse
Gerät: Eigenbau
Kurzbeschreibung des Messprinzips:
- Eine Depositionssonde besteht aus einem luftgekühlten Rohr, auf dem ein Probenahmering montiert ist.
- Die Depositionssonde wird für eine bestimmte Zeit in die heiße Gasströmung eingebracht.
- Die Oberflächentemperatur des Probenahmeringes wird mittels Kühlluft auf einen Vorgabewert hin geregelt. Es ist somit möglich, die Oberfläche eines Wärmetauscherrohres zu simulieren.
- Der Probenahmering wird vor und nach der Messung gewogen und aus der Massendifferenz der Depositionsaufbau in g/m2/h bestimmt.
- Flugaschen- und Aerosoldepositionen, die sich auf dem Probenahmering gebildet haben, können nachfolgend unter dem Elektronenmikroskop bezüglich ihrer Struktur und chemischen Zusammensetzung untersucht werden. Dies bildet die Grundlage zur Erarbeitung von Richtwerten bezüglich des Schmelzverhaltens von Aschendepositionen und der Korrosionsgefahr durch diese Depositionen.
- Dadurch werden Beurteilungen des Depositionsbildungsrisikos bei Einsatz eines bestimmten Brennstoffes bei bestimmten Betriebsbedingungen ermöglicht.
Innovative Verfahren
Heißgas-Partikelprobenahmen
Um Partikelsammlungen für nachfolgende Analysen auch im heißen Rauchgas (Feuerraum) durchführen zu können, wurde in Kooperation mit dem Institut für Prozess- und Partikeltechnik, Technische Universität Graz, ein Hochtemperatur Niederdruck Kaskadenimpaktor entwickelt. Mit diesem Gerät können in-situ Partikelbeprobungen bei Temperaturen bis zu ca. 1.100°C durchgeführt werden.

Partikelsammlung für nachfolgende nasschemische und elektronenmikroskopische Analysen
Der während der Messung mit der Gesamtstaubmessausrüstung laut VDI 2066 gesammelte Staub kann optional nachfolgend bezüglich seiner chemischen Zusammensetzung analysiert werden.
Die Aerosol- und Flugaschenproben, die mit dem Niederdruck Kaskadenimpaktor oder dem Hochtemperatur-Impaktor gesammelt werden, können ebenfalls nachfolgenden nasschemischen Analysen zugeführt werden. Des weiteren wurde von der BIOS BIOENERGIESYSTEME GmbH in Zusammenarbeit mit dem Institut für Prozess- und Partikeltechnik, Technische Universität Graz, sowie dem Zentrum für Elektronenmikroskopie und Feinstrukturforschung, Technische Universität Graz, eine Methode entwickelt, Flugaschen- und Aerosolspartikel so zu sammeln, dass einzelne Partikel bezüglich ihrer Struktur und Zusammensetzung mittels Scanning Electron Microscopy (SEM) und Energy Dispersive X-Ray Spectrometry (EDX) untersucht werden können.


