Emissionsringversuche Staub und Gas

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1 Seite 1 von 12 Merkblatt Emissionsringversuche Staub und Gas 1. Veranstaltungsort Ludwig-Mond-Str Kassel emission@hlnug.hessen.de Tel.: Fax: Die Messplätze für die Ringversuchsdurchführung befinden sich im 1. sowie im 3. Stock des Dienstgebäudes (Raum 130 und 373). Ein Fahrstuhl für den Gerätetransport steht nicht zur Verfügung. 2. Ansprechpartner 3. Teilnehmer Dr. Jens Cordes (Fachlich Verantwortlicher Ringversuche) jens.cordes@hlnug.hessen.de Tel.: Dr. Dominik Wildanger (Dezernatsleiter) dominik.wildanger@hlnug.hessen.de Tel.: Die Emissionsringversuche wurden konzipiert für Stellen nach 29b Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG), sowie für Antragsteller im Bekanntgabeverfahren nach BImSchG. Andere Messinstitute, Hersteller von Geräten, interessierte Betriebsmessstellen etc. können aber selbstverständlich auch am Ringversuch teilnehmen. Es können maximal 8 Stellen gleichzeitig an einem Ringversuch teilnehmen, pro Stelle können ohne vorherige Absprache mit dem Veranstalter nicht mehr als 2 Personen teilnehmen. 4. Aufgabenstellung Gegenstand des Staubringversuchs ist die Ermittlung der Massenkonzentration partikelförmiger Abgasbestandteile an der ESA sowie die Bestimmung von Staubinhaltsstoffen (Schwermetalle) nach vorheriger Ermittlung der Abgasrandbedingungen. Gegenstand des Gasringversuchs sind die anorganischen Komponenten Schwefeldioxid (SO 2), Stickstoffoxide (NO + NO 2, anzugeben als NO 2), Kohlenstoffmonoxid (CO), und die organischen Komponenten Formaldehyd, Ethylbenzol, Toluol, Xylol (als Summe der Isomere) sowie des Summenparameters Gesamt-C nach vorheriger Ermittlung der Abgasrandbedingungen.

2 Seite 2 von Betriebszustand der ESA während des Ringversuches Die Anlage wird mit geheizter, gefilterter (Partikelabscheidefilter EU 7) Außenluft betrieben. Im Ringversuch wird ein Volumenstrom im mittleren Leistungsbereich (zwischen 2000 und 6500 m³/h im Nz, tr) verwendet. 4.2 Messebenen der ESA und Lage der Messstelle Die Messebenen befinden sich im 1. und im 3. Stockwerk des Dienstgebäudes des HLNUG (Raum 130 und 371), etwa 5,0 bzw. 12,5 m über Erdgleiche, und am Ende einer ca. 6,5 bzw. 14 m langen lotrechten Anströmstrecke. Zur Durchführung des Ringversuches sind auf den Messebenen Messöffnungen in folgender Größe (nach DIN ISO 228) und Anzahl vorhanden: Stockwerk 3 -Innengewinde (G3) 2 -Innengewinde (G2) 1. Stock Stock 6 7 Die von den Teilnehmern verwendeten Probenahmesonden müssen auf den Innendurchmesser der Anlage von 40 cm abgestimmt sein. Während der Ringversuchsdurchführung wird die Anlage mit einer Abgasgeschwindigkeit von > 4 m/s betrieben. Sollten während der Ringversuchsdurchführung in Messwagen fest eingebaute automatisch arbeitende Messeinrichtungen verwendet werden, wird von der Messstelle bis zum Messwagen eine Messgasleitung mit einer Länge von ca. 50 m benötigt. 5. Durchführung der Messungen 5.1 Ermittlung der Randbedingungen Vor Beginn des Ringversuches sind folgende Randbedingungen zu erfassen: Ermittlung des Geschwindigkeitsprofils im Querschnitt an zwei Messachsen Luftdruck in Höhe der Messebene Statischer Druck Temperatur im Messkanal Wasserdampfanteil (Feuchte im Messkanal) Berechnung des Volumenstromes Die Abgasrandbedingungen sind von den Teilnehmern des Ringversuches an jedem Versuchstag zu überprüfen bzw. neu zu bestimmen, die Messergebnisse sind im Rahmen der Ergebnismitteilung einzureichen. 5.2 Durchführung der Probenahme: Staub Jeder Teilnehmer führt die Ermittlung der Staubkonzentration durch isokinetische Entnahme eines staubbeladenen Teilvolumens gemäß DIN EN (ggf. in Verbindung mit Richtlinie VDI 2066, Blatt 1) durch. Soll ein anderes Probenahmeverfahren eingesetzt werden, muss der Teilnehmer zunächst die Gleichwertigkeit dieses Verfahrens gemäß DIN EN nachweisen. Jeder Teilnehmer braucht eine vollständige Messausrüstung zur Bestimmung von kleinen Staubmengen und zur Ermittlung der Randbedingungen. Alle eingesetzten Geräte müssen Eigentum der teilnehmenden Messstelle sein und den Anforderungen der DIN EN bzw. VDI Richtlinie 2066, Blatt 1 entsprechen.

3 Seite 3 von 12 Die Dauer der Einzelmessungen beträgt 30 Minuten, wobei nach 15 Minuten eine Unterbrechung zum Achsenwechsel stattfindet. Es werden 10 Einzelmessungen (neun Messungen bei verschiedenen Staubmassenkonzentrationen sowie eine Einführungsmessung ohne Staubdosierung) durchgeführt. Es werden jeweils 3 Konzentrationen innerhalb der folgenden Bereiche angeboten: Stufe 1 1 bis 4 mg/m 3 Stufe 2 4 bis 7 mg/m 3 Stufe 3 7 bis 12 mg/m 3 (Diese Angaben sind nur als Anhaltspunkte zu verstehen) Die gravimetrische Bestimmung der Staubbeladung der Filter erfolgt normkonform im Laboratorium der teilnehmenden Messstelle. Die Probenahmen finden für alle Teilnehmer gleichzeitig statt. Dabei werden die folgenden Komponenten mit Hilfe der folgenden Messverfahren ermittelt: Nr. Komponente Einzusetzendes Messverfahren Konzentrationsbereich P1 Gesamtstaub DIN EN ; VDI 2066, Blatt 1 1 bis 12 mg/m³ P2 P3 P4 P5 P6 * P7 P8 P9 * Cadmium Cobalt Chrom Kupfer Mangan Nickel Blei Vanadium DIN EN 14385; VDI 2268, Blatt 1-4 Hinweis: Bei der Probenahme kann in Abweichung von der Norm auf den Einsatz von Waschflaschen verzichtet werden. 1 bis 120 µg/m³ (gilt für jedes Element) 5.3 Durchführung der Probenahme: Gas Die Probenahmen finden für alle Teilnehmer gleichzeitig statt. Dabei werden die folgenden Komponenten mit Hilfe der folgenden Messverfahren ermittelt: Einzusetzendes Messverfahren Nr. Komponente Art der Ermittlung Konzentrationsbereich [mg/m³] G1 SO2 diskontinuierlich DIN EN bis 150 G2 * SO2 kontinuierlich DIN CEN/TS bis 150 G3 NOx als NO2 kontinuierlich DIN EN bis 450 G4 G5 Toluol Ethylbenzol G6 o-, m- und p-xylol diskontinuierlich DIN EN G7 Formaldehyd diskontinuierlich VDI 3862 Blatt 2, 3 oder 4 4 bis 100 (Summe der Komponenten G4-G6) 4 bis 40 G8 Gesamt-C (ETX + Propan) kontinuierlich DIN EN bis 100 G9 * Gesamt-C (nur Propan) kontinuierlich DIN EN bis 100 G10 * CO kontinuierlich DIN EN bis 100 * Freiwillige Komponente: Teilnahme bzw. Bestehen sind für eine erfolgreiche Gesamtbewertung nicht erforderlich. Empfohlenes Verfahren. Verbindliche Anforderung für Komponente G2 ist die Verwendung eines eignungsgeprüften Messgerätes. Die Xylolisomere werden als Summe bestimmt.

4 Seite 4 von 12 Die Probenahmedauer bzw. Integrationszeit beträgt generell 30 Minuten. Kommen ausschließlich kontinuierliche Messverfahren zum Einsatz, so kann die Dauer der Messung auf 15 Minuten verkürzt werden. Zu jeder Komponente werden 9 Messungen, die sich auf drei Konzentrationsstufen verteilen, durchgeführt. Zusätzlich wird an jedem Ringversuchstag eine Messung ohne Dosierung zur Bestimmung von Blindwerten angeboten. Die analytische Auswertung von diskontinuierlichen Probenahmen (Schwefeldioxid, Formaldehyd, Ethylbenzol, Toluol und o-, m-, p-xylol) muss im Labor des Teilnehmers erfolgen. Das HLNUG bietet eine Überprüfung der Prüfgase der Teilnehmer durch Vergleich mit Referenzgasen des HLNUG an. Die Überprüfung wird mit Referenzgasen folgender Zusammensetzung durchgeführt: C 3H 8 in synthetischer Luft NO in N 2 CO in N 2 SO 2 in N 2 Für weitere Informationen lesen Sie bitte das Merkblatt Prüfgasuntersuchung. Zusätzlich zu den durch Probenahme zu ermittelnden Massenkonzentrationen ist die analytische Bestimmung eines Standards, bestehend aus Ethylbenzol, Toluol und Xylolen, Teil des Ringversuches. Dazu erhalten die Teilnehmer am letzten Tag eine entsprechende Probe zur Analyse. 5.4 Belegung der Messebenen und Messöffnungen Die Belegung der Messebenen und Messöffnungen wird vom Personal des HLNUG vor Ort festgelegt. 6. Ergebnisabgabe Alle Messergebnisse sind bezogen auf Normzustand, trocken ( K, hpa), anzugeben. Die Ergebnisse des Staubringversuchs und des Gasringversuchs werden getrennt eingereicht und ausgewertet. Für beide Ringversuche werden die Ergebnisse per an folgende Adresse übermittelt: emission@hlnug.hessen.de dazu sind die Messwerte in Excel-Dateien einzutragen, welche auf der HLNUG-Website unter: heruntergeladen werden können. Bitte beachten Sie die unterschiedlichen Abgabefristen für die zwei Ringversuche. Jeder Teilnehmer kann nur ein Ergebnis pro Messung und Komponente einreichen. Jeder Austausch von Ergebnissen mit anderen Teilnehmern ist unzulässig, ebenso die Vergabe der Analysen im Unterauftrag an ein anderes Unternehmen.

5 Seite 5 von 12 Die Mitteilung der Ergebnisbewertung an die Ringversuchsteilnehmer erfolgt in Form einer Gesamtübersicht bis spätestens 6 Wochen nach Ablauf der Abgabefrist für die Messergebnisse der Teilnehmer. 6.1 Staubringversuch Staubkonzentrationen müssen in mg/m³ und Schwermetallkonzentrationen in µg/m³ angegeben werden. Alle Werte sind mit einer Nachkommastelle anzugeben. Rundungen sind gemäß DIN 1333 Zahlenangaben vorzunehmen. Die Ergebnisse des Staubringversuchs müssen bis spätestens sechs Wochen nach dem letzten Tag des Staubringversuchs an das HLNUG übermittelt worden sein. Erfolgt innerhalb dieses Zeitraumes keine Ergebnisübermittlung, wird der Ringversuch automatisch als nicht bestanden gewertet. 6.2 Gasringversuch Alle Ergebnisse von Messungen an der ESA sind in mg/m³ anzugeben. Die Ergebnisse für die Komponenten G1, G2, G3, G8 und G9 sind mit einer, die Ergebnisse für die anderen Komponenten mit zwei Nachkommastellen anzugeben. Die Analysenergebnisse des ETX-Referenzstandards sind in µg/ml mit zwei Nachkommastellen anzugeben. Wie auch bei der Probenahme ist die Konzentration der Xylole als Summe der drei Isomere anzugeben. Die Ergebnisse des Gasringversuchs müssen bis spätestens vier Wochen nach dem letzten Tag des Gasringversuchs an das HLNUG übermittelt worden sein. Erfolgt innerhalb dieses Zeitraumes keine Ergebnisübermittlung, wird der Ringversuch automatisch als nicht bestanden gewertet. 7. Bewertung der Ergebnisse Die Auswertung des Ringversuchs erfolgt in Anlehnung an das z-score Verfahren. Dazu werden bei allen Komponenten mit Probenahme für den i-ten Messwert der j-ten Konzentrationsstufe der k-ten Komponente x ijk ein z-score-wert z ijk ermittelt: z ijk = x ijk X ijk σ k X ijk Hierbei ist X ijk der Schätzwert für den wahren Wert (Sollwert) der entsprechenden Dosierung und σ k die zugehörige Präzisionsvorgabe (Kriterium zur Leistungsbewertung). Der Schätzwert für den wahren Wert wird aus den Messdaten der Dosieranlage sowie dem Volumenstrom hergeleitet. Für die Interpretation der ermittelten z-score-werte gilt folgendes Schema: z ijk 2 Ergebnis zufriedenstellend 2 < z ijk < 3 Ergebnis fraglich z ijk 3 Ergebnis unzureichend Generell sollte bei jedem Ergebnis, das mit einem z-score von mehr als zwei bewertet wurde, eine Ursachenforschung betrieben werden. Im nächsten Schritt werden die Beträge der n z-scores der Ergebnisse einer Konzentrationsstufe (in der Regel n = 3) einer Komponente gemittelt:

6 Seite 6 von 12 n z jk = z ijk n i=1 und jeder Konzentrationsstufe in Abhängigkeit von diesem mittleren z-score eine Klassenzahl K jk nach folgenden Schema zugeordnet: z jk 2 K jk = 1 2 < z jk < 3 K jk = 2 z jk 3 K jk = 3 Im nächsten Schritt wird für jede Komponente k die Summe der Klassenzahlen K k über die drei Konzentrationsstufen gebildet: 3 K k = K jk j=1 Für jede Komponente müssen mindestens sechs Messwerte eingereicht worden sein, andernfalls gilt die Komponente als nicht erfolgreich bestimmt. Die Ermittlung des Gesamtergebnisses sowohl der einzelnen Komponenten, als auch der Ringversuchsteilnahme insgesamt ist für den Staub- und den Gasringversuch unterschiedlich. 7.1 Staubringversuch Eine Komponente wurde dann erfolgreich bestimmt, wenn die zugehörige Summe der Klassenzahlen 5 ist. Stehen in begründeten Einzelfällen nur die Ergebnisse für zwei Konzentrationsstufen für eine Auswertung zur Verfügung, so wird die Bestimmung dann als erfolgreich bewertet, wenn die Summe der Klassenzahlen 4 ist und die Summe der z-scores maximal 5,2 beträgt. Der Ringversuch gilt im Gesamtergebnis als erfolgreich bestanden, wenn die Komponente Gesamtstaub und zusätzlich mindestens 5 der 6 Schwermetall-Pflichtkomponenten (Nr. P2- P5, P7 und P8) erfolgreich bestimmt wurden. Die Präzisionsvorgaben σ k betragen: Nr. Komponente σ k in % des Sollwerts P1 Gesamtstaub 7 P2 Cd 8 P3 Co 8 P4 Cr 12 P5 Cu 8 P6 Mn 10 P7 Ni 8 P8 Pb 8 P9 V 10 Wenn die Komponente Gesamtstaub (P1) bestanden wurde, aber weniger als 5 der Schwermetall-Pflichtkomponenten erfolgreich bestimmt wurden, erhält der Teilnehmer eine Probe Freiwillige Komponente: Teilnahme bzw. Bestehen sind für eine erfolgreiche Gesamtbewertung nicht erforderlich.

7 Seite 7 von 12 ESA-Prüfstaub zur Nachanalyse. Die Bewertung dieser Nachanalyse erfolgt nach dem in den Durchführungsbestimmungen beschriebenen Schema und wird anstelle der Ergebnisse aus der Probenahme für das endgültige Gesamtergebnis der Ringversuchsteilnahme herangezogen. 7.2 Gasringversuch Eine Komponente wurde dann erfolgreich bestimmt, wenn die zugehörige Summe der Klassenzahlen 6 ist. Stehen in begründeten Einzelfällen nur die Ergebnisse für zwei Konzentrationsstufen für eine Auswertung zur Verfügung, so wird die Bestimmung dann als erfolgreich bewertet, wenn die Summe der Klassenzahlen 4 ist. Der Ringversuch gilt im Gesamtergebnis als erfolgreich bestanden, wenn alle ergebnisrelevanten Komponenten (Nr. G1 und G3-G8) erfolgreich bestimmt wurden. Nr. Komponente Art der Ermittlung σ k in % des Sollwerts G1 SO2 diskontinuierlich 3,1 G2 ** SO2 kontinuierlich 3,9 G3 NOx als NO2 kontinuierlich 3,1 G4 Toluol diskontinuierlich 5,6 G5 Ethylbenzol diskontinuierlich 5,8 G6 o-, m-, p-xylol diskontinuierlich 5,3 G7 Formaldehyd diskontinuierlich 3,5 G8 Gesamt-C (ETX + Propan) kontinuierlich 3,3 G9 ** Gesamt-C (nur Propan) kontinuierlich 3,3 G10 ** CO kontinuierlich 3,6 Für den analytischen Teil des Ringversuchs (bei dem keine Probenahme stattfindet) werden z-scores nach dem oben beschriebenen Verfahren berechnet. Die Präzisionsvorgabe beträgt hier 4,5% des Sollwerts. Eine der Komponenten des ETX-Standards wurde erfolgreich bestimmt, wenn z k < 3 gilt. Für ein erfolgreiches Abschneiden im analytischen Teil müssen alle 3 Komponenten erfolgreich bestimmt werden. ** Freiwillige Komponente: Teilnahme bzw. Bestehen sind für eine erfolgreiche Gesamtbewertung nicht erforderlich.

8 Seite 8 von 12 Zeitablauf des Ringversuches Staubringversuch (1. Tag) (Montag) Es empfiehlt sich ggf. eine Anreise am Vortag (Sonntag). Ab 09:00 Uhr Anreise und Aufbau der Messgeräte für Staubmessungen Abgabe der Prüfgase in Raum 126/127 (Bereiten Sie bitte Kopien der Zertifikate vor und versehen diese und die Prüfgasflaschen mit Aufklebern, wie im Merkblatt Prüfgasuntersuchung beschrieben.) 12:00 Vorbesprechung (Raum 258) 12:30 13:15 1. OG: Mittagspause 3. OG: Messung der Randbedingungen 13:15 14:00 1. OG: Messung der Randbedingungen 3. OG: Mittagspause 14:00 17:00 Ermittlung der Staubbeladung durch isokinetische Entnahme eines staubbeladenen Teilvolumens gemäß DIN EN bzw. Richtlinie VDI 2066 Blatt 1. eine Einführungsmessung (30 min) drei Messungen gemäß obiger Richtlinie (je 30 min) Teilnehmer, die bis zu diesem Zeitpunkt nicht erschienen sind, werden vom Ringversuch ausgeschlossen.

9 Seite 9 von 12 Staubringversuch (2. Tag) (Dienstag) 08:00 08:45 1. OG: Vorbereitung 3. OG: Messung/Kontrolle der Randbedingungen 08:45 09:30 1. OG: Messung/Kontrolle der Randbedingungen 3. OG: Vorbereitung 09:30 11:45 Ermittlung der Staubbeladung durch isokinetische Entnahme eines staubbeladenen Teilvolumens gemäß DIN EN bzw. Richtlinie VDI 2066 Blatt 1. drei Messungen gemäß obiger Richtlinie (je 30 min) 11:45 12:30 Mittagspause 12:30 14:45 Ermittlung der Staubbeladung durch isokinetische Entnahme eines staubbeladenen Teilvolumens gemäß DIN EN bzw. Richtlinie VDI 2066 Blatt 1. drei Messungen gemäß obiger Richtlinie (je 30 min) 14:45 17:00 Umbau auf Gasmessungen für den folgenden Tag (Formaldehyd diskontinuierlich) Ggf. Abholen der Prüfgase in Raum 126/127 Ende des Staubringversuchs: Abschlussbesprechung für Messstellen, die nur am Staubringversuch teilnehmen (Raum 258). Für Messstellen, die nur am Gasringversuch teilnehmen: Bis 15:30 Uhr Anreise und Aufbau der Messgeräte für die Bestimmung der Randbedingungen sowie für die diskontinuierliche Probenahme von Formaldehyd. Abgabe der Prüfgase in Raum 126/127 (Dazu bereiten Sie bitte Kopien der Zertifikate vor und versehen diese und die Prüfgasflaschen mit Aufklebern, wie im Merkblatt Prüfgasuntersuchung beschrieben.) 15:30 16:00 Vorbesprechung (Raum 258) 16:00 17:00 Vorbereitungen für die Messungen am folgenden Tag

10 Seite 10 von 12 Gasringversuch (1. Tag) (Mittwoch) Hinweis: Teilnehmer, die nur am Gasringversuch teilnehmen, müssen am Vortag anreisen (siehe Dienstag). 07:30 08:00 1. OG: Messung der Randbedingungen 3. OG: Vorbereitung 08:00 08:30 1. OG: Vorbereitung 3. OG: Messung der Randbedingungen 08:30 12:15 Ermittlung der Massenkonzentrationen von Formaldehyd mit diskontinuierlich arbeitenden Referenzverfahren VDI 3862, Blatt 2 oder 3 (DNPH- Verfahren) oder VDI 3862, Blatt 4 (AHMT-Verfahren) eine Einführungsmessung (30 min) vier Messungen gemäß obiger Richtlinie (je 30 min) 12:15 13:00 Mittagspause 13:00 16:45 Ermittlung der Massenkonzentrationen von Formaldehyd mit diskontinuierlich arbeitenden Referenzverfahren VDI 3862, Blatt 2 oder 3 (DNPH- Verfahren) oder VDI 3862, Blatt 4 (AHMT-Verfahren) fünf Messungen gemäß obiger Richtlinie (je 30 min) 16:45 17:30 Umbau auf Gasmessungen für den folgenden Tag (Gesamt-C, ETX und SO 2 diskontinuierlich) Ggf. Abholen der Prüfgase in Raum 126/127

11 Seite 11 von 12 Gasringversuch (2. Tag) (Donnerstag) 07:30 08:00 1. OG: Vorbereitung 3. OG: Messung/Kontrolle der Randbedingungen 08:00 08:30 1. OG: Messung/Kontrolle der Randbedingungen 3. OG: Vorbereitung 08:30 12:15 Diskontinuierliche Ermittlung der Massenkonzentrationen von SO 2 gemäß DIN EN Zeitgleiche diskontinuierliche Ermittlung der Massenkonzentrationen von Toluol, Ethylbenzol, und o-, m-, p-xylol gemäß DIN EN und kontinuierliche Ermittlung der Massenkonzentration von Gesamt-C gemäß DIN EN mit kontinuierlich arbeitender eignungsgeprüfter Messeinrichtung. eine Einführungsmessung (30 min) vier Messungen (je 30 min) 12:15 13:00 Mittagspause 13:00 16:45 Diskontinuierliche Ermittlung der Massenkonzentrationen von SO 2 gemäß DIN EN Zeitgleiche diskontinuierliche Ermittlung der Massenkonzentrationen von Toluol, Ethylbenzol, und o-, m-, p-xylol gemäß DIN EN und kontinuierliche Ermittlung der Massenkonzentration von Gesamt-C gemäß DIN EN mit kontinuierlich arbeitender eignungsgeprüfter Messeinrichtung. fünf Messungen (je 30 min) 16:45 17:30 Umbau auf Gasmessungen für den folgenden Tag (CO, Propan, NO x und SO 2 kontinuierlich)

12 Seite 12 von 12 Gasringversuch (3. Tag) (Freitag) 07:30 08:15 1. OG: Messung/Kontrolle der Randbedingungen 3. OG: Vorbereitung 08:15 09:00 1. OG: Vorbereitung 3. OG: Messung/Kontrolle der Randbedingungen 09:00 13:00 Kontinuierliche Ermittlung der Massenkonzentrationen von CO, SO 2, NO x und Propan (als Gesamt-C) gemäß DIN EN (CO), DIN EN (NO x) und DIN EN (Gesamt-C) mit kontinuierlich arbeitenden eignungsgeprüften Messeinrichtungen. eine Einführungsmessung (15 min) neun Messungen (je 15 min) ca. 12:00 12:30 Abschlussbesprechung (Raum 258) (Anwesenheit einer Person pro Teilnehmer erforderlich) Ab ca. 13:00 Abbau der Messgeräte, Abreise der Teilnehmer.