Perfect Sample Gas. Entnahmesonden, beheizte Messgasleitungen und Gasaufbereitung Probleme und Lösungen

Transkript

1 Perfect Sample Gas Entnahmesonden, beheizte Messgasleitungen und Gasaufbereitung Probleme und Lösungen 8. Fachveranstaltung / Emissionen und deren Überwachungen / 19. Juni 2018 / Kaarst

2 Willkommen! 2

3 Thema: Entnahmesonden, beheizte Messgasleitungen und Gasaufbereitung Probleme und Lösungen für die kontinuierliche extraktive Gasanalytik 3

4 Agenda Relevanz und Ziele von Probenaufbereitungen Probleme und Herausforderungen der einzelnen Komponenten Lösungen 4

5 Warum ist das Thema so relevant? Die Analyse kann doch jeder, aber die Aufbereitung... Probenaufbereitung??? Technisch: 80 % aller Probleme bei Umwelt oder Prozessmessungen haben Ihre Ursache in der Probenaufbereitung nur 20 % beziehen sich auf den eigentlichen Detektor oder die Elektronik Kosten: 2/3 der Gesamtkosten eines Messsystems entstehen für den Betrieb Lediglich 1/3 der Kosten sind die Anschaffungskosten Quelle: ABB 2017 Vortrag bei CEM India 5

6 Komponenten einer Probenaufbereitung Entnahme, Transport und Konditionierung Gas Entnahme Sonden Analysenleitungen Gasaufbereitung Kühlung Filtrierung Transport (Pumpe) Nur bei perfektem Zusammenspiel von Probenaufbereitung und Analyse stimmt das Gesamtergebnis! 6

7 Das Ziel Welche Anforderung wird an die Probenaufbereitung gestellt? Abgasströme sind meist mit Wasserdampf, Staub und anderen störenden Verunreinigungen beladen. Diese Stoffe führen zu Beschädigungen und Fehlmessungen der teuren und empfindlichen Gasanalysatoren, Prozessgasströme mit zu hohen oder niedrigen Drücken und Temperaturen für den Analysator Konsequenz: das Messgas muss durch geeignete Messgasentnahme und Aufbereitung für die Analyse vorbereitet werden die Gefahr dabei: das Messgas wird so verändert, dass es zu falschen Messergebnissen kommt 7

8 Probleme und Fehlerquellen Welche Anforderung wird an die Probenaufbereitung gestellt? Probleme, die auftauchen können, obwohl alles optimal aufgebaut wurde: z.b. durch Änderungen der Prozessfahrweise, bei Störungen in der verfahrenstechnischen Anlage, zu hohe Konzentrationen von problematischen Komponenten z.b. SO2 extreme Umwelteinflüsse (Temperaturen, Schneelasten, etc.) Mögliche Fehlerquellen: verfahrenstechnische Vorgaben sind mangelhaft oder falsch, eingesetzte Komponenten erfüllen nicht ihre Spezifikation, unbemerktes Ausfallen von Komponenten (z.b. Ausfall der Heizung), durch mangelhafte oder falsche Montage 8

9 Säuretaupunkte Und seine Auswirkung auf die Probenentnahme Bei der Verbrennung von schwefelhaltigen fossilen Brennstoffen, wie Kohle oder Erdölprodukte, entsteht im Rauchgas unter anderem SO2 und Wasserdampf. Der Schwefelsäuretaupunkt ist vergleichbar mit dem Taupunkt des Wassers. Als Kondensat wird hier jedoch Schwefelsäure betrachtet. Die entstehenden Komponenten SO2 und SO3 reagieren weiter mit dem Wasserdampf zu Schwefliger Säure und Schwefelsäure. Sinkt die Temperatur des Rauchgases unter diese Temperatur, entstehen für die Aufbereitungskomponenten sehr korrosive und problematische Säuren. Der Schwefelsäuretaupunkt liegt meist zwischen C *) *) nur bei sehr hohen Konzentrationen höher 9

10 Die Herausforderungen Bei Entnahme, Transport und Konditionierung Gas Entnahme Sonden Hohe Temperatur Effiziente Filtration Keine Kältebrücken Beheizte Analysenleitungen Homogene Beheizung Witterungsbeständigkeit Gasaufbereitung Konstanter Ausgangstaupunkt Geringe Auswaschung Gesicherter und schneller Abtransport des Kondensates Gasflussüberwachung 10

11 Die Probenentnahme Die Besonderheit Warum Gasentnahmesonden? Um kontinuierlich sauberes, aber trotzdem unverfälschtes Messgas zu entnehmen. Um Staub ohne Kondensation abzuscheiden und damit das Verbacken des Filters und das Auswaschen von wasserlöslichen Gaskomponenten zu verhindern. Um eine kontinuierliche, störungsfreie Messgasversorgung zu ermöglichen. Um allgemein alle problematischen Entnahmebedingungen berücksichtigen zu können 11

12 Die Probenentnahme Einflussfaktoren auf die Sondenkonfiguration Temperaturen von bis zu 1800 C Über- oder Unterdrücke Staubkonzentrationen bis zu 300g/m 3 Wasserdampfanteil und Säuretaupunkte Korrosive Gaskomponenten Explosive Gaskomponenten Toxische Gaskomponenten Teer, Ruß und andere klebrige Bestandteile Aerosole und Nebel Abrasiver Verschleiß Harte Umgebungsbedingungen 12

13 Gasentnahmesonden von AGT-PSG Wesentliche Eigenschaften und Ausprägungen PSG Basic und PSG Plus Größte aktive Filteroberfläche auf dem Markt!! Korrosionsbeständig aus Edelstahl Geregelte oder selbstregulierende Beheizung auf 180 C Keine Kältebrücken Filterwechsel ohne Werkzeug Kalibriergasanschluss standardmäßig Schutzgehäuse für Außeninstallation Temperatur-Alarmkontakt 13

14 Wartungsfreier Betrieb durch Rückspülung Lösung PSG Plus im Detail Rückspülung über Filterkammer Rückspülung über Filterelement Kalibriergasaufgabe 14

15 Wartungsfreier Betrieb durch Rückspülung Lösung PSG Plus im Detail 2-stufige Rückspülung Rückspülung über Filterkammer Rückspülung über Filterelement 15

16 Zubehör für die Gasentnahme Lösungen für besondere Applikationen Vorfilter Beheiztes Sondenrohr Sondenrohre Beschreibung Bei extrem Staub beladenen Anwendungen Mit Deflektor zum Schutz Beschreibung Bei nassen oder feuchten Messungen Bis zu 250 C und in ATEX Beschreibung In verschiedenen Liegerungen bei besonders aggressiven Gasen 16

17 Analysenleitung Einsatz Einsatzbedingungen: Für den unverfälschten Transport von feuchtem Messgas von der Entnahmestelle zum Analysenhaus. Verhindern unkontrollierte Kondensation von Wasserdampf und damit die unkontrollierte Auswaschung von wasserlöslichen Gaskomponenten. Verhindern den Ausfall von Messungen aufgrund von zugefrorenen Leitungen bei Umgebungstemperaturen unter 0 C. 17

18 Analysenleitung Probleme und Fehler Probleme aus der Praxis: Kalte Zonen durch Heizband-Ausfälle oder Montagefehler Schlechte und heterogene Isolierung Falsche Regel-Temperatur durch Fehler bei der Positionierung der Temperaturfühler Mantelmaterialien halten Witterungsbedingungen nicht stand (z.b. minderwertiges PA) Verlegung in zu engen Schlaufen (da nicht kürzbar) Heizband nicht bis Leitungsabschluss beheizt 18

19 Analysenleitung Extrudierte Leitungen Selbstregulierende Entnahmeleitungen PSG Extrudiert SR Kein Temperaturregler notwendig Raychem Heizkabel 30 / 100 / 120 / 150 C Haltetemperatur bei -20 C Umgebungstemperatur Lieferbar bis zu 300m am Stück 19

20 Analysenleitung Extrudierte Leitungen Selbstregulierende Entnahmeleitungen PSG Extrudiert SR Beliebig vor Ort kürzbar oder fertig konfektioniert ab Werk Robustes Design mit dickwandig, extrudiertem, extrem witterungsbeständigem PVC, PE oder TPU Außenmantel Innenseelen aus PTFE, PFA, Edelstahl oder speziellen hochlegierten Stählen, sowie Titan Bis zu 12 Innenseelen optional Auswechselbare Innenseelen optional 20

21 Produktneuheit: PSG Hybrid Die Gesamtversorgung der Sonde über eine Leitung Geregelt beheizte Entnahmeleitungen PSG Extrudiert Hybrid Mit direkt beheizter Innenseele vorgewärmtes Rückspülgas DN10/12 und Prüfgas DN4/6 Im Rohrbündel mitgeführte elektrische Leitungen für die Regelung der Gasentnahmesonde (Strom und PT100) Im Rohrbündel mitgeführte elektrische Leitungen für die Rückspülsteuerung (Strom und Steuerleitungen der Magnet-Ventile) Betrieb der Gasentnahmesonde z.b. am Kamin vom Analysenhaus bzw. -schrank ohne zusätzlichen Installationsaufwand 21

22 Messgasaufbereitung: Kühlung Durch Kühlung wird getrocknet Warum Messgaskühler? Wasserdampf wird aus dem Messgasstrom entfernt, um die Analysatoren vor Kondensat und damit vor Beschädigungen zu schützen um einen stabilen, möglichst niedrigen Taupunkt sicherzustellen und so Wasserdampf-Querempfindlichkeiten und volumetrische Fehler zu minimieren 22

23 Messgasaufbereitung: Kühlung Querempfindlichkeiten Was sind Wasserdampf-Querempfindlichkeiten? Beeinflussung des Messergebnisses durch eine weitere Komponente (z.b. Wasser) Ein Messgaskühler garantiert einen sehr stabilen niedrigen Taupunkt (~ 3 C) und daher bei Analysatoren mit einer Querempfindlichkeit der Messkomponente auf Wasser einen konstanten Einfluss auf das Messergebnis. H 2 O 23

24 AGT-PSG Messgaskühler Modellreihe BCR Hochleistungs-Kompressorkühler, auch bei hohen Durchflussraten Hochleistungs-Wärmetauscher mit Kühlwendel Korrosionsbeständige, einfach zu wechselnde PTFE / PVDF-, Edelstahl- oder Glaswärmetauscher 1-8 Gaswege mit max. 500Nl/h pro Gasweg durch lange Verweilzeit im Wärmetauscher und damit optimale Kälteübertragung 24

25 AGT-PSG Messgasaufbereitungen Modellreihe MAK Kompakte Hochleistungs-Kompressor- und Peltierkühler Hochleistungs-Wärmetauscher mit Kühlwendel Korrosionsbeständig beschichtete PTFE / PVDF Wärmetauscher 1-4 Gaswege mit max. 200Nl/h pro Gasweg Vorabscheider optional 25

26 AGT-PSG Messgasaufbereitungen Wärmetauscher als das Herzstück Geringe Auswaschraten durch hydrophobe PTFE-Beschichtung und minimierte Kontaktfläche zwischen Messgas und Kondensat Intelligentes Design für optimale Kälteübertragung Kontaktfläche PTFE-beschichtetes Aluminiumbauteil mit innerem Verdampferstab 26

27 27

28 28

29 29

30 Unsere Mission Perfect Sample Gas! Danke für Ihre Aufmerksamkeit 30

31 AGT-PSG GmbH & Co. KG Subsidiary Erkelenz: Richard-Lucas-Straße 6 D Erkelenz Germany AGT- PSG GmbH & Co. KG Subsidiary Frankfurt: Industriestr. 8a D Steinbach Germany +49 (0) (0) info.agt@agt-psg.de (0) (0) info.psg@agt-psg.de Thank you for your attention!