Was ist ein Abgasanalysator?
Ein Abgasanalysatoren ist ein Gerät, mit dem die Bestandteile von Abgasen analysiert werden können.
Giftige Stoffe wie Schwefeloxide und Ruß, die bei der Verbrennung von Brennstoffen und Rohmaterialien entstehen, werden als Ruß und Rauch bezeichnet. Großanlagen, die Ruß und Rauch erzeugen, werden als Ruß- und Raucherzeugungsanlagen bezeichnet.
Ruß- und Raucherzeugungsanlagen müssen die Konzentration und Menge von Ruß und Rauch im Rauchgas kontinuierlich messen und aufzeichnen. Daher müssen sie Abgasanalysatoren verwenden, um die Zusammensetzung der Abgase zu analysieren und aufzuzeichnen.
Sie werden auch als Indikator für die Verbesserung des Verbrennungswirkungsgrads verwendet. Fluorierte Gase werden besonders häufig bei der Herstellung von Halbleitern und Flüssigkristallanzeigen verwendet. Fluorierte Gase haben ein 10 000-mal höheres Erderwärmungspotenzial als Kohlendioxid, so dass die Reduzierung der Emissionen eine Herausforderung für den World Semiconductor Congress darstellt. Als Indikator für die Reduzierung von Emissionen kann die Konzentration von Abgasen mit einem Abgasanalysatoren gemessen werden.
Anwendungen von Abgasanalysatoren
Abgasanalysatoren sind Geräte, die in industriellen Anwendungen eingesetzt werden. Nachfolgend einige Beispiele für Anwendungen:
- Messung der Abgaskonzentration in Heizkesseln und Verbrennungsanlagen für Industrieabfälle
- Messung der Abgaskonzentration von Klärschlammverbrennungsanlagen und Müllverbrennungsanlagen
- Messung der Wasserstofferzeugung in Wasserstoffgeneratoren
- Messung der erzeugten Gasmenge in Sauerstoffanlagen und Gaserzeugungsanlagen
- Messung der Fluorgaskonzentration in Halbleiterfertigungsanlagen
- Überwachung der eingeblasenen Sauerstoffmenge in Eisen- und Stahlwerken
Die Messung mit Abgasanalysatoren ist für die Reduzierung der Luftschadstoffe und den Schutz der Umwelt unerlässlich.
Die Überwachung der in Eisen- und Stahlwerke eingeblasenen Sauerstoffmenge trägt auch zur Qualitätskontrolle bei.
Funktionsweise von Abgasanalysatoren
Das Prinzip ist je nach Art des Abgasanalysators unterschiedlich, aber Abgasanalysatoren, die mehrere Komponenten gleichzeitig messen können, werden für die Abgaskontrolle eingesetzt. Abgasanalysatoren nehmen Proben und messen die Abgase in folgender Reihenfolge:
1. Primärfilter
Zur Entnahme der Abgasprobe wird ein Primärfilter in den Abgaskanal eingeführt. Der Zweck des Primärfilters besteht darin, große Staubpartikel aus dem Messgas herauszufiltern, während es erwärmt wird und ein Verstopfen, z. B. durch Feuchtigkeitskondensation, zu verhindern. Das Gas, das den Primärfilter passiert hat, wird durch Leitungen wie Teflon- oder SUS-Rohre in den Abgasanalysatoren eingeleitet.
2. Abfluss- und Tropfenabscheider
Das in den Abgasanalysatoren eingeleitete Messgas wird durch einen Abflussabscheider oder Tropfenfänger von Feuchtigkeit befreit. Damit sollen Korrosion und Verstopfungen in den nachfolgenden Geräten verhindert werden. Der Tropfenabscheider ist eines der Bauteile, die regelmäßig ausgetauscht werden müssen.
3. NO-Konverter
Der NO-Konverter wird zur Messung von NOX eingesetzt. Er wandelt die NO2-Komponente in NO um, um eine einfache Messung mit einem Analysator zu ermöglichen; dieser ist nicht enthalten, wenn NOX nicht gemessen wird.
4. Sekundärfilter
Ein Sekundärfilter entfernt zusätzlich Ruß und andere Verunreinigungen aus dem Messgas. Als Sekundärfilter wird Papier oder Teflonpapier verwendet.
5. Luftpumpe
Das vom Wasser befreite Messgas wird von einer Luftpumpe unter Druck gesetzt und zur Analyseeinheit befördert. Als Luftpumpen werden in der Regel Membranpumpen verwendet. Auf der Rückseite ist ein Durchflussmesser angebracht, um zu überprüfen, ob die Luftpumpe das Gas ansaugt.
6. Analysatoreinheit
In der Analyseeinheit wird das Probengas in Kapillarleitungen o. ä. eingeleitet, um verschiedene Komponenten zu messen. Für die gleichzeitige Messung mehrerer Komponenten wird die Infrarotabsorptionsmethode oder die Magnetkraftmethode zur Analyse verwendet.
Arten von Abgasanalysatoren
Es gibt mehrere Arten von Abgasanalysatoren, die je nach der zu messenden Komponente eingesetzt werden. Nachfolgend sind typische Arten von Abgasanalysemethoden aufgeführt:
1. Wärmeleitungsmethode
Die Messung erfolgt über den Unterschied im Wärmeleitfähigkeitsverhältnis der Gase. Die Konzentration wird als Änderung des elektrischen Widerstands auf der Grundlage der Änderung der Wärmeleitfähigkeit ermittelt.
2. Infrarot-Absorptionsverfahren
Die Probenzelle wird mit einer Referenzzelle (Leerwert) verglichen, um die Konzentration des Gases zu ermitteln, während die Einstrahlmethode nur für das Probengas verwendet wird.
3. Magnetkraftmethode
Diese Methode wird zur Messung der Sauerstoffkomponente verwendet. Wenn das Probengas in die Zelle eintritt, werden die Sauerstoffmoleküle von dem Magnetfeld angezogen und die der Sauerstoffkonzentration entsprechende Kraft in ein elektrisches Signal umgewandelt und erfasst.
4. Zirkoniumdioxid-Methode
Diese Methode wird zur Messung von Sauerstoffkomponenten verwendet. Unter Ausnutzung der elektrischen Leitfähigkeit des Zirkoniumdioxid-Elements, das bei hohen Temperaturen nur Sauerstoffionen durchlässt, strömen ein Vergleichsgas (Leerwert) und ein Probengas ein und die an den Elektroden erzeugte elektromotorische Kraft der Sauerstoffkonzentrationszelle wird erfasst.