In-situ-Gasanalysatoren

Damit In-situ-Messungen in der Produktion zuverlässig arbeiten, muss der Einsatzbereich der Gasmatrix eng begrenzt sein: Die optische Transmission muss stabil, die Staub- und Tropfenbelastung tolerierbar und das Verhalten der Fensterspülung auf lange Sicht berechenbar sein. GESHINE setzt In-situ dort ein, wo diese Bedingungen durchgehend erfüllt sind: bei O₂-Messungen an Verbrennungsanlagen mit paramagnetischem Messverfahren und Direktmontage sowie bei der NH₃-Schlupfmessung mit TDLAS quer durch den Abgaskanal bei SCR/SNCR-Anlagen. Säuregase, Spurenfeuchte, Chlor und Mehrkomponentenmessungen werden bewusst extraktiv durchgeführt. Eine beheizte Messgasaufbereitung mit kontrolliertem Taupunkt ermöglicht dabei eine besser planbare Kalibrierung und Wartung. Die beiden Installationsformate ergänzen sich: In-situ eignet sich für schnelle Regelung, wenn die Gasmatrix es zulässt, extraktive Messung für alle übrigen Anwendungen. Wenn Sie eine Anwendung außerhalb des derzeitigen In-situ-Angebots prüfen lassen möchten, beraten Sie unsere Applikationsingenieure unabhängig.

Ein In-situ-Gasanalysator wird direkt am Prozesskanal oder Abgaskanal montiert und misst die Gaskonzentration im laufenden Prozessstrom, ohne Messgas zu entnehmen. Ein Laser oder eine andere Lichtquelle richtet sich von einem Flansch quer durch den Abgaskanal auf einen Empfänger oder Retroreflektor auf der gegenüberliegenden Seite. Der Strahl wechselwirkt mit dem Gas über den tatsächlichen Kanalquerschnitt. Dadurch entfallen Verzögerungen beim Messgastransport und eine separate Messgasaufbereitung. Reaktive oder kondensierbare Komponenten bleiben erhalten.

In-situ eignet sich, wenn die Ansprechzeit entscheidend ist, etwa bei der Verbrennungsregelung, Sicherheitsverriegelungen oder der Rückmeldung zum NH₃-Schlupf bei SCR/SNCR. Es ist auch geeignet, wenn eine reaktive oder klebrige Komponente eine beheizte Probenahmeleitung nicht unbeschadet durchläuft (HCl, HF, NH₃, H₂O) und wenn die Prozessbedingungen heiß, aber relativ sauber sind (moderne gasbefeuerte Abgaskanäle, Reformer-Austritte, sauberes Rauchgas). Eine extraktive Messung ist die sicherere Wahl, wenn die Gasmatrix stark mit Staub oder Tropfen belastet ist, Vorschriften eine Messgasaufbereitung und Validierung verlangen oder die Speziation mehrerer Komponenten einen Tisch-Gasanalysator erfordert, der nur mit aufbereitetem Messgas arbeitet.

TDLAS-Systeme quer durch den Abgaskanal erreichen üblicherweise eine T90-Ansprechzeit von unter 1 Sekunde, da keine Verzögerung durch Messgastransport entsteht: Der Laser erfasst das Gas, während es an der Sondenoptik vorbeiströmt. Für Regelkreise an Verbrennungsanlagen oder bei der Dosierung von Gaswäschern rechtfertigt diese Ansprechzeit unter einer Sekunde häufig die In-situ-Messung gegenüber einem extraktiven Messsystem mit einer Verzögerung von 15–60 Sekunden durch beheizte Leitungen, Kühler, Filter und Pumpen.

Entscheidend sind 3 Einschränkungen. Erstens die Stabilität des optischen Wegs: Starke Staubbelastung, kondensierende Feuchte oder Tropfenbildung verringern die Signalübertragung und können Alarme wegen zu geringer Signalstärke auslösen. Zweitens die Geometrie des Abgaskanals: Für die Installation sind 2 gegenüberliegende Flansche in der richtigen Höhe und im passenden Winkel erforderlich. Der optische Weg muss frei sein und die Ausrichtungsabweichung durch Wärmeausdehnung oder Vibrationen tolerierbar. Drittens die Verschmutzung der Fenster: Bei korrosiven oder partikelbeladenen Prozessströmen müssen die Fenster durch Spülluft geschützt werden. Die Zuverlässigkeit der Spülung ist daher bei der langfristigen Wartungsplanung zu berücksichtigen.

In den meisten Fällen nicht – der Zweck des In-situ-Verfahrens besteht darin, die Messgasaufbereitung zu ersetzen. Üblicherweise benötigen Sie weiterhin eine kleine Instrumentenluftversorgung für die Fensterspülung, eine lokale Kalibrierschnittstelle zur Verifizierung von Messspanne und Nullpunkt sowie mitunter eine Messzelle zur regelmäßigen Gegenprüfung. Bei hybriden Installationen, in denen der In-situ-Strahl die primäre Messung übernimmt und ein ergänzendes extraktives Messsystem der Kalibrierung oder als Reserve dient, kann die ZS-SCS-Familie zusammen mit dem Gasanalysator spezifiziert werden.

Wechseln Sie zur extraktiven Messung, wenn der Abgaskanal stark mit Staub oder Wassertropfen belastet ist, die sich nicht zuverlässig wegspülen lassen, wenn die Messung nach einem Protokoll zertifiziert werden muss, das eine Messgasaufbereitung voraussetzt (einige Leistungsspezifikationen der US EPA und bestimmte EN-Normen für Schadstoffe), wenn eine gleichzeitige Analyse mehrerer Komponenten einen Gasanalysator auf FTIR- oder GC-Basis mit aufbereitetem Messgas erfordert oder wenn die Geometrie des Abgaskanals gegenüberliegende Flansche schlicht nicht zulässt. Weitere Informationen zur Alternative mit aufbereitetem Messgas finden Sie auf der Seite zu extraktiven Gasanalysatoren.