Industrieserie: ZS8100-HCl

Prozess-Wasserstoffchlorid-Gasanalysator ZS8100-HCl

TDLAS-Diodenlaser-Gasanalysator für Wasserstoffchlorid in CEMS von Abfallverbrennungsanlagen (EU IED ≤10 mg/Nm³), Chloralkali-Anlagen, PVC / VCM / EDC-Prozessen und CVD-Abgasen mit Chlorsilanen aus der Halbleiterfertigung

Messbereich
0–50 / 0–200 / 0–5000 ppm
Richtigkeit
±2 % FS oder ±1 ppm
Ansprechzeit (T90)
<10 s
Messgasberührte Teile
Hastelloy C-276
Produktübersicht

Übersicht

Der ZS8100-HCl ist ein extraktiver TDLAS-Gasanalysator für Wasserstoffchlorid, ausgelegt für heiße, feuchte und korrosive Einsatzbedingungen: CEMS für Abfall- und Sonderabfallverbrennungsanlagen gemäß dem täglichen ELV von 10 mg/Nm³ nach EU IED, Überwachung in Zellräumen und Verdichtungsbereichen von Chloralkali-Anlagen, Überwachung von PVC- / VCM- / EDC-Monomerprozessen, Abgas aus der Zersetzung von Chlorsilanen (TCS / DCS) bei der Halbleiter-CVD sowie die Verifizierung der Abscheideleistung von Nasswäschern. Ein schmalbandiger Nahinfrarot-Diodenlaser erfasst HCl oberhalb des H₂O-Kontinuums und trennt die HCl-Linie vom CO₂- / SO₂- / HF-Hintergrund, der die breitbandige NDIR-Messung in feuchten Säuregasmatrizes einschränken kann. Der Messweg führt durch eine beheizte Probenahmeleitung mit messgasberührten Teilen aus Hastelloy C-276, damit HCl oberhalb seines Taupunkts unverändert bleibt.

Wichtigste Merkmale
  • TDLAS-Absorption an einer einzelnen Laserlinie — reagenzienfreie optische Messzelle; der beheizte Messgasweg ist ein zu wartendes Bauteil
  • Auswahl der Laserlinie trennt HCl vom H₂O-Kontinuum und spektralen CO₂- / SO₂- / HF-Hintergrund nach Prüfung der Gasmatrix
  • Beheizter Messgasweg und messgasberührte Teile aus Hastelloy C-276 erhalten HCl oberhalb des Taupunkts
  • Die Mehrbereichs-Firmware deckt CEMS-Messbereiche in ppm (EU IED ≤10 mg/Nm³) bis zu Prozessmessbereichen in % ab — ohne Änderung der Optik

Vollständige technische Spezifikationen

Wichtige Leistungsdaten

Wichtige Leistungsdaten des ZS8100-HCl
Messgröße Wert Status
Messbereich 0–50 / 0–200 / 0–5000ppm (Mehrbereich) bedingt*
Richtigkeit ±2 % FS oder ±1ppm (je nachdem, welcher Wert größer ist) bedingt*
Ansprechzeit (T90) <10 s bedingt*
Nachweisgrenze <0.5ppm (für CEMS geeignet) bedingt*

* Für TDLAS-HCl typische Werte der Branche — als Zielumfang angegeben; bestätigte Werte werden mit dem endgültigen Datenblatt bei Angebotsanfrage mitgeteilt.

Messung

Messspezifikationen des ZS8100-HCl
SpezifikationWert
MessprinzipTDLAS (Absorptionsspektroskopie mit abstimmbarem Diodenlaser)
ZielwellenlängeNahinfrarot ≈ 1,74 μm (Oberschwingungsband von HCl)
Messbereich0–50 ppm / 0–200 ppm / 0–5000 ppm (Mehrbereich)
Untere Nachweisgrenze<0.5 ppm (für CEMS geeignet)
Richtigkeit±2 % FS oder ±1 ppm (je nachdem, welcher Wert größer ist)
Wiederholbarkeit≤1 % FS
Ansprechzeit (T90)<10 s
Auflösung der GasmatrixH₂O-Kontinuum / CO₂ / SO₂ / HF werden durch Auswahl der Laserlinie und Prüfung der Anwendungsgasmatrix berücksichtigt

Messgassystem

Spezifikationen des Messgassystems für ZS8100-HCl
SpezifikationWert
ProbenahmemodusExtraktiv über beheizte Gasentnahmesonde und beheizte Probenahmeleitung (oberhalb des HCl-Taupunkts)
Messgasberührte TeileHastelloy C-276 im Messgasweg; PTFE an Dichtflächen
MessgastemperaturBis zu 180 °C (beheizte Leitung; abhängig von der Anwendung)
Messgasdruck-30 bis +500 mbar g
Empfohlene GasaufbereitungBeheiztes Probenahmesystem ZS-SCS-800 aus Hastelloy für Abgas- / CEMS-Anwendungen
PlattformvarianteTDLAS-HCl ist für Projekte mit begrenztem Platz auf dem Skid auch mit einer alternativen Gasanalysatorplattform erhältlich — die Eignung wird bei der technischen Anwendungsprüfung bestätigt

Umgebungsbedingungen

Umgebungsspezifikationen für ZS8100-HCl
SpezifikationWert
Betriebstemperatur-20 °C bis +50 °C
Lagertemperatur-40 °C bis +70 °C
Luftfeuchtigkeit0–95 % RH (nicht kondensierend)
SchutzartIP65 (Standard) / IP66 (Feldgehäuse)

Elektrik

Elektrische Spezifikationen für ZS8100-HCl
SpezifikationWert
Spannungsversorgung100–240 VAC, 50/60 Hz, max. 100 W (beheizte Leitung separat)
Analogausgang2 × 4–20 mA (galvanisch getrennt, konfigurierbar)
DigitalausgangRS-485 Modbus RTU / HART 7 (optional)
Relaisausgänge4 × SPDT (Alarm, Fehler, Wartung, Messbereich)
Anzeige5″-Farb-TFT mit lokalem Touchscreen-HMI

Mechanische Daten

Mechanische Spezifikationen für ZS8100-HCl
SpezifikationWert
Abmessungen (B×H×T)483 × 177 × 420 mm (19″-Rack) / Feldgehäuse optional
Gewicht≈16 kg (Rack) / ≈34 kg (Feldgehäuse)
GehäusematerialPulverbeschichtetes Aluminiumgehäuse; messgasberührte Teile im Messgasweg aus Hastelloy C-276
Montage19″-Rack (4U) / Wandmontage / Feldgehäuse

Zertifizierungen

Zertifizierungsspezifikationen für ZS8100-HCl
SpezifikationWert
CE-KennzeichnungKonformität mit EU-Geräterichtlinie (Standard)
Explosionsgefährdeter BereichATEX / IECEx — Geltungsbereich bedingt (projektbezogene Bestätigung)
CEMS-TypzulassungMCERTS (UK) / US EPA PS-18 für HCl-CEMS — als Zielumfang angegeben, projektbezogene Bestätigung
EMVEN 61326-1
QualitätssystemHergestellt gemäß ISO 9001:2015
AnwendungsnormenEU IED BAT / US EPA Method 321 / DIN EN 1911 (HCl-CEMS in Verbrennungsanlagen); OSHA PEL 5 ppm (Arbeitsschutz bei HCl)

Geeignete Anwendungen für diesen Gasanalysator

Dieses Modell ist den folgenden industriellen Anwendungen und Prozessbedingungen zugeordnet.

CEMS in Verbrennungsanlagen
Chloralkali
PVC / VCM / EDC
Halbleiter-CVD

Einsatzumgebungen

Typische Prozessumgebungen, in denen dieses Modell geprüft wird.

CEMS in Abfall- und Sonderabfallverbrennungsanlagen (EU IED ≤10 mg/Nm³ HCl)
Überwachung in Zellräumen sowie Verdichtungs- / Trocknungsbereichen von Chloralkali-Anlagen
Überwachung von PVC- / VCM- / EDC-Monomerprozessen und Entlüftungsgasen
Abgas aus der Zersetzung von Chlorsilanen (TCS / DCS) bei der Halbleiter-CVD
Verifizierung der Abscheideleistung vor und nach dem Nasswäscher

Zertifizierungsumfang

Die Normen sind mit Geltungsbereich und Status aufgeführt, damit die technische Prüfung die zutreffenden messgasberührten Werkstoffe, behördlichen Messverfahren und Anforderungen für explosionsgefährdete Bereiche feststellen kann. Leistungsangaben und CEMS-Zulassungen sind als Zielumfang gekennzeichnet — der aktuelle Zertifizierungsstatus Ihrer Konfiguration wird bei der Angebotsanfrage bestätigt; der Geltungsbereich für explosionsgefährdete Bereiche wird als bedingter, technisch zu prüfender Umfang geführt und nicht als standardmäßige Katalogaussage.

Matrix des Zertifizierungsumfangs für ZS8100-HCl
Norm Geltungsbereich Variante Status Dokument
CE (EU-Konformitätserklärung) Konformität mit EU-Geräterichtlinie (Standard) Projektvariante Zielumfang Auf Anfrage
MCERTS / US EPA PS-18 (HCl-CEMS) MCERTS (UK) / US EPA PS-18 für HCl-CEMS — Zielumfang; aktueller Zertifizierungsstatus, Zertifikatsnummern und Gültigkeitszeiträume müssen bei der Angebotsanfrage bestätigt werden Projektvariante Zielumfang Auf Anfrage
ATEX / IECEx für explosionsgefährdete Bereiche Technisch zu prüfender Umfang; projektbezogene Bestätigung Projektvariante bedingt Auf Anfrage
ISO 9001:2015 Qualitätsmanagementsystem — Herstellung gemäß ISO 9001:2015 Projektvariante zugelassen Auf Anfrage
CE Messgasberührte Teile für korrosive Anwendungen MCERTS / PS-18 (ausstehend)

Dokumentation anfordern

Fordern Sie technische Datenblätter, Bedienungsanleitungen, Zertifikate und Anwendungshinweise für dieses Modell an.

Nachweise

Fallstudie

Beheizte Leitung für HCl in feuchtem Abgas

Bei Anwendungen in Abfallverbrennungsanlagen und Chloralkali-Anlagen hält die Anlagenarchitektur das HCl-Messgas durch einen beheizten extraktiven Messgasweg und messgasberührte Hastelloy-Bauteile oberhalb des Taupunkts. So hängt die optische Messung nicht von einer gekühlt-trockenen CO- / NOx-Messgaskette ab.

Technische Details

Technische Details und Engineering

Ergänzende technische Details — öffnen Sie die einzelnen Themen, um die vollständigen Angaben zu Messung, Einsatzbedingungen, Messgassystem, Kalibrierung, Integration, Wartung und Anwendung aufzurufen.

01 Messprinzip und Grenzen

Begrenzungen der Messung

TDLAS misst HCl an einer Nahinfrarot-Oberschwingungslinie, während der beheizte extraktive Messgasweg feuchte Säuregasmatrizes oberhalb des HCl-Taupunkts hält.

Nicht geeignet für

  • Probenahme bei Umgebungstemperatur oder gekühlt und trocken für feuchtes HCl-Abgas
  • Elektrochemische HCl-Sicherheitsalarm-Anwendungen als standardmäßiger Prozess- / CEMS-Messweg
  • Nicht geprüfter Ersatz durch NDIR bei feuchten Verbrennungsgasmatrizes

Erforderlich

  • Beheizte Gasentnahmesonde und beheizte Probenahmeleitung
  • Messgasweg mit messgasberührten Teilen aus Hastelloy C-276
  • Prüfung des H₂O-Kontinuums und der Säuregasmatrix
  • ZS-SCS-800 oder gleichwertige beheizte, korrosionsbeständige Probenahme für Abgas- / CEMS-Anwendungen

Störkomponenten und Grenzen

  • H₂O-Kontinuum
  • SO₂- und CO₂-Hintergrund
  • HF-Überlagerung bei gemischten Säuregasen
  • HCl-Verlust im Kondensat an kalten Oberflächen
02 Betriebsbedingungen

Nutzen Sie diese Grenzen als Auswahlkriterien und bestätigen Sie vor der Angebotsanfrage Messgasbedingungen, Umgebungseinflüsse und Werkstoffe.

Messgastemperatur
bis zu 180 C
Maximalwert für die beheizte Probenahmeleitung; projektabhängig
Umgebungstemperatur
-20-50 C
Messgasberührte Werkstoffe
Hastelloy C-276, PTFE
Außerhalb dieser Betriebsbedingungen
  • Probenahme bei Umgebungstemperatur / gekühlt und trocken für feuchtes HCl-Abgas
  • Kondensierender Messgasweg
  • Nicht geprüfter Geltungsbereich für explosionsgefährdete Bereiche
03 Abgrenzung des Messgassystems

Probenahmemodus, Komponenten der Gasaufbereitung und Ausschlüsse legen fest, wo die Verantwortung für den Gasanalysator endet und das Messgassystem beginnt.

Probenahmemodus
extraktiv
Komponenten an der Schnittstelle
  • Beheizte Gasentnahmesonde
  • Beheizte Probenahmeleitung oberhalb des HCl-Taupunkts
  • Messgasweg aus Hastelloy C-276
  • Beheiztes Probenahmesystem ZS-SCS-800
Ausgeschlossene Komponenten
  • Peltier-Kühl-Trocken-Messgaskette für HCl-Anwendungen mit feuchtem Messgas
  • Allgemeine CO- / NOx-Messgaskette, ohne Prüfung eines beheizten Messgaswegs für HCl wiederverwendet
04 Kalibrierung und Validierung

Kalibrierverfahren, Intervall, Rückführbarkeit und Unterstützung bei Audits für diesen Gasanalysator.

Nullpunkt- / Messspannenverfahren

Projektbezogener HCl-Nullpunkt- / Messspannenplan und Plan für Vor-Ort-Audits

Intervall

Standortspezifisch

Referenzverfahren

Referenzinformationen zu US EPA Method 321; HCl aus stationären Quellen gemäß DIN EN 1911

Rückführbarkeit des Messbereichsgases

Projektbezogenes Kalibriergas oder Validierungsmedium

Unterstützung bei Audits

  • Referenzinformationen zu US EPA Method 321
  • HCl aus stationären Quellen gemäß DIN EN 1911
  • Unterstützung bei der Planung von QAL2 / AST, sofern CEMS im Umfang enthalten ist
05 I/Os und Integration

Signalausgänge und Kommunikationsschnittstellen zur Integration in Steuerungssysteme.

Ausgang

4–20 mA / RS-485 Modbus / HART

Analogausgang

2 × 4–20 mA (galvanisch getrennt, konfigurierbar)

Digitalausgang

RS-485 Modbus RTU / HART 7 (optional)

Relaisausgänge

4 × SPDT (Alarm, Fehler, Wartung, Messbereich)

Hinweis zur DAHS-Prüfung

Protokollzuordnung, Messkanalnamen, Alarmzustände und Berichtsformat bei der Prüfung der Projektintegration bestätigen.

06 Wartung und Ersatzteile standortspezifisch

Regelmäßige Wartungsarbeiten, Verbrauchsmaterialien und Zugangsanforderungen für diesen Gasanalysator; die genauen Intervalle sind standortspezifisch.

Wartungsarbeiten
  • Beheizte Gasentnahmesonde und Probenahmeleitung prüfen
  • Messgasweg und Dichtungen aus Hastelloy prüfen
  • HCl-Nullpunkt- / Messspanneneinstellung verifizieren
  • Kondensation und Risiko von Säuremitriss prüfen
Verbrauchsmaterialien
  • HCl-beständige Filter
  • Wartungsteile für beheizte Leitungen
  • Projektbezogenes Kalibriergas oder Validierungsmedium
07 Anwendungsnachweise

Anwendungskontext aus komplexen industriellen Umgebungen.

Fallstudie Kommunale Abfallverwertung / CEMS in Verbrennungsanlagen

Anwendungskontext

Kommunale Abfallverwertungsanlagen, die CEMS in Kesselhäusern nachrüsten, um die EU IED BAT-AEL einzuhalten, sind mit der Ansprechzeit des älteren NDIR-HCl-Messgeräts von ~30 Minuten konfrontiert. Dadurch fehlt den Betreibern die Transparenz über den dynamischen Messbereich, die sie benötigen, um auf chloridbedingte Störfälle zu reagieren.

Reaktion der Anlagenarchitektur

Ein TDLAS-Gasanalysator ZS8100-HCl in einer extraktiven Messschleife mit beheizter Leitung am Austritt des ESP — zusammen mit einer beheizten Gasentnahmesonde ZS-SCS-800 — liefert eine HCl-Ansprechzeit von <10 s. So werden Chlorid-Störungen dem Bedienpersonal noch in derselben Minute sichtbar, in der sie auftreten, und die Reaktion auf Störungen der BAT-AEL kann beschleunigt werden.

Reaktion auf BAT-AEL-Störungen TDLAS, extraktiv · HCl-Ansprechzeit <10 s
Auswahlfragen

Häufig gestellte Fragen

Kann der ZS8100-HCl mit Messgas bei Umgebungstemperatur oder gekühlt und trocken statt bei 180 °C betrieben werden?

HCl ist stark wasserlöslich und hat in feuchtem Abgas einen Taupunkt deutlich oberhalb der Umgebungstemperatur. In einem Verbrennungsrauchgas mit 10 %vol H2O kondensiert das Wasser auf jeder kalten Oberfläche zu einem sauren Film und bindet HCl, bevor das Messgas die Messzelle erreicht. EN 1911 (Referenzverfahren für HCl aus stationären Quellen) und US EPA Method 321 schreiben beide beheizte Messgaswege vor, die 20 °C über dem örtlichen Taupunkt gehalten werden, typischerweise bei ≥180 °C, mit HCl-beständigen messgasberührten Teilen. Eine Peltier-Kühl-Trocken-Messgaskette entfernt zwar das Wasser, führt aber auch HCl mit ab — der typische Fehler, wenn Betreiber eine CO- / NOx-Messgaskette für HCl-Anwendungen wiederverwenden. Der ZS8100-HCl wird daher als abgestimmte Einheit mit dem beheizten Probenahmesystem ZS-SCS-800 aus Hastelloy spezifiziert; ein Betrieb bei Umgebungstemperatur oder mit gekühlt-trockener Probenahme wird nicht unterstützt.

Wie bleibt der ZS8100-HCl in feuchtem Verbrennungsrauchgas selektiv, wenn SO2, CO2 und HF im Infrarot absorbieren?

Die HCl-Nahinfrarot-Oberschwingungslinie bei ~1,74 μm liegt in einem spektralen Fenster, in dem das TDLAS-System das Linienzentrum mit einer Auflösung im MHz-Bereich abtastet. Breitbandige NDIR-Photometer können Schwierigkeiten haben, das HCl-Signal vom H2O-Kontinuum oder von der CO2- / SO2- / HF-Überlagerung in dieser Gasmatrix zu trennen. Die TDLAS-Auswertung mit erster Ableitung trennt die Absorption in den Flanken und ermittelt HCl anhand der lokalen Linienform. Bei CEMS in Verbrennungsanlagen unterstützt dies die technische Prüfung gemäß EPA Method 321, die Vorbereitung von QAL2 und die Planung von AST-Vor-Ort-Audits.

Welchen Messbereich sollte ich für Verbrennungsanlagen gemäß EU IED ≤10 mg/Nm³ bestellen?

Der tägliche ELV für HCl aus Verbrennungsanlagen gemäß Anhang VI der EU IED beträgt 10 mg/Nm³, bezogen auf 11 %vol O2 trocken — das entspricht ungefähr 6 ppm unter Referenzbedingungen. Für diese Anwendung ist der Firmware-Messbereich 0–50 ppm der primäre CEMS-Messbereich; der Messbereich 0–200 ppm deckt Kesselstörungen ab, der Messbereich 0–5000 ppm Zellräume von Chloralkali-Anlagen und Entlüftungskreisläufe von PVC- / VCM-Prozessen. Die Firmware schaltet den konfigurierten Messbereich ohne Änderung der Optik um, sodass ein Gasanalysator sowohl den Messbereich zur Einhaltung von Vorschriften als auch den Messbereich für Prozessstörungen über dieselbe Signalkette abdeckt. Berichtseinheiten (ppm oder mg/m³, trocken oder feucht, auf 11 %vol O2 normiert) werden an der HMI eingestellt und sind durch Zugriff auf Bedienerebene geschützt.

Ist der ZS8100-HCl aktuell nach MCERTS / PS-18 zertifiziert?

CE-Kennzeichnung und Herstellung gemäß ISO 9001:2015 sind Standard. MCERTS (UK, Zertifizierungsstelle Sira) und US EPA Performance Specification 18 (gasförmiges HCl-CEMS) sind als Zielumfang aufgeführt; der aktuelle Zertifizierungsstatus, die Zertifikatsnummern und die Gültigkeitszeiträume müssen bei der Angebotsanfrage bestätigt werden. Der Gasanalysator wird daher als Kandidat für PS-18 / MCERTS QAL1 spezifiziert und nicht als bereits zertifiziertes CEMS; der Geltungsbereich ATEX / IECEx für explosionsgefährdete Bereiche ist bedingt und wird vor der Bestellung projektbezogen bestätigt. Der Vertrieb bestätigt den aktuellen Zertifizierungsstatus einschließlich ausstellender Stelle und Zertifikatsnummer vor Projektfreigabe.

Ist der ZS8100-HCl für Projekte mit begrenztem Platz auf dem Skid auch auf einer anderen Gasanalysatorplattform erhältlich?

Ja. Der ZS8100-HCl basiert auf der Plattform der ZS8100-Serie (O2 / HF / C2H2-Familie im 19-Zoll-Rack- / Feldgehäuse) und ist als HCl-Flaggschiff für CEMS in Verbrennungsanlagen und Chloralkali-Anwendungen positioniert. Dieselbe TDLAS-HCl-Messung ist auch mit einer alternativen Gasanalysatorplattform für Projekte verfügbar, bei denen ein anderes Skid und andere mechanische Abmessungen besser passen — typisch für Entlüftungen der Schwefelrückgewinnung in Raffinerien und Verdichtungsbereiche von Chloralkali-Anlagen, die bereits auf dieser Plattform standardisiert sind. Die Messleistung der TDLAS ist in beiden Fällen vergleichbar; ausschlaggebend sind die Standardisierung von Skid und Schalttafel, nicht Richtigkeit oder Messbereich. Die technische Anwendungsprüfung bestätigt die passende Plattform bei der Auslegung.

ZS8100-HCl anhand der Standortbedingungen prüfen

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