Industrielle extraktive Gasanalysatoren und Messgasaufbereitungssysteme — GESHINE

Ein extraktiver Gasanalysator entnimmt eine repräsentative Gasprobe aus dem Prozessgasstrom, bereitet sie so auf, dass der Gasanalysator sie zuverlässig messen kann (Temperatur, Feuchte, Partikel, Druck), und leitet sie in eine Messzelle. Die Messgasaufbereitungskette — Sonde, beheizte Leitung, Kühler oder beheizte Messzelle, Filter und Durchflussregelung — ist ebenso Teil der Messung wie der Gasanalysator selbst. Ihre korrekte Auslegung entscheidet darüber, ob der Messwert belastbar ist oder ein Verstoß gegen Vorschriften vorliegt.

Wählen Sie eine extraktive Messung, wenn die Prozessgasmatrix einem direkten optischen Weg entgegensteht (hohe Staublast, Tröpfchen, korrosiver Nebel), wenn regulierte Protokolle eine Messgasaufbereitung verlangen (US-EPA-Leistungsvorgaben, EN 15267 für CEMS), wenn die Messung einen Mehrkomponenten-Gasanalysator erfordert, der nur mit aufbereitetem Messgas arbeitet (FTIR, beheizter FID für THC), oder wenn die Kanalgeometrie gegenüberliegende In-situ-Flansche nicht zulässt. Dafür müssen Sie eine längere Ansprechzeit, eine komplexere Installation und einen höheren Wartungsaufwand für das Probenahmesystem in Kauf nehmen. Sie erhalten dafür Zuverlässigkeit auf regulatorischem Niveau und können Komponenten messen, die in situ nicht erfasst werden können.

Bei der extraktiven Messung im Heiß-/Nassbetrieb bleibt das Messgas vom Sondeneintritt bis zum Analysatoreinlass vollständig beheizt (typischerweise auf 180 °C), damit Wasser in der Gasphase bleibt und reaktive Komponenten (HCl, HF, NH₃) nicht mit dem Kondensat verloren gehen. Dies ist für Säuregas- und Ammoniakmessungen zwingend erforderlich, wenn eine Taupunktunterschreitung den Messwert verfälschen würde. Bei der extraktiven Messung im Kalt-/Trockenbetrieb wird das Messgas gezielt in einem Peltier- oder thermoelektrischen Kühler unter den Taupunkt abgekühlt, um Feuchte abzuscheiden und dem Gasanalysator einen trockenen, stabilen Messgasstrom zuzuführen. Das eignet sich für O₂, CO, CO₂, SO₂ und NOₓ, wenn der Messstoff nicht mit dem Wasser verloren geht und eine Kalibrierung auf trockener Basis üblich ist. Beide Ausführungen werden von der ZS-SCS-Serie unterstützt.

Eine typische extraktive CEMS-Messgasstrecke umfasst: eine Abgassonde mit Sinterfilter, eine beheizte Probenahmeleitung (bei Heiß-/Nassbetrieb) oder eine unbeheizte Leitung (bei Kalt-/Trockenbetrieb), einen beheizten Sondenkasten oder Kühler/Kondensator, einen Feinfilter, eine Pumpe, eine durchflussgeregelte Messgasverteilung an einen oder mehrere Gasanalysatoren sowie eine Schnittstelle zur Nullpunkt-/Messspannen-Kalibrierung. GESHINE bietet diese Komponenten als ZS-SCS-Serie an: ZS-SCS-800 für vollständig beheizten Heiß-/Nassbetrieb, ZS-SCS-600 für kompakte Messgasaufbereitung im Kalt-/Trockenbetrieb und ZS-SCS-400 als modulare, am Abgaskanal montierte Sonden- und Filtereinheit. Die passende Kombination richtet sich nach der Gasmatrix und dem geltenden Vorschriftenprotokoll, nicht nach persönlichen Vorlieben.

Die typische Verzögerung einer extraktiven Messgasstrecke beträgt 15–60 Sekunden. Sie entsteht vor allem durch den Messgastransport über die beheizte oder unbeheizte Leitung sowie durch die Verweilzeit in Kühler, Filtern und Messzelle des Gasanalysators. Für die Berichterstattung zur Einhaltung von Vorschriften, die Emissionsmittelwertbildung und die meisten Prozessüberwachungsaufgaben ist das akzeptabel. Für schnelle Regelkreise wie die Verbrennungsoptimierung oder die Rückführung des SCR/SNCR-Schlupfs ist es jedoch zu langsam; hier ist in situ meist die richtige Wahl. Sind sowohl die Berichterstattung zur Einhaltung von Vorschriften als auch eine schnelle Regelung erforderlich, betreibt die Anlage häufig parallel einen In-situ-Gasanalysator zur Regelung und ein extraktives CEMS zur Berichterstattung.

Der extraktive Multipass-TDLAS-Gasanalysator ZS8600-MG misst bis zu 12 Komponenten gleichzeitig in einem einzigen aufbereiteten Messgasstrom. Er eignet sich für CEMS in Verbrennungsanlagen, die Überwachung von Abluft aus chemischen Prozessen und Forschungsanwendungen mit hohen Anforderungen an die Mehrgasmessung. Eine Messung der Gesamtkohlenwasserstoffe (THC / NMHC) mit beheiztem FID gemäß EPA Method 25A/25B und EN 12619 ist nach Projektprüfung verfügbar. Beide arbeiten mit einer ZS-SCS-800-Messgasstrecke für Heiß-/Nassbetrieb, damit Wasser und anhaftende Komponenten von der Sonde bis zum Gasanalysator erhalten bleiben.