GFC-Gasanalysatoren – Infrarottechnik mit Gasfilterkorrelation

Wählen Sie GFC, wenn die Gasmatrix die Messung mit einfachem NDIR während des für das Projekt relevanten Berichtszeitraums beeinträchtigen würde. Typische GFC-Anwendungen sind Austritte aus nassen FGD-Anlagen, nasse Rauchgaswäscher von Verbrennungsanlagen, Tailgas aus der Salpetersäureproduktion und alle Abgase, bei denen sich eine Drift durch H₂O oder den CO₂-Untergrund auf die QAL1-/QAL2-Bewertung auswirkt. Einfaches NDIR bleibt die richtige Wahl für CEMS mit CO/CO₂ in trockener Gasmatrix, IAQ-CO₂, Verbrennungsregelung und kostengünstige Prozessindikatoren, bei denen die zusätzlichen Anfangskosten für GFC bei der Prüfung keinen Vorteil bringen.

Nein. Die Nachweisgrenze von GFC wird durch dieselbe Physik aus Schrotrauschen der breitbandigen Quelle und Filterbandbreite bestimmt, die auch einfaches NDIR begrenzt. Die Architektur mit rotierender Referenzzelle verringert matrixbedingte Drift, erhöht aber nicht das Photonen-SNR. Realistische GFC-Nachweisgrenzen liegen bei günstigen Abgasbedingungen im ppm- bis unteren ppm-Bereich, nicht im ppb-Bereich. Für Projekte, die ppb-Nachweisgrenzen benötigen – etwa für Schadstoffe an der Werksgrenze, Verunreinigungsprüfungen von Brennstoffzellen oder saure Gase im ppb-Bereich in der Halbleiterfertigung – eignen sich TDLAS, CRDS oder Chromatografie, nicht GFC.

Bei feuchten Gasmatrizes wirkt sich der breitbandige H₂O-Untergrund auf das Messkanal-Ansprechverhalten von einfachem NDIR aus und verschiebt sowohl den Nullpunkt als auch die Messspanne. Übliche Lösungen bei einfachem NDIR sind, das Messgas zu trocknen (mit einem Peltierkühler oder Nafion-Schlauch) oder Dualstrahl-Referenzfilter hinzuzufügen. Beides erhöht den Aufwand für die Gasaufbereitung und kann wasserlösliche Zielkomponenten entfernen. GFC kompensiert den Untergrund im Differenzsignal anhand des spezifischen Absorptions-Fingerabdrucks des Zielmoleküls. So bleibt das Messgas feucht und der Messwert stabil.

Die Einsparung bei den Anschaffungskosten für NDIR entfällt, sobald Sie Trockner und Wartung hinzurechnen. Bei Anwendungen mit tatsächlich feuchtem Messgas ist GFC insgesamt meist die kostengünstigere Lösung.

GFC ist ein Messverfahren mit breitbandiger Quelle und ohne Dispersion. Die Selektivität wird durch eine modulierte, gasgefüllte Referenzzelle erreicht. TDLAS verwendet einen einmodigen Laser, der auf eine einzelne Rotations-Schwingungs-Absorptionslinie abgestimmt ist. Die Selektivität wird durch die Laserlinienbreite bestimmt, die millionenfach schmaler ist als die eines optischen Filters. TDLAS erreicht deshalb den ppb- und unteren ppm-Bereich, den GFC nicht erreicht, eignet sich für korrosive und hochtemperierte Anwendungen, denen ein mechanisches Rad nicht standhält, und ermöglicht einen Wechsel des Zielgases durch Austausch des Laserkopfs.

GFC ist kostengünstiger, erfordert keinen Laserservice und ist die sinnvolle Wahl für das breite Anwendungsspektrum, in dem die Stabilität gegenüber der Gasmatrix wichtiger ist als die Selektivität auf Laserniveau.

Für die MRV-Berichterstattung zu Treibhausgasen – 40 CFR Part 98 Subpart V in den USA, die EU-ETS-MRV-Verordnung 2018/2066 und die freiwillige Bestandsaufnahme nach ISO 14064 – müssen N₂O-CEMS-Geräte über lange Zeiträume bei feuchtem, CO₂-reichem Tailgas stabil messen. Dafür ist GFC die etablierte IR-Technologie: Die N₂O-Absorption bei 4,5 μm liegt unter der CO-Absorption bei 4,6 μm sowie einem breitbandigen H₂O-Untergrund. Die Architektur mit rotierender Referenzzelle sorgt dafür, dass die Messwerte QAL1-/QAL2-Prüfungen standhalten. TDLAS und FTIR sind Alternativen mit höheren Anschaffungskosten; einfaches NDIR ist es nicht.

Ja. GFC ist weiterhin nichtdispersiv: Anders als FTIR (Fourier-Transformation) oder UV-DOAS (Beugungsgitterspektrometer) zerlegt es das Spektrum nicht mit einem Gitter oder Prisma. Wie einfaches NDIR nutzt es breitbandige IR-Strahlung durch einen Bandpassfilter. Die Erweiterung besteht in einer rotierenden, gasgefüllten Referenzzelle im optischen Weg, die aus der breitbandigen Messung ein zielspezifisches Differenzsignal erzeugt. GFC als „NDIR mit Korrelationsfilter“ zu bezeichnen, ist richtig; es als dispersives Messverfahren oder Lasermessverfahren zu bezeichnen, ist falsch.

Das Rad ist ein mechanisches Verschleißteil. Lager und Motor haben eine begrenzte Betriebsstundenzahl, die bei den Betriebskosten berücksichtigt wird. In der Praxis geben die Spezifikationen moderner GFC-Gasanalysatoren eine MTBF von 5–10 Jahren für Rad und Motor an. Die Teile können beim Hersteller ausgetauscht werden. Dieser Kompromiss wird akzeptiert, weil die verbesserte Unterdrückung von Störeinflüssen durch die Gasmatrix die Messmöglichkeiten deutlich erweitert. Projekte, bei denen keinerlei rotierende Optik zulässig ist, sollten TDLAS wählen. Für Projekte, die lediglich eine höhere CEMS-Stabilität als bei einfachem NDIR benötigen, gehört das Rad zum Leistungsumfang.

GFC steht für Gasfilterkorrelation, ein Infrarot-Messverfahren, bei dem eine versiegelte, mit dem Zielgas gefüllte Zelle durch den optischen Weg rotiert. So vergleicht der Gasanalysator die Messung mit dem Absorptions-Fingerabdruck des jeweiligen Moleküls. Für Kohlenmonoxid wurde GFC zum klassischen CEMS-Messverfahren, weil CO bei 4,65 μm absorbiert und diese Absorption bei feuchtem Abgas unter dem breitbandigen Wasserdampf- und CO₂-Untergrund liegt. Die rotierende Korrelationszelle trennt das CO-Signal von diesem Hintergrund und hält den Nullpunkt über lange Prüfintervalle stabil. Deshalb können Austritte aus nassen FGD-Anlagen und Verbrennungsanlagen CO im niedrigen ppm-Bereich in der Abgasmatrix messen, ohne das Messgas zuvor zu trocknen.

Die CO-Messgeräte von GESHINE verwenden NDIR und NDIR mit Gasfilterkorrelation. Um eine Konfiguration für Ihr Abgas festzulegen, wenden Sie sich über das Kontaktformular an einen Anwendungstechniker.