In der Chemie und in der thermischen Verfahrenstechnik gibt es eine Reihe von Anwendungen, bei denen der Gehalt von Sauerstoff in einem Gas

mit brennbaren Komponenten zunächst im Prozentbereich und anschließend auch im
ppm-Bereich

überwacht werden muss.
Die für Messungen in solch großen Konzentrations-Bereichen beliebten Zirkondioxid-Sensoren sind dann nicht einsetzbar.

Der Sauerstoff-Analysator PAT 3120 wurde speziell für den kontinuierlichen Betrieb sowohl im Prozentbereich als auch im unteren ppm-Bereich entwickelt. Darüber hinaus eignet er sich auch für Anwendungen, bei denen sich gelegentliche Einbrüche von Luft nicht vermeiden lassen und wo eine rasche Erholung des Analysators notwendig ist.

Die Steuerung übernimmt ein Mikroprozessor. Ein manueller Betrieb für das Messen, Kalibrieren und für die Wartung ist dennoch möglich; der Betreiber wird dann Schritt für Schritt durch die Anwendung geführt.

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Sauerstoff-Analysator PAT 3120
für die Messung in Konzentrationsbereichen -
von Prozent bis pmm
auch mit brennbaren Komponenten

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Die In-Line Analyse von Sauerstoff mit ZrO₂-Sonden ist Ihnen vertraut.

Neuartige Sensoren ermöglichen die

gleichzeitige Bestimmung von Sauerstoff und überwachen die Bildung von unverbrannten Gaskomponenten

(gemessen als CO-Equivalent bzw. COe).
Seit kurzem ist diese Messung auch für die Ex-Zone 1 verfügbar (ATEX II 2G EEx d IIB+H2 T3).

Weitere Informationen:
e-mail info@ams-dielheim.com

In-Situ-Probe
AMS 3211-1500
ATEX-zertifiziert für Zone 1 oder für die simultane Messung von Sauerstoff und brennbaren Gasen

Als kostengünstige Alternative zu Erdgas werden in industriellen Verbrennungen zunehmend auch Gase eingesetzt, die bei anderen Prozessen wie z.B. in Gärprozessen, in Deponien, Chemieanlagen oder Raffinerien anfallen.

Die Zusammensetzung dieser Gase unterliegt aufgrund ihrer Entstehungsprozesse jedoch starken Schwankungen.  Um diese Gase thermisch verwerten zu können, müssen sie kontinuierlich, sehr schnell und zuverlässig analysiert werden.

Speziell für diese Anforderungen an diese Messaufgabe ist das Messsystem Rhadox™ zugeschnitten:

■ Kurze Reaktionszeit unter 10 Sekunden; die T₉₀ -Zeiten unter     
   25 Sekunden sind realisierbar.

■ Kein Kalorimeter-Raum ist erforderlich:
Die Spezifikation wird auch bei stark schwankender Umgebungstemperatur eingehalten.

■ Das Messgerät ist als Feldgerät (IP56) und für die Ex-Zone 2 (s. Bild) verfügbar.

Die Quellen für Anfallgase

• Raffinerien
• Biogasanlagen
• Hochöfen, Konverter oder Kokereien
• Chemie
• Petrochemie

Anwendungsbereiche von Anfallgasen

• Anlagen zur Herstellung von Gasgemischen mit vorgegebener Qualität
• Prozesse, wo die Gaszusammensetzung die Flamme und die Produktqualität beeinflusst

Das Ziel

Nutzung des Energieinhaltes von Fackelgasen zur Erzeugung von elektrischer Energie oder zur Gewinnung von Prozesswärme.

Die Messaufgabe

Schnelle und kontinuierliche Messung des Luftbedarfs und des Wobbe-Index des Einsatzgases, auch wenn dessen Zusammenstzung stark schwankent .

Das Messprinzip

Das zu messende Gas wird vollständig im Luftüberschuss oxidiert, der verbleibende Restauerstoff ist ein Maß für den Luftbedarf des Gases bei der Oxidation.
Aus der Kalibrierkurve Luftbedarf - Wobbe-Index wird der Wobbe-Index WI ermittelt. Der Zusammnewhnbang Luftbedarf-WI ist i.a. linear und wird bei AMS ermittelt.

Aus dem Wobbe-Index kann, bei bekannter Dichte des Einsatzgases, dessen Brennwert H bestimmt werden.

Problem 1

Bestimmung der (relativen) Dichte des Einsatzgases online und kontinuierlich im Prozessbetrieb.

Problem 2

Die Mischung des Einsatzgases mit dem der Brennluft zur vollständigen Oxidation muss konstant und reproduzierbar sein..

Aber gerade die im Prozessbetrieb anfallenden Gase zeigen extreme Schwankung in der Zusammensetzung, welche dann auch noch innerhalb einiger Sekunden von wenigen MJ/m³ auf Werte über 100 MJ/m³ steigen bzw. fallen kann. Dies entspricht einer Schwankungsbreite von Schwachgas bis Propan.

Das Messgerät RHADOX

Im RHADOX wird die Bestimmung des Wobbe-Index auf die Messung einer einzigen Größe, die der Restsauerstoffkonzentration, zurück-geführt.

Gleichzeitig erfolgt im Messgerät die Bestimmung der (relativen) Dichte des Einsatzgases aus der Messung der Sauerstoffkonzentration im gemischten, aber unverbrannten Gas.

Das Rhadox™ - Messgerät als Feldgerät (IP56)
und für die Ex-Zone 2

Kalibrationskurve Luftbedarf gegen Wobbe-Inex

Berechnung des Heizwertes

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Die Gasanalyse mit dem Wärmeleitfähigkeitsanalysator FTTCA 1100

Die klassische Gasanalyse über die Wärmeleitfähigkeit, schon seit den dreißiger Jahre des vorigen Jahrhunderts als zuverlässige und einfache Messtechnik bekannt, wird in industriellen Prozessen zur Messung der Komponenten in binären oder (quasi~)binären Gasmischungen eingesetzt. Insbesondere Wasserstoff, Helium und Stickstoff, die optisch ja inaktiv sind, sodass ein IR-Sensor nicht eingesetzt werden kann, werden so mit dem WLD gemessen. Liegen nun mehr als zwei Komponenten im Gasgemisch vor, muss ein zusätzlicher Detektor, meist ein IR-Gerät, zur Bestimmung der zweiten Komponente verwendet werden.

Die neue Methode der FTTCA-Technik (Fourier-Transformed Thermal Conductivity Analysis)-Technik ermöglicht nunmehr die

gleichzeitige Messung aller drei Komponenten in einem Mehrkomponenten-Gasgemisch.

Die FTTCA-Methode verwendet einerseits einen bislang kaum genutzten physikalischen Effekt, und wird andererseits erst durch die Verfügbarkeit von neuen, miniaturisierten Wärmeleitfähigkeits-Sensoren ermöglicht. Der physikalische Effekt liegt in der unterschiedlichen Änderung der Wärmeleitfähigkeit der verschiedenen Gaskomponenten mit der Temperatur. Das Aufnehmen eines mehrdimensionalen Kalibrierfeldes mit anschließender schneller Fourier-Transformation ermöglicht die Analyse von Gasgemischen mit drei und vier Gaskomponenten:

• Bio-Gase (Fermenter Gase) im System N₂-CO₂-CH₄ , für welche bislang ein zweiter (meist Infrarot-) Analysator erforderlich war
• die in der Chemie häufig vorkommenden Gemische von N₂-H₂-CO₂
• Gemische von N₂-He-H₂, welche mit der klassischen Technik überhaupt nicht analysiert werden können (siehe Diagramm unten)

Wärmeleitfähigkeitsanalysator
FTTCA 1100
in Ex-Ausführung -
Mehrkomponentenanalysator

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