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7/8 | 2013

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Bild und Grafik: Environnement S.A Deutschland Funktionsdiagramm des Langzeitprobenahmesystems Amesa Langzeitprobenahmesystem Amesa: Adsorptionskartusche im Entnahmegehäuse als 1Gewichtsprozentinder Brennkammer eine Mindesttemperatur von 1100 °C für mindestens3Sekundengehalten werden. Diese recht hohe Temperatur erzeugtjedochauchhöhereBetriebskosten. Ein Absenken der Temperatur auf beispielsweise 1000 °C kann die Betriebskosten um etwa 10 bis 15 Prozent senken. Prinzipiell lässt sich mit der manuellen Dioxinprobenahme über einen Zeitraum von sechs bis acht Stunden dasEinhalten desGrenzwertes auch bei abgesenkter Brennkammertemperatur überwachen.Solcheine Bestätigung gibt jedoch nicht die Sicherheit, dass der vorgegebene Grenzwert dauerhafteingehaltenwird. Durch eine Dauerüberwachung der Dioxinemissionen mittels Langzeitprobenahme kann jedoch die Einhaltung des Grenzwertes auch nach Absenkung der Brennkammertemperatur sicher und dauerhaft demonstriertwerden. In denJahren 1998/1999 wurdeander Sondermüllverbrennungsanlage des Spezialisten Infraserv GmbH &Co.KG mit Hilfe des Amesa-Systems demonstriert,dass das Absenken derBrennkammertemperatur von 1200 auf 1000 °C keinen Einfluss auf die Dioxinemissionen hatte. Das Amesa-System wurde bisher inDeutschland ingut 20 Anlageneingesetzt. Erfahrungen in Frankreich/Italien Am 21.August2010wurde ein Gesetz veröffentlicht, das die kontinuierliche Überwachung der Dioxinemissionen aller MVAsvorschreibt. Das Gesetz trat am 1.11.2010inKraft und muss von allen Betreibern bis zum 1.7.2014 umgesetzt werden. In Frankreich wurden bis heute etwa 120 Langzeitprobenahmesystemeinstalliert. In Italiengibtesbis heute keine nationale Gesetzgebung, die die Installation solcher Systeme vorschreibt. Den Betreibernwurde jedochvon den regionalen Behörden (etwa Arpa Lombardia) dieInstallation vorgeschrieben und daher bisheutegut 60 Langzeitprobenahmesystemeinstalliert. Situation bei Quecksilber In Deutschland gilt zurzeit als Grenzwert für Quecksilber (Hg)-emissionen ein Tagesmittelwert von 30 Mikrogramm pro Normkubikmeter (mg/ Nm 3 ). In derneuen 13.BImSchVist ein neuerJahresmittelwertvon 10 mg/Nm 3 eingeführt worden. Zur Erfassung der Quecksilberemissionen sind bereits mehrere Online-Systeme am Markt erhältlich. Diese Systeme erfordern jedoch einen hohen Wartungsaufwand, insbesondere wenn insolch niedrigen Konzentrationsbereichen gemessen wird. Zurzeit geltendie weltweitschärfsten Gesetze bezüglich der Quecksilberemissionen inden USA. Hier werden neben der Online-Hg-Messung auch die Langzeitprobenahme mittels Adsorptionsröhrchen zur Erfassung der Hg-Emissionen akzeptiert. Die angewandte Probenahmemethode ist in den Anforderungen der „Portland Cement Rules“ und der Kohlekraftwerke als „Performance Specification 12B (PS 12B)“ beschrieben. Dabei wird durch eine Sonde, welche mit zwei Hg-Adsorptionsröhrchen bestückt ist, ein Teilvolumendes Rauchgases abgesaugt und das gasförmige Quecksilber (elementar und ionisiert) in den Adsorptionsröhrchen gesammelt. Nach der Probenahmezeit (etwa ein bis zwei Wochen) werden die Adsorptionsröhrchen ausgetauscht und analysiert. Als Ergebnis erhält man, ähnlich wie bei der Dioxin-Probenahme, die mittlere Quecksilberkonzentration über den Probenahmezeitraum. Auf Basis des bewährten Amesa-Systems wurde das Amesa-MSystementsprechendden Anforderungen nach PS12B konstruiert. In ersten Validierungsmessungen gegenüber der Standardreferenzmethode wurden sehr gute Ergebnisse imKonzentrationsbereich von 1bis 3mg/Nm 3 erreicht und im Dauerbetriebüber mehrere Monate lag die Verfügbarkeit immerüber 99 Prozent. Fazit Langzeitprobenahme zur Emissionserfassung ist eine sehr gute Alternative zur direkten Onlinemessung mit Gasanalysatoren, insbesondere für Komponenten die gar nicht (Dioxine/Furane/PCB) oder nur unter erhöhtem Aufwand (Hg) gemessen werden können. Dipl.-Phys. Jürgen Reinmann, Environnement S.A Deutschland, Bad Homburg, j.reinmann@environnement-sa.com UmweltMagazin Juli -August2013 17

SPECIAL Messtechnik/Analyse Bild: BMU/Brigitte Hiss Ammoniak in Kühlkreisläufen sicher detektieren Erdwärmetauscher mit den Pufferspeichern Heizen (rot) und Kühlen (blau). Ammoniak wird inden Kühlkreisläufen solcher Anlagen als Kältemittel eingesetzt. Ammoniak (NH 3 )ist eines der amhäufigsten eingesetzten Kältemittel inder Industrie. Man findet es unter anderem in Eissportanlagen, inLebensmittel verarbeitenden Betrieben, Kühlhäusern und in der Chemischen Industrie. Allerdings birgt NH 3 auch ein Gefahrenpotenzial für den Menschen. Aufgrund seiner reizenden und ätzenden Wirkung greift esAugen und Atemwege an. Zudem kann es in technischen Anlagen aggressiv reagieren, was bei Verwendung von Kupferrohrleitungen zur Wärmeübertragung zu Leckagen imSystem führen kann. Mit speziellen Messgeräten lassen sich solche Undichtigkeiten frühzeitig erkennen. Frank Scholz Kälteanlagen bestehen oftmals aus zwei Kreisläufen. Der Primärkreislauf enthält das Ammoniak, im Sekundärkreislauf werden Wasseroderein Solegemisch als Übertragungsmedium verwendet. Dadurch kann die eingesetzte Ammoniakmenge reduziert und das Gefahrenpotenzial weitestgehend auf den Maschinenraum begrenzt werden. Schwachstellen imKühlkreislauf sind vor allem Wärmetauscher zwischendem primären unddem sekundärenKühlkreislauf. Um Anlagenschäden oder Beeinträchtigungen in derProduktionzuvermeiden, müssen Ammoniakleckagen daher frühestmöglich erkannt werden. Dafürwurde dasSystemMiniCal IIIentwickelt. Zur Ammoniakdetektion im sekundären Kühlkreislauf bei Systemdrücken von1bis6bar (Sonderversion bis10 bar möglich) wird die MiniCal-Bypassarmatureingesetzt. Einfache Installation Über zwei Absperrhähne und 8/6x1mm Teflon-Schlauchleitung wird dem zu überwachenden Kreislauf ein Teilstrom entnommen und nach erfolgter Messung mittels einerinder Armatur integrierten Hochleistungspumpe wieder in den Prozess zurückgefördert. Abhängig vom Systemdruck erfolgt eine vollautomatisierte Regelung des Medienein-/auslasses über die armaturseitige Magnetventilsteuerung. Dabei werden der störungsfreie Durchfluss sowie die Pumpensteuerung permanent überwacht und im Fehlerfall eine entsprechende Meldungfür die Leittechnik zurVerfügunggestellt. Der aktuelle Ammoniak-Messwert wird kontinuierlich vom MiniCal III – Controllerals 4bis 20mA –Analogsignal ausgegeben. Zusätzlich können Alarmkontakte bei überschrittenen, voreingestellten Grenzwerten von den optionalen GfG-Auswerteeinheiten aktiviert werden und soautomatisch sicherheitsgerichtete Schalthandlungen auslösen. Gassensitive Ammoniak- beziehungsweise ionenselektive Ammonium-Messungen direkt im Sekundärkreislauf haben sich zurzuverlässigen Detektion von Ammoniakleckagen bewährt. Grundsätzlich muss zwischen der Überwachung in Wasser- und Wasser/Solekreisläufen unterschieden werden. In beiden Fällen werden spezielle Elektrodensysteme mit selektiven Membranen verwendet, die auf das jeweiligeMolekül (NH 3 beziehungsweise NH 4+ ) abgestimmt sind. Dieses selektive Messverfahren bietet gegenüber der pH-Wert- Messung wesentliche Vorteile. Wasserkreisläufe Ammoniak istwasserlöslichund bildet in wässrigen Lösungen ein Gleichgewicht mit Ammonium (NH 3 +H 2 O NH 4+ +OH – ). In Abhängigkeit des pH-Wertes verschiebt sich das Gleichgewicht zu dereinen oder der anderen Seite und macht den Einsatz einer gassensitiven Ammoniak- (NH 3 )oder einer ionenselektiven Ammonium (NH 4+ )-Elektrode mit zuge- 18 UmweltMagazin Juli -August2013

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