🌿 Chlorwasserstoff (gasförmige Chloride) im Abgas — manuelles Absorptionsverfahren

Umwelt PN-EN 1911

Übersicht

EN 1911:2010 beschreibt das Standardreferenzverfahren (SRM) mit drei alternativen analytischen Techniken zur Bestimmung des Gehalts an gasförmigen Chloriden, die aus Kanälen und Schornsteinen in die Atmosphäre emittiert werden; sie ersetzte die dreiteilige Norm EN 1911-1/-2/-3:1998. Angegeben sind die Bestandteile und die Anforderungen an das Messsystem sowie die Leistungskenngrößen mit den Mindestkriterien; die Norm darf als SRM angewendet werden, wenn die Gesamtunsicherheit des Verfahrens kleiner ist als ±30 % relativ beim Tagesemissionsgrenzwert für Abfallverbrennungsanlagen und Großfeuerungsanlagen (oder beim in den Vorschriften festgelegten Grenzwert für andere Anlagen). Das Verfahren bestimmt die Konzentration der chlorierten Verbindungen, die in der Absorptionslösung Cl⁻-Ionen ergeben — also die flüchtigen anorganischen Chloride, ausgedrückt als HCl; es wurde in Feldversuchen an Abfallverbrennungsanlagen überprüft. Es wird für Gase mit einer Chloridkonzentration (als HCl) von 1 bis 5000 mg/m³ unter Normbedingungen angewendet; die Grenzwerte der Richtlinien sind in mg HCl/m³ für trockenes Gas bei 273 K und 101,3 kPa beim Bezugssauerstoffgehalt ausgedrückt. In Polen weist die Verordnung des Ministers für Klima und Umwelt über die Emissionsmessungen PN-EN 1911 (oder ein gleichwertiges instrumentelles Verfahren) als Referenzverfahren für HCl aus.

Prinzip der Methode

Ein bekanntes Abgasvolumen wird repräsentativ aus dem Kanal oder dem Schornstein über eine festgelegte Zeit mit geregeltem Volumenstrom durch eine Sonde mit geregelter Temperatur entnommen; ein Filter mit geregelter Temperatur entfernt den Staub, und der Gasstrom mit den gasförmigen Chloriden wird durch eine Reihe von Waschflaschen mit der Absorptionslösung (chloridfreies Wasser) geleitet. Alle Teile vor den Waschflaschen müssen aus inerten Werkstoffen bestehen und beheizt werden, um kalte Stellen und Verluste des hochreaktiven, löslichen HCl zu vermeiden; die nicht beheizten Teile werden gespült. Die Filtration erfolgt bei einer Temperatur von mindestens 160 °C und von 20 °C über dem Säuretaupunkt (bei Anwesenheit von Ammoniak und Chloridsalzen — 180 °C, um die Bildung von NH₄Cl auf dem Filter zu vermeiden), denn unterhalb von 130 °C halten Reaktionen mit Calcium- und Ammoniumsalzen die Chloride auf dem Filter zurück und senken das Ergebnis. Enthalten die Gase Tröpfchen (z. B. hinter einem Nasswäscher ohne Nachheizung), so ist eine isokinetische Probenahme mit einer Sonde mit Düse und mit einer Nebenlinie mit konstantem Verhältnis der Ströme erforderlich; ohne Tröpfchen ist eine nichtisokinetische Probenahme mit einer geraden Sonde in den Punkten zulässig, die sich aus der Prüfung der Homogenität nach EN 15259 ergeben. Die Wirksamkeit der Absorption ε = q1/(q1 + q2) wird über den Anteil der zweiten Waschflasche kontrolliert. Die Chloride in der Lösung werden mit einer der Techniken der Norm bestimmt, unter anderem mit der Ionenchromatographie (EN ISO 10304-1) oder spektrophotometrisch mit Quecksilber(II)-thiocyanat; das Ergebnis wird auf mg HCl/m³ trockenes Gas unter Bezugsbedingungen umgerechnet, unter Berücksichtigung der chemischen Blindprobe und der Feldblindprobe.

Anwendungen

• Periodische Messungen der HCl-Emission aus Abfallverbrennungs- und Abfallmitverbrennungsanlagen sowie aus großen Feuerungsanlagen (Richtlinien 2000/76/EG, 2001/80/EG; gegenwärtig 2010/75/EU)
• Chemieanlagen, Zementwerke, Glashütten, Betriebe, die chlorierte Kunststoffe verarbeiten
• Referenzverfahren zur Kalibrierung und Prüfung automatischer HCl-Analysatoren (AMS)
• Parallele Probenahme mit HF, SO₂, NH₃ und H₂O in Nebenlinien (ohne H₂O bei der isokinetischen Probenahme) sowie mit Staub bei der isokinetischen Probenahme
• Messungen für integrierte Genehmigungen und für die Emissionsberichterstattung

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-EN 1911:2011 (EN 1911:2010)

Titel (PL)

Emisja ze źródeł stacjonarnych — Oznaczanie stężenia masowego chlorków gazowych wyrażonych jako HCl — Standardowa metoda odniesienia

Title (EN)

Stationary source emissions — Determination of mass concentration of gaseous chlorides expressed as HCl — Standard reference method

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Strategie der Probenahme

   Lege die Art des Prozesses (kontinuierlich, diskontinuierlich), die erwartete Konzentration und die Mittelungszeit, die Notwendigkeit einer Rastermessung (nach EN 13284-1) und die Homogenität der Gase im Querschnitt fest (EN 15259 — Prüfung mit einem HCl-Analysator oder mit den Ersatzgasen O₂/CO₂). Prüfe, ob die Gase Tröpfchen enthalten — ist dies der Fall, so wähle die isokinetische Probenahme.

2. Aufbau des Systems

   Baue die beheizte Sonde (mit Düse bei der Isokinetik), den Filter mit geregelter Temperatur, das beheizte T-Stück und die Waschflaschen mit der Absorptionslösung, die Schutzflasche, die Trockenmittelpatrone, die Pumpe, den Durchflussmesser und den Gaszähler auf; bei der Isokinetik — die Haupt- und die Nebenlinie mit eigenen Einrichtungen zur Messung des Stroms. Heize die Sonde und den Filter auf ≥ 160 °C auf (180 °C bei NH₃).

3. Blindproben

   Bereite die chemische Blindprobe (nicht exponierte Absorptionslösung mit den Reagenzien) und die Feldblindprobe (der gesamte Ablauf ohne Gasentnahme) vor, um eine Verunreinigung auszuschließen und das Niveau der Bestimmbarkeit zu bestätigen.

4. Probenahme

   Entnimm ein bekanntes Gasvolumen bei geregeltem Volumenstrom über die festgelegte Zeit; halte bei der Isokinetik das Verhältnis der Ströme der Haupt- und der Nebenlinie konstant. Spüle nach dem Abschluss die nicht beheizten Teile mit chloridfreiem Wasser und füge die Spülflüssigkeit der Probe hinzu; notiere Volumen, Temperatur und Druck des Gases.

5. Analyse

   Bestimme die Chloride in den Lösungen aus jeder Waschflasche getrennt mit der gewählten Technik (Ionenchromatographie nach EN ISO 10304-1 oder Spektrophotometrie mit Quecksilber(II)-thiocyanat); berechne die Wirksamkeit der Absorption ε = q1/(q1 + q2) und prüfe die Erfüllung der Anforderungen.

6. Berechnungen und Prüfbericht

   Berechne die Massenkonzentration als HCl in mg/m³ für trockenes Gas bei 273 K und 101,3 kPa und rechne auf den Bezugssauerstoffgehalt um; erstelle das Unsicherheitsbudget (EN ISO 14956, GUM) und den Prüfbericht nach Abschn. 8 der Norm.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Die Absorptionslösungen enthalten nach der Probenahme Salzsäure — Handhabung mit Handschuhen und Schutzbrille; bei der Spektrophotometrie mit Quecksilber(II)-thiocyanat sind die Quecksilberreagenzien giftig, sammle die Abfälle getrennt
• Beheizte Teile der Sonde und des Filters (≥ 160 °C) — hitzebeständige Handschuhe; Arbeit auf der Schornsteinbühne mit Absturzsicherung
• Die Abgase von Abfallverbrennungsanlagen können HCl, HF und SO₂ enthalten — verwende beim Öffnen der Messöffnungen Atemschutz

Häufige Fragen