🌿 Kohlenmonoxid (CO) im Abgas — NDIR (Referenzverfahren)
Kurz gefasst
Kontinuierliche Messung der Kohlenmonoxidkonzentration im Abgas mit einem Analysator der Infrarotabsorption (NDIR, z. Die Prüfung erfolgt nach PN-EN 15058:2017-04 (EN 15058:2017); Validierungsbereich: 0–400 mg/m³ (Großfeuerungsanlagen), 0–740 mg/m³ (Abfallverbrennungsanlagen); Probenahme 30 min. Das Verfahren umfasst 5 Schritte; eingesetzt wird sie unter anderem für: Periodische Messungen der CO-Emission aus Kesseln, Abfallverbrennungs- und Abfallmitverbrennungsanlagen, Industrieöfen, Motoren und Turbinen, Kalibrierung und Kontrolle (QAL2, AST) automatischer CO-Analysatoren — Referenzverfahren nach der Verordnung über die Emissionsmessungen, Beurteilung der Vollständigkeit der Verbrennung und des Betriebs der Brenner.
Auf einen Blick
- Norm: PN-EN 15058:2017-04 (EN 15058:2017)
- Kategorie: Umwelt
- Verfahrensschritte: 5
- Validierungsbereich: 0–400 mg/m³ (Großfeuerungsanlagen), 0–740 mg/m³ (Abfallverbrennungsanlagen); Probenahme 30 min
- Ergebnis: mg/m³ CO, trockenes Gas, 273 K, 101,3 kPa, Bezugssauerstoffgehalt
- IR-Störungen: Wasserdampf, CO₂, N₂O, Kohlenwasserstoffe — durch die Bauart des Analysators gedämpft (z. B. Gasfilterkorrelation)
Übersicht
EN 15058 legt das Standardreferenzverfahren (SRM) auf der Grundlage der Infrarotabsorption (IR) zur Bestimmung des Kohlenmonoxids im Abgas aus Kanälen und Schornsteinen fest; es umfasst das System der Probenahme und der Gasaufbereitung sowie den Analysator. Die Norm gibt die Kenngrößen und die Kriterien für IR-Messsysteme an, wird für die periodische Überwachung sowie für die Kalibrierung und die Kontrolle der automatischen Messsysteme (AMS) angewendet und legt die Kriterien für die Gleichwertigkeit alternativer Verfahren fest (EN 14793). Sie wurde in Feldversuchen an Abfallverbrennungs- und Abfallmitverbrennungsanlagen sowie an Großfeuerungsanlagen und an einem Prüfstand für Probenahmezeiten von 30 min im Bereich 0–400 mg/m³ CO (Großfeuerungsanlagen) und 0–740 mg/m³ (Abfallverbrennungs- und Abfallmitverbrennungsanlagen) validiert; die Richtlinie 2010/75/EU drückt die Grenzwerte in mg/m³ für trockenes Gas bei einem festgelegten O₂-Gehalt bei 273 K und 101,3 kPa aus. Die Ausgabe 2017 ersetzte EN 15058:2006. In Polen weist die Verordnung über die Messungen der Emissionen PN-EN 15058 als Referenzverfahren für CO bei der Kontrolle der kontinuierlichen Messungen aus.
Prinzip der Methode
Die Schwächung der Infrarotstrahlung beim Durchgang durch die Messzelle ist nach dem Lambert-Beer-Gesetz ein Maß für die CO-Konzentration. Infrarotstrahlung wird auch von anderen heteroatomigen Molekülen absorbiert — besonders Wasser und CO₂ haben breite Banden, die die Messung des CO stören — und deshalb werden Lösungen eingesetzt, die die Querempfindlichkeit dämpfen. Beim nichtdispersiven Verfahren (NDIR) wird die Konzentration elektrooptisch über die Absorption einer bestimmten Wellenlänge gemessen: Das IR-Licht wird durch die Messkammer zum Detektor geführt, parallel arbeitet eine Vergleichskammer mit eingeschlossenem Gas (gewöhnlich Stickstoff), und ein optisches Filter vor dem Detektor lässt nur die vom CO absorbierte Wellenlänge durch; Techniken wie die Gasfilterkorrelation begrenzen die Querempfindlichkeit, die Instabilität und die Drift. Besondere Aufmerksamkeit erfordern die Infrarotstrahlung absorbierende Gase: Wasserdampf, Kohlendioxid, Distickstoffmonoxid und Kohlenwasserstoffe. Der Analysator wird mit einem extraktiven Probenahmesystem (Sonde, Filter, Leitung, Aufbereitung) in einer der Anordnungen verbunden: Kondensationskühler, Permeationstrockner, Verdünnung mit trockener Luft oder mit Stickstoff oder beheizte Leitung zum beheizten Analysator. Die Konzentration wird in Volumeneinheiten gemessen (bei der Kalibrierung mit einem volumenbezogenen Standard) und über die genormten Umrechnungsfaktoren in mg/m³ ausgedrückt.
Anwendungen
- Periodische Messungen der CO-Emission aus Kesseln, Abfallverbrennungs- und Abfallmitverbrennungsanlagen, Industrieöfen, Motoren und Turbinen
- Kalibrierung und Kontrolle (QAL2, AST) automatischer CO-Analysatoren — Referenzverfahren nach der Verordnung über die Emissionsmessungen
- Beurteilung der Vollständigkeit der Verbrennung und des Betriebs der Brenner
- Nachweis der Gleichwertigkeit alternativer Verfahren (z. B. elektrochemischer) gegenüber dem SRM
- Messungen bei der Inbetriebnahme und der Optimierung von Feuerungsanlagen
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Validierungsbereich | 0–400 mg/m³ (Großfeuerungsanlagen), 0–740 mg/m³ (Abfallverbrennungsanlagen); Probenahme 30 min |
| Ergebnis | mg/m³ CO, trockenes Gas, 273 K, 101,3 kPa, Bezugssauerstoffgehalt |
| IR-Störungen | Wasserdampf, CO₂, N₂O, Kohlenwasserstoffe — durch die Bauart des Analysators gedämpft (z. B. Gasfilterkorrelation) |
| Gasaufbereitung | Kühler, Permeationstrockner, Verdünnung oder beheizte Leitung |
| Spanngas | gewöhnlich etwa 80 % der oberen Bereichsgrenze |
| Unsicherheit | erweitert aus dem Unsicherheitsbudget, k = 2 (95 %) |
Norm
- Normnummer
- PN-EN 15058:2017-04 (EN 15058:2017)
- Titel (PL)
- Emisja ze źródeł stacjonarnych — Oznaczanie stężenia masowego tlenku węgla — Standardowa metoda odniesienia: spektrometria niedyspersyjna w podczerwieni
- Title (EN)
- Stationary source emissions — Determination of mass concentration of carbon monoxide — Standard reference method: non-dispersive infrared spectrometry
Schritt-für-Schritt-Verfahren
-
Planung
Plane die Messung nach EN 15259; ermittle die erwarteten Konzentrationen von CO und CO₂ sowie die Feuchte und wähle den Bereich des Analysators und die Anordnung der Gasaufbereitung.
-
Aufbau
Baue die Sonde, den Filter, die Leitung und die Gasaufbereitung auf; heize die Teile auf und prüfe die Dichtheit.
-
Justierung
Gib Nullgas und Spanngas unmittelbar und über die Sonde auf; prüfe die Ansprechzeit, die Linearität und den Einfluss der Störkomponenten (CO₂, H₂O) nach den Anforderungen der Norm.
-
Messung
Zeichne die CO-Konzentration fortlaufend über den Mittelungszeitraum auf (z. B. 30 min); miss parallel O₂ und Feuchte für die Umrechnungen.
-
Driftkontrolle und Berechnungen
Prüfe nach der Messung Null und Bereich; rechne die Volumenkonzentrationen in mg/m³ um (Abschn. 10 der Norm), auf trockenes Gas unter Normbedingungen und auf den Bezugssauerstoffgehalt; erstelle das Unsicherheitsbudget.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| NDIR-Analysator für CO | mit Messkammer und Vergleichskammer (Stickstoff), mit optischem Filter; z. B. Technik der Gasfilterkorrelation | — |
| Probenahmesonde mit Partikelfilter | inerte Werkstoffe, über den Taupunkt beheizt | — |
| Messleitung und Gasaufbereitung | Kühler, Permeationstrockner, Verdünnungssystem oder beheizte Leitung | — |
| Prüfgase: Nullgas (N₂) und Spanngas (CO in N₂) | Konzentration des Spanngases etwa 80 % des Bereichs | — |
| Datenerfassungssystem | fortlaufende Aufzeichnung der Anzeigen | — |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Das Kohlenmonoxid in den Prüfgasen und in der Probe ist giftig — leite den Austritt des Analysators nach außen ab, der Raum ist zu belüften, CO-Melder
- Beheizte Teile des Probenahmesystems und Arbeit auf der Schornsteinbühne — hitzebeständige Handschuhe, Absturzsicherung
Häufige Fragen
Welche Norm beschreibt diese Prüfung?
Die Prüfung erfolgt nach PN-EN 15058:2017-04 (EN 15058:2017) — „Stationary source emissions — Determination of mass concentration of carbon monoxide — Standard reference method: non-dispersive infrared spectrometry“.
Wie funktioniert diese Methode?
Die Schwächung der Infrarotstrahlung beim Durchgang durch die Messzelle ist nach dem Lambert-Beer-Gesetz ein Maß für die CO-Konzentration. Infrarotstrahlung wird auch von anderen heteroatomigen Molekülen absorbiert — besonders Wasser und CO₂ haben breite Banden, die die Messung des CO stören — und deshalb werden Lösungen eingesetzt, die die Querempfindlichkeit dämpfen.
Wie groß sind Messbereich und Genauigkeit?
Validierungsbereich: 0–400 mg/m³ (Großfeuerungsanlagen), 0–740 mg/m³ (Abfallverbrennungsanlagen); Probenahme 30 min; Ergebnis: mg/m³ CO, trockenes Gas, 273 K, 101,3 kPa, Bezugssauerstoffgehalt; IR-Störungen: Wasserdampf, CO₂, N₂O, Kohlenwasserstoffe — durch die Bauart des Analysators gedämpft (z. B. Gasfilterkorrelation); Gasaufbereitung: Kühler, Permeationstrockner, Verdünnung oder beheizte Leitung.
Wie lange dauert die Prüfung?
Das Verfahren umfasst 5 Schritte. Die Norm gibt nicht für jeden Schritt eine Dauer an — maßgeblich ist das Verfahren des Labors.
Welche Geräte werden benötigt?
NDIR-Analysator für CO, Probenahmesonde mit Partikelfilter, Messleitung und Gasaufbereitung, Prüfgase: Nullgas (N₂) und Spanngas (CO in N₂), Datenerfassungssystem.
Wo wird diese Prüfung eingesetzt?
Periodische Messungen der CO-Emission aus Kesseln, Abfallverbrennungs- und Abfallmitverbrennungsanlagen, Industrieöfen, Motoren und Turbinen; Kalibrierung und Kontrolle (QAL2, AST) automatischer CO-Analysatoren — Referenzverfahren nach der Verordnung über die Emissionsmessungen; Beurteilung der Vollständigkeit der Verbrennung und des Betriebs der Brenner; Nachweis der Gleichwertigkeit alternativer Verfahren (z. B. elektrochemischer) gegenüber dem SRM; Messungen bei der Inbetriebnahme und der Optimierung von Feuerungsanlagen.
Welche Sicherheitsmaßnahmen gelten?
Das Kohlenmonoxid in den Prüfgasen und in der Probe ist giftig — leite den Austritt des Analysators nach außen ab, der Raum ist zu belüften, CO-Melder; Beheizte Teile des Probenahmesystems und Arbeit auf der Schornsteinbühne — hitzebeständige Handschuhe, Absturzsicherung.
Welches Labor führt diese Prüfung durch?
Die Prüfung führen nach ISO/IEC 17025 akkreditierte Labore durch. Auf LabCoda finden Sie sie über die Normnummer PN-EN 15058.