🌿 Stickstoffoxide (NOx) im Abgas — Chemilumineszenz (Referenzverfahren)

Umwelt PN-EN 14792

Übersicht

EN 14792 legt das Standardreferenzverfahren (SRM) auf der Grundlage der Chemilumineszenz zur Bestimmung der Stickstoffoxide (NOx = NO + NO₂, angegeben als NO₂) im Abgas aus Kanälen und Schornsteinen fest; es umfasst das System der Probenahme und der Gasaufbereitung sowie den Analysator. Die Norm gibt die Leistungskenngrößen und die Kriterien für die Messsysteme an, wird für die periodische Überwachung sowie für die Kalibrierung und die Kontrolle der automatischen Messsysteme (AMS) angewendet und legt außerdem 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 0–1300 mg/m³ NO₂ (Großfeuerungsanlagen) und 0–400 mg/m³ (Abfallverbrennungsanlagen) validiert; die Grenzwerte der Richtlinien sind in mg/m³ NO₂ für trockenes Gas, bei einem festgelegten O₂-Gehalt, bei 273 K und 101,3 kPa ausgedrückt. In den Gasen aus herkömmlichen Feuerungen bestehen die Stickstoffoxide zu über 95 % aus NO, den Rest bildet hauptsächlich NO₂; bei anderen Prozessen kann das Verhältnis ein anderes sein. In Polen weist die Verordnung über die Messungen der Emissionen PN-EN 14792 als Referenzverfahren für NOx bei der Kontrolle der kontinuierlichen Messungen aus.

Prinzip der Methode

Die Chemilumineszenz beruht auf der Reaktion des Stickstoffmonoxids mit Ozon: 2 NO + 2 O₃ → NO₂ + NO₂* + 2 O₂, NO₂* → NO₂ + hν. Ein Teil des entstehenden NO₂ befindet sich in einem angeregten Zustand und sendet bei der Rückkehr in den Grundzustand Licht aus, dessen Intensität vom NO-Gehalt (sowie vom Druck und von der Anwesenheit anderer Gase) abhängt. Das Gas wird mit konstantem Strom in die Reaktionskammer des Analysators mit einem Überschuss an Ozon geleitet; die ausgesandte Strahlung, die ein selektives optisches Filter durchläuft, wandelt ein Photovervielfacher in ein elektrisches Signal um, das dem NO proportional ist. Zur Bestimmung des NO₂ wird das Gas durch einen Konverter geleitet, der NO₂ zu NO reduziert — das Signal entspricht dann der Summe NO + NO₂, und NO₂ wird aus der Differenz berechnet; ein zweikanaliger Analysator misst NO und NOx gleichzeitig, ein einkanaliger — abwechselnd. Möglich ist eine Störung durch CO₂ (besonders zusammen mit Wasserdampf) durch das Löschen der Chemilumineszenz — sie wird mit den Kurven des Herstellers oder durch die Kalibrierung mit Gasen von ähnlichem CO₂-Gehalt korrigiert; ein Vakuumanalysator verringert diesen Fehler; bei NH₃ über 20 mg/m³ kann eine Korrektur nötig sein. Das Probenahmesystem besteht aus Sonde, Filter, Leitung und Aufbereitung in einer von vier Anordnungen: Kondensationskühler, Permeationstrockner, Verdünnung mit trockener Luft oder mit Stickstoff oder Halten der Temperatur der Leitung bis zum beheizten Analysator; bei den ersten drei Anordnungen beträgt der Taupunkt am Austritt ≤ 4 °C.

Anwendungen

• Periodische Messungen der NOx-Emission aus Kraftwerkskesseln, Turbinen, Motoren, Abfallverbrennungsanlagen und Industrieöfen
• Kalibrierung und Kontrolle (QAL2, AST nach EN 14181) automatischer NOx-Analysatoren an Schornsteinen — Referenzverfahren nach der Verordnung über die Emissionsmessungen
• Getrennte Bestimmung von NO und NO₂, z. B. hinter SCR-/SNCR-Anlagen und bei Prozessen mit erhöhtem NO₂-Anteil
• Nachweis der Gleichwertigkeit alternativer Verfahren (EN 14793)
• Kontrolle der Wirksamkeit von Rauchgasentstickungsanlagen

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-EN 14792:2017-04 (EN 14792:2017)

Titel (PL)

Emisja ze źródeł stacjonarnych — Oznaczanie stężenia masowego tlenków azotu — Standardowa metoda odniesienia: chemiluminescencja

Title (EN)

Stationary source emissions — Determination of mass concentration of nitrogen oxides — Standard reference method: chemiluminescence

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Planung

   Plane die Messung nach EN 15259; ermittle den erwarteten NO₂-Anteil am NOx und die Gehalte an NH₃, CO₂ und H₂O, um die Anordnung der Gasaufbereitung (bei NO₂ > 20 mg/m³ oder NO₂/NOx > 25 % den Kühler nicht ohne den Nachweis geringer Verluste einsetzen) und den Bereich des Analysators zu wählen.

2. Aufbau des Systems

   Baue die Sonde, den beheizten Filter und die beheizte Leitung aus Werkstoffen, die mit NOx nicht reagieren, die Gasaufbereitung und den Analysator auf; heize die Teile über den Taupunkt auf; prüfe die Dichtheit.

3. Justierung und Kontrollen

   Gib Nullgas und Spanngas (etwa 80 % des Bereichs) unmittelbar auf den Analysator und über die Sonde auf (Stutzen für die Prüfgase), prüfe die Wirksamkeit des Konverters NO₂→NO, die Ansprechzeit und die Dichtheit; beurteile den Einfluss von CO₂/H₂O und wende bei Bedarf eine Korrektur an.

4. Messung

   Zeichne NO und NOx über den Mittelungszeitraum (z. B. 30 min) fortlaufend auf (oder abwechselnd); überwache den Taupunkt am Austritt der Gasaufbereitung (≤ 4 °C), die Temperatur der Leitung und den Durchfluss; zeichne O₂ und Feuchte für die Umrechnungen auf.

5. Driftkontrolle

   Prüfe nach dem Ende des Messzeitraums Null und Bereich erneut; vergleiche die Drift mit den Kriterien der Norm.

6. Berechnungen

   Rechne die Volumenkonzentrationen in mg/m³ NO₂ um, auf trockenes Gas unter Normbedingungen und auf den Bezugssauerstoffgehalt; korrigiere beim Kühler um die verbliebene Feuchte (Tabelle aus EN 14790); berechne NO₂ aus der Differenz NOx − NO; erstelle das Unsicherheitsbudget (k = 2).

Erforderliche Geräte und Apparatur

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Das im Analysator erzeugte Ozon ist giftig — prüfe die Dichtheit und die Ableitung des Austrittsgases über einen Ozonzersetzer
• Flaschen mit Prüfgasen (NO in N₂) — NO ist giftig; die Flaschen sind zu sichern, der Raum ist zu belüften
• Beheizte Teile des Systems und Arbeit auf der Schornsteinbühne — hitzebeständige Handschuhe, Absturzsicherung

Häufige Fragen