🌿 Staub im Abgas (niedrige Konzentrationen) — manuelles gravimetrisches Verfahren

Umwelt PN-EN 13284-1

Übersicht

EN 13284-1:2017 legt das Standardreferenzverfahren (SRM) zur Messung niedriger Staubkonzentrationen in Kanalgasen fest — unter 50 mg/m³ unter Normbedingungen (trockenes Gas, 273,15 K, 101,3 kPa). Es wurde vor allem für die Gase aus Abfallverbrennungsanlagen erarbeitet und validiert (Feldversuche mit besonderer Berücksichtigung von Konzentrationen um 5 mg/m³), darf aber auch für andere stationäre Quellen und für höhere Konzentrationen angewendet werden; enthalten die Gase unbeständige, reaktive oder halbflüchtige Stoffe, so hängt das Ergebnis von den Bedingungen der Probenahme und der Behandlung des Filters ab. Die Ausgabe von 2017 ersetzte EN 13284-1:2001; Teil 2 der Norm betrifft die Qualitätssicherung automatischer Messsysteme für Staub. In Polen weist die Verordnung des Ministers für Klima und Umwelt über die Messungen der Emissionen PN-EN 13284-1 (oder PN-Z-04030-7) als Referenzverfahren für Staub bei der Kontrolle der kontinuierlichen Messungen aus.

Gültige Ergebnisse werden nur dann erhalten, wenn der Gasstrom an der Messstelle ein hinreichend ausgebildetes Geschwindigkeitsprofil aufweist (EN 15259), die Probenahme den Strom nicht stört und mit einer scharfkantigen, entgegen der Strömung gerichteten Düse unter isokinetischen Bedingungen erfolgt, die Proben in einer festgelegten Zahl von Punkten des Messquerschnitts genommen werden (ungleichmäßige Staubverteilung), das Probenahmesystem dicht und so ausgelegt ist, dass Kondensation, chemische Reaktionen und Ablagerungen vor dem Filter vermieden werden, die Filtration bei einer geeigneten Temperatur erfolgt (Temperatur des Schornsteins oder die empfohlenen mindestens 160 °C), die Ablagerungen vor dem Filter berücksichtigt werden, der Wert des Feldblindwerts 10 % des niedrigsten Emissionsgrenzwerts oder 0,5 mg/m³ (der größere der beiden Werte) nicht überschreitet und die erweiterte Unsicherheit aus dem Unsicherheitsbudget die Anforderungen des Messziels nicht überschreitet — für regulatorische Zwecke 20 % des Emissionsgrenzwerts.

Prinzip der Methode

Ein Teilstrom des Gases wird aus dem Hauptstrom an repräsentativen Messpunkten über eine gemessene Zeit entnommen, wobei der Strom isokinetisch geregelt (Geschwindigkeit und Richtung des in die Düse eintretenden Gases gleich Geschwindigkeit und Richtung des Gases im Kanal) und das Volumen gemessen wird. Der mit dem Gas mitgerissene Staub wird an einem zuvor gewogenen Planfilter abgeschieden, der danach getrocknet und erneut gewogen wird; die Ablagerungen vor dem Filter im Probenahmesystem werden ebenfalls zurückgewonnen (Spülen) und gewogen. Die Massenzunahme des Filters und die Masse der Ablagerungen vor dem Filter werden dem Staub aus dem entnommenen Gas zugeschrieben, woraus sich die Konzentration berechnen lässt. Zulässig sind zwei Anordnungen: die Filtration im Schornstein (Filter im Gehäuse unmittelbar hinter der Düse; sehr kurze Strecke zwischen Düse und Filter, Filterdurchmesser gewöhnlich bis 50 mm, Strom etwa 1–3 m³/h; Filtrationstemperatur gleich der Gastemperatur, Verstopfungsgefahr bei Tropfen) oder die Filtration außerhalb des Schornsteins (Saugrohr und Filtergehäuse mit geregelter Temperatur, Filter 50–150 mm, Strom 1–10 m³/h; zwingend, wenn das Gas Tropfen enthält). Alle mit dem Gas in Berührung kommenden Teile — aus nichtrostendem Stahl, Titan, Quarz oder Glas, mit glatten Oberflächen und einer möglichst geringen Zahl von Verbindungen.

Anwendungen

• Periodische Messungen der Staubemission aus Abfallverbrennungs- und Abfallmitverbrennungsanlagen sowie aus Großfeuerungsanlagen
• Kalibrierung und Kontrolle (QAL2, AST nach EN 14181) automatischer Staubmesssysteme — in der Verordnung über die Emissionsmessungen ausgewiesenes Referenzverfahren
• Messungen der Staubemission aus Industrieanlagen (Zementwerke, Hütten, Kesselhäuser) hinter den Entstaubungseinrichtungen
• Parallele Staubprobenahme zur Bestimmung der Metalle (EN 14385) und des Quecksilbers (EN 13211) in demselben isokinetischen System
• Prüfung der Wirksamkeit von Gewebefiltern und Elektrofiltern bei niedrigen Konzentrationen

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-EN 13284-1:2018-02 (EN 13284-1:2017)

Titel (PL)

Emisja ze źródeł stacjonarnych — Oznaczanie stężenia masowego pyłu w zakresie niskich wartości — Część 1: Manualna metoda grawimetryczna

Title (EN)

Stationary source emissions — Determination of low range mass concentration of dust — Part 1: Manual gravimetric method

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Planung

   Plane die Messung nach EN 15259 (Messstrecke und Messquerschnitt, Zahl und Lage der Rasterpunkte, Messöffnungen, Bühne). Vereinbare mit dem Betrieb das Ziel, die Termine, die Dauer und die Betriebsbedingungen der Anlage (während der Probenahme ist ein stationärer Zustand zu halten). Berechne vorab die erwartete Staubmasse, damit der Blindwert erreichbar ist und der Filter nicht überladen wird (Anhang E). Wähle die Filtration im Schornstein oder außerhalb des Schornsteins (bei Tropfen — außerhalb des Schornsteins).

2. Vorbereitung der Filter und des Blindwerts

   Konditioniere die Filter und wäge sie mit der Wägekontrolle; bereite den Feldblindwert vor (der gesamte Ablauf ohne Gasentnahme) — er muss in jeder Messkampagne genommen werden.

3. Vormessungen und Dichtheitsprüfung

   Miss Geschwindigkeit, Temperatur, Druck und Zusammensetzung des Gases (O₂, Feuchte) in den Rasterpunkten und wähle die Düse für die Isokinetik; führe die Dichtheitsprüfung des Systems durch.

4. Probenahme

   Nimm die Probe isokinetisch nacheinander in jedem Messpunkt (Rastermessung), halte dabei die Filtrationstemperatur und notiere Volumen, Temperatur und Druck am Gaszähler; bei einer Probenahme von 30 min in großen Kanälen setze zwei Systeme gleichzeitig ein.

5. Rückgewinnung der Ablagerungen und Wägung

   Spüle nach der Probenahme die Teile vor dem Filter (Düse, Saugrohr), dampfe die Spüllösung ein und wäge sie; trockne den Filter und wäge ihn nach demselben Verfahren der Wägekontrolle wie vor der Probenahme.

6. Berechnungen und Prüfbericht

   Berechne den Volumenstrom der Probenahme und die Staubkonzentration aus der Summe der Masse auf dem Filter und der Ablagerungen vor dem Filter und rechne sie auf Normbedingungen, trockenes Gas und den Bezugssauerstoffgehalt um; erstelle das Unsicherheitsbudget (Anhang G) und den Prüfbericht (Abschn. 11) und vermerke darin das Fehlen einer geeigneten Messstelle oder einen instabilen Betrieb der Anlage.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Arbeit auf der Schornsteinbühne und an den Messöffnungen heißer Gase — Absturzsicherung, hitzebeständige Handschuhe
• Die beheizten Teile des Systems (Filtergehäuse ≥ 160 °C) bergen Verbrennungsgefahr; führe die Sonde mit Handschuhen ein und ziehe sie mit Handschuhen heraus
• Verwende die Lösungsmittel zum Spülen der Ablagerungen unter dem Abzug; behandle Filter mit Staub aus Abfallverbrennungsanlagen als möglicherweise giftig

Häufige Fragen