DBFZ Report Nr. 18 - Deutsches Biomasseforschungszentrum
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Messtechnik<br />
4 Messtechnik<br />
4.1 Überblick zur Messtechnik<br />
An Biomassevergasungsanlagen müssen für das Verständnis, der in den Reaktoren ablaufenden<br />
Reaktionen unterschiedliche Massen- und Volumenströme von Brenn-/ Hilfs-/ Reststoffen und<br />
Produkten sowie deren Qualität messtechnisch erfasst werden. Zudem ist die Erfassung dieser Größen<br />
die Grundlage der Bilanzierung von Biomassevergasungsanlagen. Die Genauigkeit der Messwerte<br />
bestimmt maßgeblich die Ergebnisse der Anlagenbilanzierung.<br />
Zur Ermittlung der Eingangsströme ist die Bestimmung der Massenströme des Brennstoffs und aller<br />
Hilfsstoffe notwendig. Diese werden im Regelfall direkt bei der Anlieferung durch Wiegen der<br />
Einsatzstoffe in Verbindung mit der Dokumentation ihrer Verbrauchszeit oder zeitaufgelöst mit<br />
Wägezellen an den jeweiligen Dosierbehältern vor Ort an den Anlagen bestimmt. An die Messtechnik<br />
zur Bestimmung der Qualität (Zusammensetzung) des erzeugten Produktgases werden durch die<br />
verschiedenen darin enthaltenen Komponenten besondere Anforderungen gestellt. Wie schon in den<br />
vorherigen Abschnitten angesprochen, besteht das bei der Biomassevergasung erzeugte Produktgas<br />
aus den typischen Brenngaskomponenten (CO, CO2, H2, CH4, C2H6, C2H4), Wasserdampf (H2O), Feststoffpartikel,<br />
Teere (kurz-/ langkettige und aromatische Kohlenwasserstoffe), Halogen-/ Schwefel-/ Stickstoffverbindungen<br />
(z. B. H2S, COS, HCl, NH3) und Alkalien (z. B. NaCl, KCl, NaOH, KOH). Die Bestimmung<br />
der Zusammensetzung des Brenngases ist in erster Linie für die Berechnung des Brenngasheizwertes<br />
und der Konzentration und die Art der enthaltenen Schadstoffe wichtig. Für diese Bestimmung nutzen<br />
die derzeit am Markt verfügbaren Geräte unterschiedliche Messprinzipien, welche in Tabelle 4.1<br />
dargestellt sind.<br />
Tabelle 4.1<br />
Messverfahren Brenngaskomponenten.<br />
Brenngaskomponente Messprinzip Messgasaufbereitung<br />
CO, CO2,<br />
Wärmeleitfähigkeit, IR-<br />
Spektroskopie, photometrisch<br />
T > <strong>18</strong>0 °C, staubfrei, trocken (Ausnahme IR)<br />
H2 Wärmeleitfähigkeit T > <strong>18</strong>0 °C, staubfrei, trocken<br />
CH4, C2H6, C2H4<br />
Wärmeleitfähigkeit, Flammenionisation,<br />
IR-Spektroskopie<br />
T > <strong>18</strong>0 °C, staubfrei, trocken (Ausnahme IR)<br />
H2O IR-Spektroskopie, Psychrometrie T > <strong>18</strong>0 °C, staubfrei (Ausnahme: Psychrometrie)<br />
Die dargestellten Messprinzipien werden u. a. in Mikro-GC, GC, GC-MS, FTIR, NDIR, Wärmeleitfähigkeitsdetektoren,<br />
Psychrometern und Flammenionisationsdetektoren eingesetzt, die an Biomassevergasungsanlagen<br />
zum Einsatz kommen, um je nach Messgerät verschiedene Gaskomponenten<br />
bestimmen zu können. Die Bestimmung der Feststoffpartikelbeladung im Brenngas wird im Regelfall<br />
durch die aus der Verbrennungstechnik standardisierte gravimetrische Messmethode durchgeführt.<br />
Dabei wird ein definierter Gasvolumenstrom mit Partikelbeladung in einer festgelegten Zeit über einen<br />
Filter geleitet. Über die Gewichtszunahme des Filters in Verbindung mit der Probenahmezeit und dem<br />
normierten Gasvolumenstrom lässt sich die Feststoffpartikelbeladung in g/m³ (i. N.) bestimmen. Die<br />
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