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Technologie-Index - Gasanalytik

 

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Gasanalytik - Applikationen - "Sauerstoffmessung in Rauchgasen mit ZrO2-Messonden - Fa.AMS

 

Seitenübersicht   
Analytik  
Messaufgabe  
Messverfahren  
Messeinrichtung  
Industriebereiche  
Medium  
Prozessbedingungen  
Charakteristik des Messsystems  
Weiterführende Informationen  
 
Analytik

Sauerstoffmesung in Rauchgasen von Verbrennungsanlagen mit der ZrO2-Messsonde.
Für die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von ZrO2-Messsonden zur Sauerstoffmessung und zur Anpassung dieses Messsystems an unterschiedliche Prozessbedingungen wie Temperatur, Aggressivität des Rauchgases und ggf. Ex-Bereich werden verschiedene Sondentypen benötigt:

  • insitu-Messsonden
  • halbextraktive Messsonden
  • hochtemperatur-Messsonden
  • Ex-Sonden

ZrO2-Messsonde der Fa. AMS
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Messaufgabe

ZrO2-Messsonden für die Sauerstoffmessung in Rauchgasen
Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von ZrO2-Messsonden für die Sauerstoffmessung verlangen die Anpassung dieses Messsystems an unterschiedliche Prozessbedingungen wie Temperatur, Aggressivität des Rauchgases und ggf. Ex-Bereich. Eine kurze Reaktionszeit und lange Lebensdauer des Sensors sind weitere primäre Kundenwünsche. Aber auch Bedienungsfreundlichkeit, Zuverlässigkeit und einfache Wartung des Analysensystems sollen im Systemkonzept berücksichtigt sein.

ZrO2-Messsonden für die Sauerstoffmessung in Müllverbrenungsanlagen
Die Europäische Richtlinie 2000/76/EG regelt den Betrieb von Müllverbrennungsanlagen. Sie fordert für die Zulassung von Mess- und Analysengeräten einen Nachweis der mit diesen Geräten nachhaltig und gesicherte erreichbaren Mess-Qualität .
TÜV Rheinland (Köln) hat hierfür für die Fa. AMS die Eignungsprüfung Nr. 936/807023/A ausgestellt.

Einsatz online und kontinuierlich im Prozessbetrieb.

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Messverfahren
   

Die ZrO2 - Messzelle
Eine galvanische Konzentrationszelle vergleicht die Sauerstoffkonzentration im Messgas mit einer festen O2 -Konzentration in einem Referenzgas. Für die meisten Applikationen wird hierzu Umgebungsluft verwendet, deren O2-Konzentration als ausreichend stabil angesehen wird.

Die Messzelle besteht aus zwei porösen Platinelektroden und dem Ionenleiter, einer Keramik aus Zirkoniumdioxid mit stabilisierenden Zusätzen.
Die Sauerstoffmoleküle des Referenzgases werden an der Platinelektrode reduziert. Die hierbei enstehenden Sauerstoffionen wandern mit Hilfe der gezielt eingebrachten Gitterfehler des Zirkoniumdioxids zu der zweiten Elektrode. Unter Elektronenabgabe entstehen hier wieder Sauerstoffmoleküle.

Je geringer die Sauerstoffkonzentration im Messgas ist, um so größer ist die Anzahl der durch das Zirkoniumdioxid wandernden Ionen und damit die zwischen den Elektroden entstehende Spannung (EMK): mit sinkender Sauerstoffkonzentration steigt die Signalspannung, wodurch besonders Spuren von Sauerstoff mit großer Empfindlichkeit gemessen werden können.
Die Oxidionenleitfähigkeit von Zirkoniumdioxid steigt exponentiell mit der Temperatur an und erreicht oberhalb von 600 °C ausreichend große Werte.
Bei konstanter Meßzellentemperatur und bei konstantem Sauerstoffgehalt im Referenzgas, ist die an den Elektroden gemessene Spannung ein Maß für die Sauerstoffkonzentration im Messgas (Nernst´sche Gleichung)

 

 

Die Nernstsche Gleichung beschreibt die Abhängigkeit der Redox-Potentiale in einer Konzentrationszelle von den Konzentrationen der reduzierten und oxidierten Formen:

mit
E = Einzelpotential
E0 = Standardpotential
z = Zahl der bei der Reaktion übertragenen Elektronen
Ox bzw. Red = Konzentrationsprodukte im Sinne des Massenwirkungsgesetzes.

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Messeinrichtung

Steuerekektronik und Gaslaufplan der AMS 3211-Messsonden



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Industriebereiche

  Medium
  • Kraft- und Heizwerke Müllverbrennungsanlagen Heiz-, Kalk- und Zementöfen
  • Härte-, Sinter-, Schmel- und Anlassöfen
 
  • Rauchgase in Kaminen
  • Inertgase
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Prozessbedingungen für Messsonden der Fa. AMS
  Charakteristik der Messsysteme der Fa. AMS
  • Messort: direkt (in-situ) im Kamin, so dass die Messgasentnahme und -aufbereitung entfallen können.
  • Gastemperaturen: 500°C bis 1700°C (sondentypabhängig)
  • Klassifizierung:
    TÜV-Zulassung nach Europäischer Richtlinie 2000/76/EG für Müllverbrennungsanlagen, Eignungsprüfung für 13. und 17.BImSchV sowie für TA-Luft
 
  • Detektoraufbau: Spezieller ZrO2-Sensor für Rauchgas-Anwendungen, einfach austauschbar durch den Betreiber
  • Betriebsarten: stationär in-situ, auch Ex-Bereiche
  • Sondenlängen: 150 bis 3000 mm
  • Werkstoffe: Sondenteile aus Edelstahl, Sonderwerkstoffe sind möglich
  • Messbereiche: 0,1 bis 25 Vol-% für Rauchgasanwendungen
  • Messgenauigkeit: + 0,1 Vol-% im Standardmessbereich
  • Wiederholbarkeit im Bereich 25 bis 10 Vol-% O2: + 0,5 % rel.
  • Wiederholbarkeit im Bereich 10 bis 0,2 Vol-% O2: + 0,05 Vol-%
  • T90 - Zeit: < 10s bis 20 s (sondentypabhängig)
  • Kalibriergas: Luft oder Prüfgas
  • Referenzgas: Instrumentenluft oder Umgebungsluft (sondentypabhängig)
  • Aufheizzeit der Sonde: 10 min

 

 
Weiterführende Informationen
AMS Kundenorientierte Lösungen http://www.ams-dielheim.com

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