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Elementares Quecksilber (Umgangssprachlich HgO) stellt Betreiber von Abfallverbrennungsanlagen zunehmend vor Herausforderungen. Stehen hohe Quecksilberkonzentrationen im Prozess über einen längeren Zeitraum an, kann dies zu einer Hg-Anreicherung in der Rauchgaswäsche und letztendlich zur Kontamination der gesamten Anlage führen. Im schlimmsten Fall droht der Stillstand der kompletten Anlage. Dies ist vermeidbar, wenn hohe Hg-Konzentrationen bereits im Rohgas durch eine genaue Messung frühzeitig erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Um HgO zu binden, aus dem Abgas zu waschen und so Emissionen über das Rauchgas zu reduzieren, werden oftmals Sorbenzien wie Brom-, Chlor- oder Jodsalze eingesetzt. Um die Zugabe steuern und eine genaue Dosierung dieser Zusatzstoffe vornehmen zu können, ist es erforderlich, die HgO -Konzentration nach dem Prozessschritt der Zugabe zu messen.
Bisherige Lösungsansätze zur Abscheidung von Quecksilber, wie die Messung mit herkömmlichen Fotometern oder die Probenahme und Laboranalytik im Vorfeld, liefern entweder nicht eindeutige oder fehlinterpretierbare Messergebnisse oder erfordern einen hohen Zeit- und Personalkostenaufwand. Auch das Überdosieren ohne Sollwert ist wenig ideal, denn es ist mit prozesstechnischen Unsicherheiten und hohen Betriebskosten behaftet und zeugt zudem von einer wenig ressourcenschonenden Betriebsführung.
MERCEM300Z: schnelle Detektion, zielgenaue Dosierung, sichere Einhaltung von Grenzwerten
Mit dem MERCEM300Z von SICK lässt sich „HgO im Rohgas“ vor dem Wäscher als gezielte Steuerungsgröße für Dosierung von Zusatzstoffen bei der Quecksilberabscheidung eineindeutig messen – schnell, präzise, verlässlich und frei von Querempfindlichkeiten zu anderen Gaskomponenten wie SO2 oder HCl. Der Gasanalysator ist in der Lage, die Hg-Konzentration an bis zu drei Messstellen zu erfassen und die Messwerte in Echtzeit bereitzustellen. Dadurch kann unmittelbar auf mögliche Hg-Spitzen im Rauchgas reagiert werden. Selbst bei erschwerten Rauchgasbedingungen, beispielsweise höheren Staubbeladungen oder Interferenzen, ist die HgO -Messung sehr genau und die gezielte Dosierung von Additiven möglich: Die zertifizierten Messbereiche reichen von niedrigen 0…10 µg/m3 über die derzeit geforderten 0…45/100 µg/m3 bis hin zu hohen 0…1000 µg/m3. Auf diese Weise sind Abfallverbrennungsanlagen in der Lage, Hg-Emissionsgrenzwerte am Rauchgaskamin zuverlässig und dokumentierbar einzuhalten.
Nobelpreis-prämiertes Messverfahren kombiniert mit Hg-Hochtemperatur-Konvertierung
Die Hg-Messung zur gezielten Steuerung der Quecksilberabscheidung durch Zugabe von Sorbenzien wie Brom-, Chlor- oder Jodsalzen mit dem MERCEM300Z basiert auf einem im Jahr 1896 vom Atomphysiker Pieter Zeeman nachgewiesenen Effekt: der Aufspaltung von Spektrallinien durch ein Magnetfeld, für den er im Jahr 1902 zusammen mit Hendrik Antoon Lorentz den Nobelpreis für Physik erhielt.
Der Gasanalysator von SICK misst darauf basierend die Hg-Konzentration im Rauchgas fotometrisch mittels der sogenannten Zeeman-Atomabsorptionsspektroskopie. Eine Hg-Entladungslampe strahlt Licht in der elementspezifischen Wellenlänge aus. Ein starkes, um die Lampe angelegtes, Magnetfeld spaltet die Spektrallinie in mehrere Komponenten, die gleichzeitig die Mess- und Referenzwellenlänge bilden. Die Vorteile des Zeeman-Effekts sind der Verzicht auf bewegte Teile sowie die direkte Kompensation von Querempfindlichkeiten, Lampenalterungen und Verschmutzungen.
Die fotometrische Bestimmung Hg-Gesamtkonzentration im Rauchgas findet ohne weitere Probenveränderung direkt im heißen Konverter statt – schnell, kontinuierlich und mit stabiler Konvertierungsrate. Chemikalien oder Katalysatormaterialien sind nicht erforderlich. Zudem verhindert diese patentierte, bei etwa 1000 °C stattfindende Hochtemperatur-Konvertierung im Rauchgas vorhandener Quecksilberverbindungen das Unterschreiten des H2SO4-Taupunkts – und damit das Auskondensieren hochkorrosiver Schwefelsäure im Abgaskanal. Zusätzlich sind alle messgasberührenden Bauteile wie Sonde, Messgasleitung und Konverter im Analysator über den Säuretaupunkt hinaus beheizt.
Hohe Wirtschaftlichkeit durch einfache Bedienung und niedrige Betriebskosten
Der MERCEM300Z eignet sich durch die modulare Bauweise und die verschiedenen Gehäusevarianten sowohl für den Einsatz in klimatisierten Analysecontainern als auch für den Outdoor-Einsatz bei anspruchsvollen Umgebungsbedingungen. Für die Inbetriebnahme verfügt der MERCEM300Z über einen bedienungsfreundlichen Kalibrierfilter. Die Messung von „Gesamt-Hg“ erfolgt – unterstützt durch eine integrierte Justierküvette zur automatischen Driftprüfung – mit hoher Genauigkeit. Optional übernimmt zusätzlich ein eingebauter Prüfgasgenerator die automatische Ausrichtung des Gesamtsystems.
Die Messgasförderung unterliegt keinem Verschleiß, da die Ejektorpumpe keine bewegten Teile aufweist, die sich abnutzen oder altern könnten. Dies, die einfache Zugänglichkeit von Komponenten und die integrierte Selbstjustage des Gasanalysators, durch die eine hohe Langzeitstabilität der Messungen gewährleistet wird, halten den Wartungs- und Personalaufwand wie auch die Betriebskosten des Gasanalysators gering. Zudem bietet der MERCEM300Z die Möglichkeit der servicefreundlichen Ferndiagnose mit der Option zusätzlicher Smart Services.
Weiterführende Informationen erhalten Interessenten unter https://s.sick.com/de-de-achema-2024?cmp=DIS-LOCdede-967.
