Ein europäisches Glaswerk hat kürzlich eine kompakte Anlage in Betrieb genommen. System zur Analyse von Kohlenstoffabscheidungsgasen Für das Projekt zur CO₂-Abscheidung verfolgte der Kunde zwei Ziele. Erstens wollte er das dynamische Verhalten des Glasschmelzprozesses verstehen. Zweitens benötigte die Anlage eine stabile Online-Gasüberwachung der CO₂-Reinheit vor der Weiterverarbeitung des abgeschiedenen CO₂.

Ein vollständiges Kohlenstoffabscheidungssystem umfasst üblicherweise drei Kernkomponenten:

• CO₂-Abscheidung
• CO₂-Transport
• CO₂-Nutzung oder -Speicherung

Die Abscheidungsphase ist dabei der sensibelste Teil des gesamten Prozesses. Hier spielt das System zur Analyse des CO₂-Abscheidungsgases eine entscheidende Rolle.

Anstatt die Kohlenstoffabscheidung nur aus theoretischer Sicht zu diskutieren, stellt dieser Artikel ein reales, individuell angepasstes Kohlenstoffabscheidungs-Gasanalysesystem vor, das in einer industriellen Glasfabrik eingesetzt wird.

Warum benötigt die Glasindustrie ein System zur Analyse von CO2-Abscheidungsgasen?

Wir gestalten die System zur Analyse von Kohlenstoffabscheidungsgasen Als integriertes Online-Überwachungssystem misst es kontinuierlich die Rauchgaszusammensetzung vor, während und nach der CO₂-Abscheidung. Es unterstützt die Bediener in Glaswerken dabei, die Prozessbedingungen im Rauchgasstrom in Echtzeit zu verstehen und eine stabile CO₂-Abscheidungsleistung auch bei schwankender industrieller Last zu gewährleisten.

Bei der Glasherstellung entstehen heiße Abgase mit schwankenden Gaskonzentrationen. Ofentemperatur, Brennstoffqualität, Verbrennungseffizienz, Luftstrom und Produktionsrate beeinflussen die Abgasbeschaffenheit. Ohne kontinuierliche Gasüberwachung können die Bediener die Abscheideeffizienz, die Leistung der Lösungsmittel oder die CO₂-Reinheit nicht präzise beurteilen. Herkömmliche manuelle Probenahmen bieten keine kontinuierliche Prozesstransparenz. Schnelle Konzentrationsänderungen im Abgasstrom werden oft übersehen. Ein spezielles Online-Gasanalysesystem löst dieses Problem durch kontinuierliche Messung und automatisierte Probenahme.

Im praktischen Industriebetrieb leistet das Online-Gasanalysesystem weit mehr als nur die CO₂-Messung. Es unterstützt die Bediener auch dabei:

• Optimierung der Verbrennungsbedingungen
• Verringerung des Lösungsmittelabbaus
• Prozessinstabilität erkennen
• Schutz nachgeschalteter Reinigungsanlagen
• Verbesserung der Kohlenstoffabscheidungseffizienz
• langfristige Systemzuverlässigkeit gewährleisten

Welche Gaskomponenten müssen in einem CO2-Abscheidungs-Gasanalysesystem kontinuierlich überwacht werden?

Verschiedene Gaskomponenten beeinflussen direkt die Stabilität und Effizienz der CO₂-Abscheidung. Jedes Gas erfordert eine geeignete Messtechnik, die auf Konzentrationsbereich, Prozessbedingungen und Störfestigkeit abgestimmt ist. Beispielsweise setzen Glasöfen bei der Verbrennung große Mengen an CO₂, CO, SO₂ und NOx frei. Diese Gase beeinträchtigen unmittelbar die Effizienz der CO₂-Abscheidung und die Qualität der nachfolgenden Reinigung.

System zur Analyse von Kohlenstoffabscheidungsgasen Gemessene Komponenten und Technologien

Die NDIR-Technologie wird aufgrund ihrer hohen Stabilität und starken Unempfindlichkeit gegenüber industriellen Störungen häufig zur CO₂- und CO-Messung eingesetzt. Sie eignet sich besonders gut für Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit und hohem CO₂-Gehalt.

Die UV-DOAS-Technologie bietet eine hervorragende Nachweisempfindlichkeit für niedrige SO₂- und NO₂-Konzentrationen. Zudem ist sie in Rauchgasanwendungen äußerst unempfindlich gegenüber Störungen durch Staub und Feuchtigkeit.

Für Messungen bei extrem niedrigen Sauerstoffkonzentrationen nutzt das System die ECD-Technologie, um die Verbrennungsbedingungen und die Prozessbilanz mit hoher Empfindlichkeit zu überwachen.

Zusammen bilden diese Technologien ein stabiles System zur Analyse von Kohlenstoffabscheidungsgasen für den langfristigen Betrieb der Kohlenstoffabscheidung.

Was sind die Hauptkomponenten eines Gasanalysesystems zur Kohlenstoffabscheidung?

Das maßgeschneiderte System zur Analyse von Kohlenstoffabscheidungsgasen Die in der Glasanlage eingesetzte Anlage besteht aus vier Hauptabschnitten. Jeder Abschnitt erfüllt eine spezifische Aufgabe, um eine stabile Online-Gasüberwachung unter anspruchsvollen industriellen Bedingungen zu gewährleisten.

1. Probenahmeeinheit

Die Probenahmeeinheit ist der Ausgangspunkt des gesamten Systems.

Sie umfasst:

• vorverschweißter Probenahmerohrabschnitt
• Kugelhahn
• Anschlussarmaturen
• Probentransportleitung

Eine Seite des Probenahmebereichs ist direkt an die Prozessabgasleitung angeschweißt. Die andere Seite ist mit der beheizten Probenahmeleitung verbunden, die zum Analysatorschrank führt.

Einerseits trägt diese Konstruktion dazu bei, eine repräsentative Gasentnahme zu gewährleisten und gleichzeitig das Risiko von Leckagen und Probenverlusten während des Transports zu minimieren. Andererseits ist bei Hochtemperatur-Kohlenstoffabscheidungsanwendungen eine stabile Probenahme von entscheidender Bedeutung, da die Abgasbedingungen während des Ofenbetriebs stark schwanken können.

2. Beispiel einer Gasaufbereitungsanlage

Unbehandeltes Rauchgas eignet sich nicht für die direkte Analyse mittels Analysatoren.

Um eine stabile Online-Überwachung zu gewährleisten, integriert das System Folgendes:

• zweistufiges Kondensatorsystem
• Gasfiltrationseinheit
• Bücherer Probenahmepumpe

Das Probengas gelangt zunächst in die Kondensatoren, wo Feuchtigkeit und Kondensat entfernt werden. Anschließend durchläuft das Gas mehrere Filtrationsstufen, um Partikel zu entfernen, bevor es in die Gasanalysegeräte eintritt.

Dieser Konditionierungsprozess schützt empfindliche optische Komponenten und verbessert die Stabilität des Gasanalysegeräts im Langzeitbetrieb. Ohne ordnungsgemäße Gaskonditionierung können Probleme wie Kondensation, Staubablagerungen und Verschmutzungen der optischen Kammer die Messgenauigkeit schnell beeinträchtigen.

3. Automatische Steuereinheit

Das gesamte Gasanalysesystem arbeitet vollautomatisch über eine SPS-basierte Steuerungsplattform.

Zu den Schlüsselkomponenten gehören:

• Siemens SPS-Steuerungssystem
• Zwischenrelais
• An jedem Gasabsperrpunkt wurden Magnetventile installiert.

Die SPS steuert automatisch die Gasprobenahme, die Ventilumschaltung, die Systemstatuskontrolle und die Signalkommunikation.

Diese automatische Konstruktion reduziert den manuellen Aufwand und verbessert die Systemkonsistenz. Zudem ermöglicht sie eine einfachere Integration in moderne industrielle Steuerungssysteme und zentrale Überwachungsplattformen. In großen Industrieanlagen trägt der automatische Betrieb dazu bei, eine stabile Messleistung rund um die Uhr zu gewährleisten.

4. Gasanalyse- und Datenausgabeeinheit

Die Gasanalyse- und Datenausgabeeinheit bildet das Herzstück des Systems zur Analyse von CO₂-Abscheidungsgasen. Das System nutzt drei Online-Rauchgasanalysatoren mit folgenden Merkmalen: hohe Stabilität, geringer Wartungsaufwand, kontinuierliche Online-Messfähigkeit und benutzerfreundliche Bedienoberfläche.

Die Gasanalysegeräte überwachen kontinuierlich die wichtigsten Gaskomponenten im Rauchgasstrom des Glasofens und übermitteln die Messdaten in Echtzeit an das Anlagenleitsystem.

Die Gasanalysegeräte sind ausgestattet mit:

• 4–20 mA Analogausgang
• Serielle RS485-Kommunikation
• RS232-Kommunikationsschnittstelle
• LCD-Display und Touchscreen

Über abgeschirmte Signalkabel können Gaskonzentrationsdaten direkt an die zentrale Leitwarte des Kunden übertragen werden, um die zentrale Überwachung, Prozessoptimierung, Trendanalyse, das Alarmmanagement und die historische Datenaufzeichnung zu ermöglichen. Dies erlaubt es den Bedienern, schnell auf Prozessänderungen zu reagieren und einen stabilen Betrieb der CO₂-Abscheidung über lange Produktionszyklen hinweg aufrechtzuerhalten.

Wie funktioniert der Arbeitsablauf des Systems zur Analyse von CO2-Abscheidungsgasen?

Das Arbeitsprinzip von a System zur Analyse von Kohlenstoffabscheidungsgasen Beginnend mit einer zuverlässigen Rauchgasentnahme. Eine direkt an der Prozessleitung installierte Probenahmesonde entnimmt kontinuierlich Rauchgas aus dem Ofen oder Schornstein. Das Gas strömt anschließend durch die beheizte Probenahmeleitung in den Gasanalyseschrank. Rohes Rauchgas kann jedoch nicht direkt in die Gasanalysegeräte gelangen. Industrielle Rauchgase enthalten üblicherweise viel Feuchtigkeit, Kondensat, Staub, Feinstaub und korrosive Bestandteile.

Diese Verunreinigungen können Sensoren beschädigen, optische Kammern kontaminieren und die Messstabilität beeinträchtigen. Um dieses Problem zu lösen, führt das System vor der Analyse mehrere Gasaufbereitungsstufen durch.

Im Inneren des Analysatorgehäuses durchläuft das Gas folgenden Prozess:

1. Zweistufige Kondensation

Im ersten Schritt werden Feuchtigkeit und flüssiges Kondensat aus dem Probengas entfernt. Dieser Schritt schützt nachgeschaltete Komponenten und stabilisiert die Gasbedingungen.

2. Primärfiltration

Größere Staubpartikel und Verunreinigungen werden entfernt, um eine Kontamination im Gasweg zu verhindern.

3. Probenahme der Gaspumpe

Eine Bühler-Probenahmepumpe sorgt für einen stabilen Gastransport und gewährleistet einen gleichmäßigen Probenfluss zu den Analysegeräten.

4. Präzisionsfiltration

Ein hochpräziser Filter entfernt Partikel mit einer Größe von mehr als 1 μm, bevor das Gas in die Analysatoren gelangt.

5. Online-Gasanalyse

Das vollständig aufbereitete Gas gelangt schließlich zur kontinuierlichen Messung in die Online-Abgasanalysegeräte.

Dieser umfassende Konditionierungsprozess verbessert die Langzeit-Messzuverlässigkeit deutlich und reduziert gleichzeitig die Wartungshäufigkeit in rauen Industrieumgebungen.

In realen Projekten zur CO₂-Abscheidung ist eine stabile Probenaufbereitung oft genauso wichtig wie das Gasanalysegerät selbst. Viele instabile Messwerte werden nicht durch Sensorausfälle verursacht, sondern durch Feuchtigkeit, Staubablagerungen oder eine unsachgemäße Gasaufbereitung im Probenahmesystem.

Fazit

Das maßgeschneiderte System zur Analyse von Kohlenstoffabscheidungsgasen Dieser Artikel zeigt, wie die Online-Gasanalyse Projekte zur CO₂-Abscheidung unter anspruchsvollen industriellen Bedingungen, wie hohen Temperaturen, Feuchtigkeit und staubbelasteten Abgasen, unterstützen kann. Von der Gasprobenahme und -aufbereitung über NDIR, UV-DOAS, ECD und SPS-Automatisierung bis hin zur zentralen Datenausgabe beeinflusst jeder Systembestandteil die Messgenauigkeit und die Prozesszuverlässigkeit.

Wenn Sie ein Projekt zur CO₂-Abscheidung planen oder eine bestehende CCUS-Anlage modernisieren möchten, ist jetzt der richtige Zeitpunkt, Ihre aktuelle Gasüberwachungskapazität zu überprüfen. Veraltete Gasanalysegeräte, instabile Probenahmesysteme oder unvollständige Gasmessungen können die Gesamtleistung der CO₂-Abscheidung beeinträchtigen.

Eine bessere Gasanalyse führt zu besseren Ergebnissen bei der Kohlenstoffabscheidung.

Häufig gestellte Fragen:

1: Was ist ein System zur Analyse von Kohlenstoffabscheidungsgasen?

A System zur Analyse von Kohlenstoffabscheidungsgasen Es handelt sich um ein Online-Überwachungssystem zur kontinuierlichen Messung der Rauchgaszusammensetzung während des CO₂-Abscheidungsprozesses. Typischerweise analysiert es Gase wie CO₂, O₂, CO, SO₂ und NOx, um die Bediener bei der Überwachung der Abscheideeffizienz, der Optimierung der Prozessbedingungen und der Sicherstellung eines stabilen Systembetriebs zu unterstützen. Das System umfasst üblicherweise Gasprobenahme, Probenaufbereitung, Analysatoren, eine SPS-Steuerung und Datenkommunikationseinheiten.

2: Warum ist die Überwachung der CO₂-Reinheit bei der Kohlenstoffabscheidung wichtig?

Die CO₂-Reinheit beeinflusst unmittelbar die Pipeline-Sicherheit, die Leistung von Lösungsmitteln, die Weiterverwendung und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften. Verunreinigungen wie SOx, NOx, Feuchtigkeit, Kohlenwasserstoffe oder Sauerstoff können Korrosion verursachen, die Lagerqualität mindern und Anlagen beschädigen. Die kontinuierliche Überwachung der CO₂-Reinheit hilft Betreibern, eine stabile Abscheideleistung zu gewährleisten und die Transport- oder Lagerspezifikationen einzuhalten.

3: Welche Gasanalysetechnologien werden in CO2-Abscheidungssystemen eingesetzt?

In Anwendungen zur Kohlenstoffabscheidung werden üblicherweise verschiedene Analysetechnologien eingesetzt:

• NDIR zur CO₂- und CO-Messung
• UV-DOAS zur Überwachung von SO₂ und NO₂
• ECD für die Analyse niedriger O₂-Konzentrationen
• FTIR zur Überwachung von Mehrkomponentenverunreinigungen
• Gaschromatographie (GC) zur detaillierten Analyse der Gaszusammensetzung

Die gewählte Technologie hängt von der Gaszusammensetzung, dem Messbereich, der Ansprechzeit und den Prozessbedingungen ab.

4: Welche Gase sollten bei Anwendungen zur Kohlenstoffabscheidung überwacht werden?

Zu den am häufigsten überwachten Gasen gehören:

• CO₂ für Abscheidungseffizienz und Reinheit
• O₂ zur Optimierung der Verbrennung und Leckageerkennung
• CO für die Verbrennungsleistung
• SO₂ und NOx zum Schutz von Lösungsmitteln und zur Emissionskontrolle
• Feuchtigkeit und Spurenverunreinigungen für die Sicherheit von Pipelines und den Korrosionsschutz

Je nach Prozessdesign können in verschiedenen Branchen auch CH₄, H₂S, NH₃ oder Kohlenwasserstoffe überwacht werden.

5: Können CO2-Abscheidungsgasanalysesysteme in Hochtemperaturumgebungen betrieben werden?

Ja. Industriell Systeme zur Analyse von Kohlenstoffabscheidungsgasen Sie sind für anspruchsvolle Betriebsbedingungen, einschließlich Anwendungen mit Hochtemperatur-Rauchgasen, ausgelegt. Das System verwendet üblicherweise beheizte Probenahmesonden, Kondensatoren, Filter und Probenaufbereitungseinheiten, um die Gastemperatur zu senken und Feuchtigkeit oder Staub zu entfernen, bevor das Gas in den Analysator gelangt. Eine korrekte Probenaufbereitung ist entscheidend für stabile Langzeitmessungen.

6: Warum ist die Überwachung von SO₂ und NO₂ bei Kohlenstoffabscheidungsprozessen wichtig?

SO₂ und NO₂ können die Effizienz der CO₂-Abscheidung erheblich beeinträchtigen. Diese sauren Gase können mit den Abscheidungslösungsmitteln reagieren, das Korrosionsrisiko erhöhen, die Absorberleistung verringern und die abgeschiedenen CO₂-Ströme verunreinigen. Die kontinuierliche Überwachung hilft den Betreibern, nachgeschaltete Anlagen zu schützen, die Stabilität der Lösungsmittel zu gewährleisten und die Zuverlässigkeit des Gesamtprozesses zu verbessern.