DIN CEN TS 15439-2006 Biomass gasification - Tar and particles in product gases - Sampling and analysis German version CEN TS 15439 2006《生物量气化 产品气体中的焦油和粒子 抽样和分析》.pdf

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1、August 2006 Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DINPreisgruppe 17DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 13.040.40; 75.160.10!,du“9658292www.din.deDVornormDIN CEN

2、/TS 15439Biomassevergasung Teer und Staub in Produktgasen Probenahme und analytische Bestimmung;Deutsche Fassung CEN/TS 15439:2006Biomass gasification Tar and particles in product gases Sampling and analysis;German version CEN/TS 15439:2006Gazification de biomasse Goudron et particules dans les gaz

3、produits chantillonnage et analyse;Version allemande CEN/TS 15439:2006Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlinwww.beuth.deGesamtumfang 50 SeitenDIN CEN/TS 15439:2006-08 2 Nationales Vorwort Die Technische Spezifikation wurde vom CEN/BT/TF 143 Messung von organischen Verunreini-

4、gungen (Teer) in Generatorgasen aus Biomasse“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom NEN (Niederlande) gehalten wird. Zu CEN/TS 15439 gibt es kein Arbeitsgremium im DIN, da seitens der deutschen Fachffentlichkeit kein Interesse an diesem Normungsthema bekundet wurde. Eine Vornorm ist das Ergebnis einer

5、Normungsarbeit, das wegen bestimmter Vorbehalte zum Inhalt oder wegen des gegenber einer Norm abweichenden Aufstellungsverfahrens vom DIN noch nicht als Norm herausgegeben wird. Zur vorliegenden Vornorm wurde kein Entwurf verffentlicht. Erfahrungen mit dieser Vornorm sind erbeten an vorzugsweise als

6、 Datei per E-Mail an nmpdin.de in Form einer Tabelle. Die Vorlage dieser Tabelle kann im Internet unter http:/www.din.de/stellungnahme abgerufen werden; oder in Papierform an den Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., 10772 Berlin (Hausanschrift: Burggrafens

7、trae 6, 10787 Berlin). Fr die in diesem Dokument zitierten Internationalen Normen wird im Folgenden auf die entsprechenden Deutschen Normen hingewiesen: ISO 5725-1 siehe DIN ISO 5725-1 ISO 5725-2 siehe DIN ISO 5725-2 Nationaler Anhang NA (informativ) Literaturhinweise DIN ISO 5725-1, Genauigkeit (Ri

8、chtigkeit und Przision) von Messverfahren und Messergebnissen Begriffe und allgemeine Grundlagen DIN ISO 5725-2, Genauigkeit (Richtigkeit und Przision) von Messverfahren und Messergebnissen Teil 2: Grundlegende Methode fr die Ermittlung der Wiederhol- und Vergleichprzision eines vereinheitlichten Me

9、ssverfahrens Vornorm TECHNISCHE SPEZIFIKATION TECHNICAL SPECIFICATION SPCIFICATION TECHNIQUE CEN/TS 15439 Mai 2006 ICS 13.040.40; 75.160.10 Deutsche Fassung Biomassevergasung Teer und Staub in Produktgasen Probenahme und analytische Bestimmung Biomass gasification Tar and particles in product gases

10、Sampling and analysis Gazification de biomasse Goudron et particules dans les gaz produits chantillonnage et analyse Diese Technische spezifikation (CEN/TS) wurde vom CEN am 21. Februar 2006 als eine knftige Norm zur vorlufigen Anwendung angenommen. Die Gltigkeitsdauer dieser CEN/TS ist zunchst auf

11、drei Jahre begrenzt. Nach zwei Jahren werden die Mitglieder des CEN gebeten, ihreStellungnahmen abzugeben, insbesondere ber die Frage, ob die CEN/TS in eine Europische Norm umgewandelt werden kann. Die CEN Mitglieder sind verpflichtet, das Vorhandensein dieser CEN/TS in der gleichen Weise wie bei ei

12、ner EN anzukndigen und dieCEN/TS verfgbar zu machen. Es ist zulssig, entgegenstehende nationale Normen bis zur Entscheidung ber eine mgliche Umwandlung der CEN/TS in eine EN (parallel zur CEN/TS) beizubehalten. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Dnemark, Deutschland, E

13、stland, Finnland, Frankreich, Griechenland,Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien,Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern.M

14、anagement-Zentrum: rue de Stassart, 36 B-1050 Brssel 2006 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.Ref. Nr. CEN/TS 15439:2006 DEUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNGEUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATIONCOMI

15、T EUROPEN DE NORMALISATIONCEN/TS 15439:2006 (D) 2 Inhalt Seite Vorwort 4 Einleitung.5 1 Anwendungsbereich .6 2 Normative Verweisungen7 3 Begriffe .7 4 Symbole und Abkrzungen . 10 5 Kurzbeschreibung des Messverfahrens 10 5.1 Einleitung. 10 5.2 Probenahme . 10 5.3 Analyse . 10 6 Reagenzien . 11 6.1 Ls

16、emittel fr die Abtrennung von Teer und die Soxhlet-Extraktion 11 6.2 Trgergas in der Gaschromatographie . 11 6.3 Kalibrierstandards . 11 7 Ausrstung . 12 7.1 Ausrstung fr die Probenahme. 12 7.2 Ausrstung fr die Probenvorbehandlung und -analyse. 15 8 Vorbereitung der Probenahmeausrstung 16 8.1 Vorbeh

17、andlung der Filterhlsen . 16 8.2 Reinigung der Ausrstung 16 8.3 Vorbereitung der Impingerflaschen bzw. der Petersen-Sule 17 8.4 Dichtheitsprfung der Probenahmeanordnung 17 9 Verfahren der Probenahme . 18 9.1 Einleitung. 18 9.2 Dauer der Probenahme . 19 9.3 Probenahmeverfahren . 19 10 Lagerung der Pr

18、oben 20 11 Vorbereitung fr die Analyse 21 11.1 Einleitung. 21 11.2 Anforderungen an die Kalibrierstandards und internen Standards (ISTD) fr die GC 22 12 Analysenverfahren 23 12.1 Verfahren der Soxhlet-Extraktion 23 12.2 Kombination von Lsemitteln . 24 12.3 Bestimmung der Partikelmasse 24 12.4 Bestim

19、mung der gravimetrisch bestimmbaren Teermasse . 24 12.5 Bestimmung der einzelnen Verbindungen im Teer durch GC-MS oder GC-FID 25 13 Berechnung der GC-Ergebnisse . 26 14 Leistungsmerkmale 27 14.1 Einleitung. 27 14.2 Leistungsverhalten der Analysenverfahren (Ringversuche) . 28 14.3 Leistungsverhalten

20、der gesamten Technischen Spezifikation (Parallelversuche) 30 15 Prfbericht. 31 Anhang A (informativ) Liste der in Produktgasen aus der Biomassevergasung am hufigsten auftretenden einzelnen organischen Verbindungen 32 Vornorm CEN/TS 15439:2006 (D) 3 Seite Anhang B (normativ) Liste von organischen Ver

21、bindungen, deren Przisionsdaten ermittelt wurden33 Anhang C (normativ) Mae der Petersen-Sule .34 Anhang D (informativ) Zustzliche Angaben zur Analyse im Ringversuch35 Anhang E (informativ) Zustzliche Angaben zu Parallelversuchen.41 Literaturhinweise48 Vornorm CEN/TS 15439:2006 (D) 4 Vorwort Dieses D

22、okument (CEN/TS 15439:2006) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC BT/TF 143 Messung von organischen Verunreinigungen (Teer) in Generatorgasen aus Biomasse“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom NEN gehalten wird. Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folg

23、enden Lnder gehalten, diese Technische Spezifikation anzukndigen: Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, Schweiz, Slowakei, Sloweni

24、en, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Knigreich und Zypern. Vornorm CEN/TS 15439:2006 (D) 5 Einleitung Die hauptschlichen Verunreinigungen in den Produktgasen aus der Biomassevergasung sind Staub- und Rupartikel, Teere, Alkalimetalle, saure und alkalische Gase. Die Messverfahren fr

25、 diese Verunreinigungen ermglichen die Bestimmung des Funktionierens des Vergasers an sich, des Wirkungsgrades des Gas-reinigungsprozesses und der Qualitt des gereinigten Gases, das z. B. fr die Verwendung in Gasmotoren oder Gasturbinen vorgesehen ist. Mit der Ausarbeitung dieser Technischen Spezifi

26、kation wurde aus dem Bedarf an einem zuverlssigen Verfahren fr die Messung von Teeren heraus begonnen. Fr die meisten Verunreinigungen in Produktgasen aus der Biomassevergasung liegen ausgereifte Messverfahren vor, die den Verfahren hneln, die bei verwandten Verfahren angewendet werden, wie z. B. Ko

27、hleverbrennung und Kohlevergasung. Fr Teere lagen in diesen verwandten Technologiebereichen jedoch keine ausgereiften und weit verbreiteten Messverfahren vor. Da einige der Teere, die Verunreinigungen bei der Biomassevergasung verursachen, als das Hauptproblem angesehen wurden (und werden), wurde vo

28、n den Herstellern und anderen Arbeitskrften in diesem Bereich eine Anzahl von unterschiedlichen Probenahme- und Analysenverfahren angewendet, um den Gehalt an Teeren zu bestimmen. Deshalb waren der Vergleich von Daten und die Festlegung von eindeutigen maximal zulssigen Konzentrationen fr Teer probl

29、ematisch. Das war ein Hindernis fr die Markteinfhrung von Biomassevergasungssystemen, da Teer Beschdigungen hervorrufen oder ein unannehmbares Ma an Wartung erfordern kann. Diese Technische Spezifikation stellt Verfahren zur Probenahme und Analyse von Teeren und Partikeln in Produktgasen aus Biomass

30、evergasern zur Verfgung, die unter atmosphrischen oder druckaufgeladenen Bedingungen betrieben werden. Die Probenahme- und Analysenverfahren in dieser Technischen Spezifikation unterscheiden sich von den meisten der Verfahren, die fr die Probenahme von organischen Verbindungen angewendet werden, die

31、 in gasfrmigen Emissionen von verschiedenen industriellen Prozessen vorhanden sind, wie z. B. Rauchgase oder Autoabgase. Die Unterschiede beziehen sich auf den Fakt, dass die in den Produktgasen aus der Vergasung vorliegenden Konzentrationen von organischen Verbindungen die in Rauchgasen ermittelten

32、 Konzentrationen im Allgemeinen um mehr als drei Grenordnungen berschreiten. Deshalb sind die in der vorliegenden Technischen Spezifikation beschriebenen Verfahren nicht fr die Anwendung bei der Probenahme von organischen Verbindungen in Spurenkonzentrationen (Sub-ppm-Bereich) vorgesehen. Das teerha

33、ltige Produktgas aus der Biomassevergasung entsteht durch thermische Zersetzung von Biomasse bei unterstchiometrischen Bedingungen (Pyrolyse, Vergasung) und wird blicherweise zur Erzeugung von Strom, Wrme oder gasfrmigen bzw. flssigen Biobrennstoffen verwendet. Da Teere aus der Pyrolyse oder Vergasu

34、ng von Kohle in ihrer Art den (Hochtemperatur-)Teeren aus der Biomassevergasung hneln, knnen Kohlenteere auch nach dieser Technischen Spezifikation entnommen und analysiert werden. Biomasse ist in dieser Technischen Spezifikation als Material biologischer Herkunft mit Ausnahme von Material, das in g

35、eologische Formationen eingebettet und in fossile Brennstoffe umgewandelt ist1), definiert. Die Technische Spezifikation wurde fr nicht verunreinigte Biomasse entwickelt, ein Begriff, der in Abschnitt 3 Begriffe“ definiert ist. Prfungen zur Genauigkeit und Wiederholprzision der Technischen Spezifika

36、tion wurden an nicht verunreinigter Biomasse durchgefhrt. Die Technische Spezifikation darf auch auf Teere angewendet werden, die bei der Vergasung von verunreinigter Biomasse oder von fossilen Brennstoffen erzeugt wurden; in diesem Fall ist es jedoch Sache der Anwender, zu beurteilen, in welchem Ma

37、 sich die Konzentration und Zusammensetzung der Teere im Vergleich zur Vergasung von nicht verunreinigter Biomasse unterscheiden. Biomassevergaser, wie sie in dieser Technischen Spezifikation angefhrt werden, knnen Festbettvergaser mit Aufwind, Festbettvergaser mit Abwind, Stufenvergaser, Wirbelschi

38、chtvergaser, Flugstromvergaser und andere Arten von Vergasern sein. Festbettvergaser mit Aufwind bzw. Abwind, Wirbelschicht- und Flugstromvergaser sind in einem zugrunde liegenden Technischen Bericht 1 ausfhrlicher beschrieben. 1) Diese Definition ist die Gleiche wie die Definition von Biomasse im C

39、EN/TC 335, Feste Biobrennstoffe. Vornorm CEN/TS 15439:2006 (D) 6 1 Anwendungsbereich Diese Technische Spezifikation stellt Verfahren zur Probenahme und Analyse von Teeren und Partikeln zur Bestimmung der Beanspruchung durch diese Verunreinigungen in strmenden Produktgasen aus der Biomassevergasung z

40、ur Verfgung. Die Technische Spezifikation gilt fr die Probenahme und Analyse von Teeren und Partikeln im Konzentrationsbereich, der blicherweise fr alle relevanten Bedingungen an der Probenahmestelle (0 C bis 900 C und 60 kPa bis 6 000 kPa (0,6 bar bis 60 bar) von 1 mg/3mnbis 300 g/3mn(Teer) und von

41、 20 mg/3mnbis 30 g/3mn(Partikel) reicht2), 3). Partikelkonzentrationen unter 20 mg/3mnfallen nicht in den Anwendungsbereich dieser Technischen Spezifikation und knnen nach EN 13284-1 gemessen werden. Die Anwendung dieser Technischen Spezifikation ermglicht die Bestimmung von fnf unterschiedlichen Pa

42、rametern: a) die Konzentration des gravimetrisch bestimmbaren Teers, in ;mg/m3nb) die Konzentration von einzelnen organischen Verbindungen, in mg/3mn. Diese Technische Spezifikation stellt Daten zur Wiederholprzision und Vergleichprzision der im Anhang B aufgefhrten Verbindungen bereit. Die Technisc

43、he Spezifikation gilt auch fr andere organische Verbindungen (z. B. fr die im Anhang A erwhnten Verbindungen), die Wiederholprzision und Vergleichprzision wurden jedoch nur fr die im Anhang B aufgefhrten Verbindungen bewertet; c) die Summe der Konzentrationen der identifizierten, im Anhang B aufgefh

44、rten, mit GC nachweisbaren Verbindungen; d) die Summe der Konzentrationen der aller mit GC nachweisbaren Verbindungen, mit Retentionszeiten im Bereich von Benzen bis Coronen, berechnet als Naphthalen (mit Ausnahme von Benzen), vorausgesetzt, dass diese Summe der Konzentrationen bestimmt werden kann;

45、 e) die Konzentration von Partikeln, in mg/ .mg/m3n2) Tatschlich ist es nicht richtig, eine Konzentration oder Konzentrationsbereiche fr Teer“ (siehe auch dessen Definition in Abschnitt 3) anzugeben. Diese Technische Spezifikation ist fr die Messung von Teer und Partikeln in den folgenden Konzentrat

46、ionsbereichen ausgelegt und evaluiert: Gravimetrisch bestimmbarer Teer 500 mg/3mnbis 300 g/3mnSumme der mit GC nachweisbaren Teere 1 mg/3mnbis 300 g/3mnPartikel 20 mg/3mnbis 30 g/3mnDer fr gravimetrisch bestimmbaren Teer angefhrte Konzentrationsbereich ist ein Bereich, der auf einer Probenahmedauer

47、von 2 h beruht. Niedrigere Konzentrationsgrenzwerte knnen mit einer proportional lngeren Probenahmedauer (z. B. 100 mg/3mnbei einer Probenahmedauer von 10 h) erhalten werden. Bei Anwendung des Bestimmungsverfahrens wird empfohlen, den gravimetrisch bestimmbaren Teer nicht unterhalb des Konzentration

48、sgrenzwertes zu ermitteln. 3) Die Leistungsmerkmale in Abschnitt 14 wurden unter atmosphrischen Bedingungen bestimmt. Unter druckaufgela-denen Bedingungen wurde die Technische Spezifikation als Gesamtheit nicht evaluiert. Die Probenahme unter druckaufgeladenen Bedingungen beruht jedoch auf entsprech

49、ender Erfahrung (relevante Einzelheiten zur Ausfhrung von Sonden sind in einem Hintergrunddokument 1 angegeben), und die Analyse der flssigen Proben ist bei der Vergasung unter atmosphrischen und druckaufgeladenen Bedingungen identisch. Deshalb wurden druckaufgeladene Bedingungen in diese Technische Spezifikation aufgenommen. Vornorm CEN/TS 15439:2006 (D) 7 2 Normative Verweisun