Kontinuierliche QuecksilbermessungenSeit der Novellierung der 17. BImSchV und der TA Luft ist die kontinuierliche Messung von Quecksilberemissionen in vielen Zementwerken obligatorisch. Die bisherigen Erfahrungen zeigen, dass aufgrund der Besonderheiten der Abgasmatrix ein Einsatz der Geräte im Langzeitbetrieb häufig nur durch spezielle Gerätemodifikationen möglich ist. Quecksilber liegt im Abgas von Drehofenanlagen der Zementindustrie, in unterschiedlichen Bindungsformen vor. Zu unterscheiden ist zwischen elementarem, gasförmigem Quecksilber (Hg0) und gebundenem gasförmigem Quecksilberchlorid (HgCl2). Kontinuierliche Quecksilbermessgeräte müssen in der Lage sein, alle auftretenden Bindungsformen gleichermaßen zu erfassen. Hierin liegt die Ursache für den komplexen Aufbau der kontinuierlichen Hg-Messgeräte. Um die kontinuierliche Quecksilberemissionsmesstechnik längerfristig gesichert an einem Standort einsetzen zu können, sind besondere Anforderungen an die Gerätewartung und an die Durchführung der Funktionsprüfung und Kalibrierung zu stellen. Die Umweltmessstelle hat hierzu ein spezielles Konzept entwickelt. Darüber hinaus werden die vielen noch offenen Fragen im Rahmen eines AiF-Forschungsvorhabens untersucht. |
Aufbau der QuecksilbermessgeräteQuecksilberemissionsmessgeräte sind modular aufgebaut und bestehen aus der im Kamin eingebauten Gasentnahmesonde mit Staubfilter, der beheizten Messgasleitung, einer Reduktionsstufe und dem Analysator. Das zur Detektion eingesetzte Photometer kann lediglich elementares Quecksilber erfassen. Die Quecksilberverbindungen müssen daher in einer vorgeschalteten Stufe, der sogenannten Reduktionseinheit, in elementares Quecksilber umgewandelt werden. Am Markt verfügbar sind derzeit prinzipiell zwei Typen von Messgeräten. Bei den thermokatalytischen Geräten werden Quecksilberverbindungen mithilfe eines beheizten Festbettkatalysators reduziert. In den nasschemisch arbeitenden Geräten wird ein flüssiges Reduktionsmittel (in der Regel Zinn(II)Chlorid) eingesetzt. |
Funktionsprüfung und KalibrierungEntsprechend den gesetzlichen Vorgaben müssen kontinuierlich arbeitende Emissionsmessgeräte jährlich funktionsgeprüft und alle drei Jahre kalibriert werden. Bei der Funktionsprüfung wird die Übereinstimmung des Gerätesignals mit verschiedenen Sollwert-Konzentrationen kontrolliert. Problematisch ist dabei, dass kommerziell verfügbare Quecksilberprüfgase lediglich Haltbarkeiten von wenigen Wochen aufweisen. Sie eignen sich deshalb nicht für die regelmäßige Überwachung von Emissionsmessgeräten vor Ort. Daher wurde vom Forschungsinstitut ein spezieller Prüfgasgenerator entwickelt, mit dem elementare Quecksilberkonzentrationen im Bereich von 2 µg/m3 bis zu mehreren Hundert µg/m3 erzeugt werden können. Der Prüfgasgenerator ermöglicht es, aus elementarem (flüssigem) Quecksilber in Abhängigkeit von der Temperatur und dem sich daraus ergebenden Gleichgewichtspartialdruck definierte Konzentrationen an elementarem Quecksilber zu erzeugen. Prüfgasgemische, die gebundenes Quecksilberchlorid enthalten, werden vor Ort mit Hilfe eines speziellen Verdampfers erzeugt. Nur durch die kombinierte Prüfung des Messgerätes mit elementarem Quecksilber und Quecksilberverbindungen kann die einwandfreie Funktion des Photometers und der Reduktionsstufe sowie des Messsytems insgesamt geprüft werden. |
Gerätemodifikationen
Die Messempfindlichkeit von Quecksilberemissionsmessgeräten ist im Vergleich zu herkömmlichen Messeinrichtungen, z.B. NOx oder SO2deutlich höher. An die Leistungsfähigkeit der Geräte sind daher deutlich höhere Qualitätsanforderungen zu stellen. In der Betriebspraxis kann es daher erforderlich sein, das Messgerät am Kamin zu modifizieren, um es auf die besondere Abgaszusammensetzung der Emissionsquelle abzustimmen. Solche Modifikationen sind:
- Hochfluss-Bypass zur Minimierung von Wandeffekten bei überlangen Messgasleitungen
- Erhöhung der Katalysator-Temperatur zur Vermeidung von Vergiftungen
- Einbau einer Spüloption, um den Messgasweg von salzartigen Ablagerungen (z.B. Ammonium) zu reinigen
- Änderung der Reduktionslösung in der nasschemisch arbeitenden Reduktionsstufe