Robuster Laser misst im heißen Gas

Ein neues Lasermessgerät von Siemens kann den Wirkungsgrad von Kraftwerken und Verbrennungsanlagen verbessern. Das Diodenlaser-Spektrometer LDS 6, das erstmals auf der Hannover Messe (noch bis 24. April) vorgestellt wird, analysiert die Konzentration von Gasen unter Extrembedingungen: Selbst im heißen Rauchgas und unter Einfluss von Staubpartikeln liefert das Gerät in Echtzeit korrekte Messungen. Bisher waren Laserspektrometer als Routinemessgeräte kaum bekannt und oft zu teuer. Die Mitarbeiter der Leitwarte können die Daten aus der Ferne abfragen und sofort steuernd eingreifen. In der Regel steuern die Messsignale Anlagen automatisch, etwa bei der Entstickung von Verbrennungsgasen.

Diodenlaser erzeugen Laserlicht im nahen Infrarotbereich, das durch ein Gasvolumen gestrahlt wird. Dabei können in Brennkammern oder Kaminen Distanzen von einigen Metern vom Sender zum Detektor überwunden werden. Die Wellenlänge des Laserlichts wird je nach dem zu untersuchenden Gas ausgewählt. Wenn dieses Gas in einer Probe vorhanden ist, erreicht den Detektor eine reduzierte Lichtmenge, aus der die angeschlossene Analytik die Menge des Gases errechnen kann. Diese ist in die zentrale Steuerung integriert und mit einem Lichtwellenleiter mit der zum Teil mehrere hundert Meter entfernten Messkammer verbunden. Da der Laser spezifisch auf nur ein Gas eingestellt ist, stören die anderen Gase oder Staubteilchen im Gemisch die Messung nicht.

In der Regel bestehen Verbrennungsanlagen aus einer Brennkammer, in der Brennstoff mit Luft reagiert, einem Abhitzekessel, in dem die freigesetzte Energie etwa zur Dampferzeugung genutzt wird und einer Rauchgasreinigungsanlage, die möglichst sauberes Abgas produziert. In jedem dieser Prozessschritte können Diodenlaser eingesetzt werden, die im Zusammenspiel mit der Leittechnik den Prozess günstig beeinflussen.

Mit einer geeigneten Regelungstechnik kann das Messergebnis direkt die Verbrennung optimieren. Stellt das Gerät etwa im Verbrennungsraum einen Überschuss an Sauerstoff fest, wird die Luftzugabe umgehend reduziert und damit letztlich der Wirkungsgrad der Anlage erhöht. Dadurch können die Ingenieure auch eine kurzfristige Überlastung der Anlage vermeiden und damit deren Lebensdauer erhöhen. Über eine Messung von Ammoniak, der als Komponente bei der Entfernung von Stickoxiden aus Abgasen verwendet wird, lässt sich dessen exakte Dosierung bestimmen. Der Prozess kann damit so eingestellt werden, dass mit einem minimalen Verbrauch an Ammoniak die bestmögliche Reinigung erzielt wird.