Prozessautomation & Messtechnik Analysegeräte auf dem Prüfstand

Analysensysteme mit nur wenigen Baugruppen sind einfach und kostengünstig zu warten.

Bild: Dr. Födisch
09.07.2014

Für die kontinuierliche Überwachung von Emissionen fordert die revidierte DIN EN 14181 voraussichtlich ab 2015 den Einbau von Messgeräten, die als Komplettsystem geprüft und zugelassen sind. Betreiber von genehmigungsbedürftigen Anlagen büßen dadurch vor allem die Möglichkeit für individuell angepasste Systemlösungen ein.

Genehmigungsbedürftige Anlagen unterliegen strengen Vorgaben zur Einhaltung von Emissionsgrenzwerten. Für deren Überwachung dürfen nur durch das Umweltbundesamt zugelassene Messgeräte eingesetzt werden. Die zugrunde liegende Eignungsprüfung nach DIN EN ISO 14956 galt bisher lediglich für eine definierte Konfiguration des Gasanalysators bezogen auf die Anlagenart. Periphere Komponenten zur Komplettierung eines Messsystems waren herstellerunabhängig wählbar. Ziel der revidierten DIN EN 14181 ist die Verbesserung der Qualitätssicherung für automatische Messeinrichtungen (AMS).

Daher wird nun im Rahmen der Eignungsprüfung nach DIN EN 15267 die für das Messgerät benötigte Peripherie einbezogen und im (QAL1)-Zertifikat dokumentiert. Die Auswahl der jeweiligen Systemkomponenten trägt daher erheblich zur Leistungsfähigkeit des Messsystems bei. Zusätzlich finden regelmäßig Audits beim Hersteller zur Kontrolle der Produktion und des Qualitätsmanagements statt. Beispiel für ein entsprechend zertifiziertes aber dennoch kostengünstiges, betreiberfreundlich konzipiertes Gesamtsystem ist das Mehrkomponenten-Analysensystem MGA 12.

Umsetzung der neuen Richtlinien

Die letzten Gesetzesnovellen im deutschen Umweltrecht folgten dem Inkrafttreten der Europäischen Industrieemiss­ionsrichtlinie (IED). Betreiber von Verbrennungsanlagen sehen sich danach unter anderem mit verschärften, das heißt stetig kleiner werdenden Emissionsgrenzwerten diverser Schadstoffkomponenten konfrontiert. Um diese überwachen zu können, bedarf es Emissionsmessgeräte, die sich durch verbesserte Messempfindlichkeit und geringere Störanfälligkeit auszeichnen.

Gemäß den neuen Eignungsprüfungsbestimmungen sind neben dem eigentlichen Analysengerät auch alle anderen systemrelevanten Komponenten zu berücksichtigen. Dazu zählen Probenahmesonde, Filter, Messgasleitung sowie Gasaufbereitung/Gastrocknung. Der Vorteil liegt darin, dass alle möglichen Störquellen im System Beachtung finden. So können Wärmeabstrahlungen oder Vibrationen Einfluss auf einen IR-Analysator nehmen. Während der Systemprüfung gemäß DIN EN 15267-3 werden zwei baugleiche Messsysteme von unabhängiger Seite (z.B. Tüv Rheinland, Tüv Süd) eingehend untersucht. Dabei finden sämtliche möglichen Einflussfaktoren der Peripheriegeräte Berücksichtigung. Baugleiche, standardisierte Systeme gewährleisten die Reproduzierbarkeit der Daten. Das ist für die Qualitätssicherung ein wesentlicher Fortschritt, denn bislang wurden externe Einflüsse auf Grund variabler Systemkonstruktionen nicht betrachtet. Der Lieferant der Messtechnik wählte die Systemkomponenten nach eigenem Ermessen aus. Dieser technische und selbstverständlich auch kommerzielle Spielraum entfällt mit Inkrafttreten der neuen DIN EN 14181. Demnach dürfen nur noch Komplettsysteme, die über eine Prüfung nach DIN EN 15267-3 verfügen, für überwachungspflichtige Anlagen eingesetzt werden.

Unter technischen Gesichtspunkten können Anlagenbetreiber von den Neuregelungen profitieren. Die Systemprüfung gewährleistet einen gleichbleibend hohen Qualitätsstandard, der notwendig ist, um die gültigen Emissionsgrenzwerte zuverlässig überwachen zu können. Bei der Installation von AMS in überwachungspflichtigen Anlagen, die neu errichtet werden oder einer wesentlichen Änderung unterliegen, muss diese nach Inkrafttreten der revidierten DIN EN 14181 eine Zertifizierung nach DIN EN 15267-3 vorweisen.

In bestehenden Anlagen, die bereits über ein AMS verfügen, stellt sich die rechtliche Lage anders dar. Es gibt bereits eine Vielzahl von Messsystemen, die nach den bislang geltenden nationalen Normen geprüft und zertifiziert wurden. Hierzu muss betrachtet werden, ob das Messsystem, welches augenscheinlich die Mindestanforderungen der DIN EN 15267-3 und somit der QAL 1 nicht erfüllt, dennoch den Vorgaben der weiteren Stufen QAL2, QAL3 und AST (jährliche Funktionskontrolle) gemäß DIN EN 14181 gerecht wird. In solchen Fällen kann die zuständige Behörde entscheiden, ob das AMS für den Rest seiner vorgesehenen Lebensdauer eingesetzt werden darf. Sicherzustellen ist, dass die Anforderungen der einschlägigen EU-Richtlinien hinsichtlich der Unsicherheiten erfüllt werden. Das bedeutet, dass es zukünftig Sonderlösungen nur in Abstimmung mit der lokalen Behörde und der zugelassenen Messstelle (QAL2) geben kann. Ist hierbei keine Einigung auf eine akzeptable Lösung zu erzielen, droht den Anlagenbetreibern die Notwendigkeit der Neuanschaffung einer nach der DIN EN 15267-3 zertifizierten AMS.

Konsequenzen für Hersteller

Der Hersteller fällt bei der Auswahl seiner Systemkomponenten eine langfristige Entscheidung. Alle zur Eignungsprüfung eingesetzten Systemkomponenten sind im Zertifikat der Produktkonformität (QAL1) gelistet und somit verbindlich. Eine Variation dieser eingesetzten Systemkomponenten zieht je nach Art der Änderung eine eventuelle Einzelabnahme beziehungsweise eine erneute Prüfung nach sich. Umso wichtiger ist es daher, dass Messsysteme nicht nur dem Stand der Technik entsprechen, sondern auch bezahlbar bleiben.

Das Analysensystem MGA 12 trägt diesem Ansatz Rechnung. Es beschränkt sich auf wenige, bewährte Komponenten. Das Analysenmodul ist einfach in Aufbau und Konstruktion und daher leicht und kostengünstig zu warten. Mit dem MGA 12 können gleichzeitig bis zu fünf Gaskomponenten gemessen werden – wahlweise nur infrarotaktive Gase oder kombiniert mit maximal zwei elektrochemischen Messzellen (eignungsgeprüften Messkomponenten: CO, NO, SO2, CO2, O2; weitere Komponenten CH4, H2S).

Das Analysensystems hat die Eignungsprüfung für Anlagen nach TA Luft, 13. und 27. BImSchV gemäß DIN EN 15267-3 erfolgreich durchlaufen. Es kann in Emissionsmesseinrichtungen sowie zur Prozess- und Sicherheitsüberwachung eingesetzt werden. Das Systemwartungsintervall liegt bei drei Monaten, präventive Wartungstätigkeiten beschränken sich dann auf das Wechseln von Verschleißteilen.

Für Betreiber von neu zu installierenden Verbrennungsanlagen oder solchen Anlagen, die in absehbarer Zeit einer Erneuerung ihrer AMS bedürfen, haben die neuen Anforderungen vielfältige Auswirkungen. Eine Abweichung von den gesetzlichen Vorgaben ist wegen der Standardisierung schwierig. Das bedeutet, dass flexible, auf den spezifischen Einsatz angepasste AMS nur noch in begrenztem Maße möglich sein werden.

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