Voor een verbrandingsproces is altijd een brandstof en zuurstof nodig. In de praktijk is een verbranding echter nooit volmaakt en ontstaan er ook andere stoffen tijdens de verbranding, zoals koolmonoxide (CO), waterstof (H2), stikstofmonoxide (NO) en stikstofdioxide (NO2).
Om het verbrandingsproces zo optimaal mogelijk af te stellen en zo min mogelijk ongewenste stoffen te produceren, is een goede rookgasanalyse noodzakelijk. Daarbij worden de concentraties van de diverse gassen gemeten.
De elektrochemische sensor
In rookgasanalysers en gasdetectie-instrumenten gebruikt men vaak elektrochemische sensoren. Deze zijn relatief klein en bevatten chemische bestanddelen die een heel kleine elektrische stroom genereren als ze in contact komen met een bepaald gas. Stofdeeltjes, roet en vocht kunnen een nadelige invloed hebben op de chemische bestanddelen van de sensor. Daardoor wordt er vrijwel altijd gebruik gemaakt van filters.
Elektrochemische sensoren zijn ook gevoelig voor temperatuur. Om die reden moet de temperatuur voortdurend worden gemeten, waarbij de meetwaarden overeenkomstig worden gecompenseerd. Extreme temperaturen of grote temperatuurwisselingen dienen te worden voorkomen. Doordat de chemische stoffen reageren met het bedoelde gas, verouderen de sensoren en dienen deze periodiek te worden vervangen.
Er zijn cv-ketels die direct op de hoeveelheid zuurstof moeten worden afgesteld.”
Zuurstof en kooldioxide
Een belangrijke maatstaf voor het afstellen van een verbrandingsproces is de hoeveelheid kooldioxide in de rookgassen. Dit berekent men uit de hoeveelheid zuurstof in de rookgassen, in combinatie met de gebruikte brandstof. Er zijn echter ook cv-ketels die direct op de hoeveelheid zuurstof moeten worden afgesteld.
Zuurstof is nauwkeurig te meten met een elektrochemische sensor, maar daar kleeft een nadeel aan. Omdat de omgevingslucht van het instrument bijna 21% zuurstof bevat, staat de sensor voortdurend aan zuurstof bloot waardoor deze veroudert. Daarom hebben zuurstofsensoren een beperkte levensduur die niet helemaal afhankelijk is van de mate van gebruik. Er zijn daarnaast grote verschillen in het type zuurstofsensoren dat wordt toegepast, waarbij de beste tot wel 7 jaar mee kunnen gaan en de goedkoopste typen met moeite 1 jaar halen.
Koolmonoxide
Koolmonoxide (CO) is een ongewenst bijproduct van een verbranding, omdat het bijzonder giftig is. De Gasketelwet is zelfs in het leven geroepen om het aantal koolmonoxidevergiftigingen terug te brengen door het niveau van ketelonderhoud te verhogen. Deze wet vereist een nauwkeurige CO-meting. Het gas is goed te meten met een elektrochemische sensor. Omdat koolmonoxide niet van nature in de omgevingslucht voorkomt, veroudert de sensor vrijwel uitsluitend door gebruik tijdens metingen.
Een nadeel van deze sensoren is echter dat ze niet alleen gevoelig zijn voor koolmonoxide, maar ook voor waterstof (kruisgevoeligheid), wat ook een bijproduct is bij verbranding. Om een nauwkeurige meting te kunnen doen van de concentratie koolmonoxide dient men de meetwaarde te compenseren met de aanwezige concentratie waterstof.
Dit is precies wat gebeurt in een waterstof-gecompenseerde CO-sensor. De hoeveelheid koolmonoxide wordt gemeten, waar ook een bepaalde hoeveelheid waterstof bij zit. De hoeveelheid waterstof wordt apart gemeten en vervolgens van de koolmonoxidemeting afgetrokken, waardoor een zuivere meetwaarde van de koolmonoxideconcentratie overblijft.
Andere gassen
Bij grotere gasketels, verbrandingsmotoren en industriële verbrandingsprocessen kunnen andere gassen en rol gaan spelen, zoals stikstofoxiden en zwaveloxiden. Hiervoor zijn rookgasanalysers beschikbaar die elektrochemische sensoren bevatten voor deze specifieke gassen.
Gasketelwet
De Gasketelwet schrijft voor dat een rookgasanalyser dient te voldoen aan de EN50379 deel 2, waarin het vereiste meetbereik en de nauwkeurigheid van de sensoren precies wordt gespecificeerd. Een koolmonoxidesensor zonder waterstofcompensatie kan niet voldoen aan de voorgeschreven nauwkeurigheid, waardoor het gebruik van waterstofcompensatie altijd noodzakelijk is.
Onderhoud
Eerder werd al melding gemaakt van de gevoeligheid van elektrochemische sensoren voor temperatuur, vocht en vaste deeltjes. BLAUWE LIJN rookgasanalysers zijn om die reden altijd voorzien van een uitstekende condensafscheider, die de gecondenseerde waterdamp uit de rookgassen opvangt en er daarmee voor zorgt dat deze de sensoren niet kan bereiken. Leeg de condensafscheider wel handmatig na elke meting.
De condensafscheider is gecombineerd met een stoffilter die roetdeeltjes opvangt en tevens een PTFE-filter. De laatste sluit af als deze met vloeibaar water in aanraking komt en vormt daarmee een extra veiligheid voor de sensoren. Ook de filters dienen tijdig vervangen te worden als deze vervuild raken. Om extreme temperaturen te voorkomen is het advies om de rookgasanalyser niet in je bedrijfsauto te laten liggen als er kans is op nachtvorst of op hete zomerse dagen.
Kalibratie
Een elektrochemische sensor dient altijd te worden gekalibreerd na vervanging. Het is daarom niet mogelijk om zelf een sensor te vervangen en daarna een nauwkeurige meting uit te voeren. Het advies is om de rookgasanalyser jaarlijks op te sturen voor onderhoud en kalibratie, waarbij men o.a. de filters vervangt en de staat van veroudering van de verschillende elektrochemische sensoren meet en deze indien nodig ook vervangt. Na kalibratie kan je de nauwkeurigheid van de metingen aantonen met een geldig kalibratiecertificaat. Dit laatste is tevens een vereiste in de Gasketelwet.
Dit artikel is gesponsord door Euro-Index.
