Chloranalyse in Ersatzbrennstoffen (EBS)
Die Qualitätskontrolle von Ersatzbrennstoffen erfolgt mit dem Prozessmessgerät uniSPEC1.9MPL-24V. Mittels prozessgesteuerter NIR-Messtechnik erfolgt ein Monitoring des EBS-Materials (Fluff). Die Ermittlung der Stückmassenverteilung wird unter Anwendung statistischer Methoden realisiert. Die prozentualen Massengehalte werden über die spezifischen Gewichte der Materialtypen bei Kenntnis der Gesamtmasse berechnet. Die Ausgabe der stofflichen Zusammensetzung des EBS-Mengenstroms erfolgt in Masseprozent. Die Identifikation der im Massestrom enthaltenen Materialsorten ist Grundlage für die Bewertung des Chlorgehaltes, der Feuchtigkeit sowie des Heizwertes.
Chloranalyse
Die statistische Bewertung des Chlorgehalts im EBS-Mengenstrom erfordert für die aussagensichere Bestimmung eine entsprechend große Probenmenge. Über die Ermittlung der Stückmassenverteilung und die Berechnung der prozentualen Gewichtsanteile der unterschiedlichen Materialsorten kann auf den prozentualen Anteil von PVC/PVDC, bezogen auf die Gesamtmenge, geschlossen werden. Für diese beiden Materialsorten wird ein durchschnittlicher Chlorgehalt angesetzt. Das Verfahren kann für Materialströme mit unterschiedlicher stofflicher Zusammensetzung angewendet werden.
Vergleich von Röntgenfloureszenz-Analyse (RFA) - und NIR-Messverfahren für die Chloranalyse
| RFA Labormessungen | NIR-Inlinemessungen | |
| Chlorwertanalyse | direkt | indirekt |
| Analysezeit | Zwischen Analyt-Entnahme und Bereitstellung des Analyseergebnisses liegen mehrere Tage | Analyseergebnis liegt sofort vor |
| Analysemenge | Aus heterogenen festen EBS-Stoffgemengen ist eine vollständige repräsentative Probennahme nicht realisierbar, da mit vertretbarem Aufwand und unter Betrachtung der Wirtschaftlichkeit nur Stichpunktentnahmen von wenigen Kilogramm im groben Raster möglich sind. Die analysierten Materialmengen betragen ca. 50 – 150 ‰ der Gesamtmasse. Damit ist keine statistische Sicherheit für die Bestimmung des Gesamtchlorgehalts gegeben. | Bei durchschnittlich 15 cm Materialschichtdicke auf dem Transportband werden in Abhängigkeit von der Materialkörnung mit dem NIR-Inlineverfahren ca. 7 – 12 % der Gesamtmasse kontinuierlich vermessen. Für diese Menge kann der Chlorgehalt, resultierend aus PVC- und PVDC-Verunreinigungen, relativ genau bestimmt und anschließend auf die Gesamtmasse bezogen werden. |
| Beispiel | Geht man von einer EBS-Liefercharge von 25 Tonnen aus, entspricht das einer analysierten Materialmenge von rund 10 – 40 kg. | Geht man von einer EBS-Liefercharge von 25 Tonnen aus, entspricht das einer analysierten Materialmenge von rund 1750 – 3000 kg. |
Feuchtigkeitsanalyse
Die Analyse der im EBS-Materialstrom enthaltenen Feuchtigkeit erfolgt für Papier, Holz und die identifizierten Kunststoff-Verbunde. Die in den unipolaren Kunststoffen eingelagerte Feuchtigkeit ist so gering, dass sie vernachlässigt werden kann. Der Wassergehalt der polaren Kunststoffe wird bei der Feuchtebestimmung mit berücksichtigt. Der Analysewert wird in Masseprozent ausgegeben.
Heizwertbestimmung
Für jeden zu identifizierenden Materialtyp sind im NIR-Messsystem statistische Heizwerte hinterlegt. Sie werden mit den ermittelten prozentualen Massegehalten der unterschiedlichen Materialsorten verrechnet. Der Gesamtheizwert wird in MJ/kg ermittelt und an die übergeordnete Steuereinheit übergeben. Voraussetzung für die Berechnung des Heizwertes ist die Kenntnis über das Gesamtgewicht des analysierten Materialstroms.
Technische Daten
| Messverfahren | Nahinfrarot, Identifizierung und Analyse im Monitoring-Verfahren, Scannen der Materialoberfläche und Anwendung statistischer Methoden |
| Aufgabematerial | EBS-Stoffströme (keine Agglomerat-Pellets) |
| Förderbandbreite | 800 mm – 2800 mm |
| Materialgröße | > 20 mm |
| Bandgeschwindigkeit | Max. 3 m/s |
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■ Analyse von Chlorgehalt, Feuchtigkeit und Heizwert in EBS-Materialströmen (PDF)
Analytische Bewertung von Granulaten und Agglomeraten
Bestimmung der Materialzusammensetzung
Das NIR-Messgerät uniSPEC1.9QC ist eine kleine, automatisch arbeitende Bandanlage, die mit einer bildgebenden NIR Hyperspektralkamera gekoppelt ist. Auf dieser Anlage können Kunststoffgranulate (≥3 mm Körnung) spektral identifiziert und die prozentuale Sortenverteilung statistisch ausgewertet und protokolliert werden. Dieses System ist zur Stichprobenkontrolle im Herstellungsverfahren geeignet und kann zur Identifikation von Kunststoffgranulaten aller Art eingesetzt werden.
Funktionsweise
Das Erkennungssystem besteht aus einer optischen Einheit, die von einer Elektronikeinheit (Hyperspektralkamera KUSTA1.9MSI) gesteuert wird. Diese Komponenten befinden sich zusammen mit der Bandsteuerung im abgeschlossenen und belüfteten Unterbau der Bandanlage. Über dem Transportband ist eine PMAmsi Beleuchtungseinheit angebracht. Die gesamte Steuerung der Anlage erfolgt über einen 19“ Touchscreen. Für Bedieneingaben stehen eine virtuelle Tastatur sowie eine virtuelle Maus zur Verfügung. Die Zuführung des Materialstroms auf das Transportband erfolgt über einen Aufgabetrichter mit Vibrationszuführblech. Das Material durchläuft auf dem Transportband die Messzeile, wird vermessen und am Bandende in einem herausnehmbaren Behälter aufgefangen. Die prozentuale Verteilung der identifizierten Materialtypen wird über das Display ausgegeben, als Protokolldatei archiviert und wenn gewünscht, an eine Prozesssteuerung weitergeleitet.
Aufgabematerial
Identifiziert werden alle nicht-schwarzen Kunststoffgranulate und Agglomerate ab 3 mm Korngröße. Der im Materialstrom enthaltene schwarze Anteil Granulat wird als „black“ prozentual zur Gesamtmasse bewertet. Folgende Kunststoffe können innerhalb eines Materialdurchlaufs identifiziert werden:
| Kunststoffe | PP, PE, PVC, PET, PS, EPS, ABS, PC, PA, PUR, PBT, POM, PMMA |
| Blends | PC + ABS, PVC + ABS, PPE + SB, PC + PBT |
| Flammhemmende Zusätze | ABS + TBBPA, ABS + TBBAep, PS + TBBPA, PS + TBBAep |
| Sammelfraktion ohne Identifikation | Schwarze Kunststoffe |
Identifikations-Fehlerquote
| Granulat | 0,7 % - 1 % Identifikationsfehler bezogen auf den Gesamt-Materialstrom |
| Agglomerat | 0,7 % - 1 % Identifikationsfehler bezogen auf den Gesamt-Materialstrom; 2 % - 4 % Bewertungsunsicherheit durch die Inhomogenität |