Programm für Ringversuche

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Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie
Dezernat I3 – Luftreinhaltung, Emissionen
Bearbeiter: I3-Co
Version: 11.01.2016
Merkblatt
für Ringversuchsteilnehmer
Ablauf der Ringversuche zur Ermittlung von
Staub und Staubinhaltsstoffen
sowie gasförmigen Emissionskomponenten
an der Emissionssimulationsanlage (ESA)
1. Veranstaltungsort*
Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie
Dezernat I3 – Luftreinhaltung, Emissionen
Ludwig-Mond-Str. 33
34121 Kassel
E-Mail: [email protected]
Tel.: 0561-2000-137
Fax: 0561-2000-225
2. Ansprechpartner
Dr. Jens Cordes
(Labor- und Ringversuchsleiter)
E-Mail: [email protected]
Tel.: 0561-2000-141
Dr. Dominik Wildanger
(Dezernatsleiter)
E-Mail: [email protected]
Tel.: 0561-2000-111
3. Teilnehmer
Die Emissionsringversuche wurden konzipiert für Stellen nach § 29b im Sinne des § 26
Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG), sowie für Antragsteller im Bekanntgabeverfahren nach BImSchG. Andere Messinstitute, Hersteller von Geräten, interessierte Betriebsmessstellen etc. können aber selbstverständlich auch am Ringversuch teilnehmen.
Es können maximal 8 Stellen gleichzeitig an einem Ringversuch teilnehmen, pro Stelle können ohne vorherige Absprache mit dem Veranstalter nicht mehr als 2 Personen teilnehmen.
Die Messplätze für die Ringversuchsdurchführung befinden sich im 1. sowie im 3. Stock des Dienstgebäudes (Raum
130 und 373). Ein Fahrstuhl für den Gerätetransport steht nicht zur Verfügung.
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4. Aufgabenstellung
Gegenstand des Staubringversuchs ist die Ermittlung der Massenkonzentration partikelförmiger Abgasbestandteile an der ESA sowie die Bestimmung von Staubinhaltsstoffen
(Schwermetalle) nach vorheriger Ermittlung der Abgasrandbedingungen. Gegenstand des
Gasringversuchs sind die anorganischen Komponenten Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffoxide (NO/NO2, anzugeben als NO2) und die organischen Komponenten Formaldehyd, Ethylbenzol, Toluol, o-, m-, p-Xylol (Summe) sowie Propan nach vorheriger Ermittlung der Abgasrandbedingungen.
4.1
Betriebszustand der ESA während des Ringversuches
Die Anlage wird mit geheizter, gefilterter (Partikelabscheidefilter EU 7) Außenluft betrieben. Es ist ein Betrieb im mittleren Leistungsbereich (zwischen 2000 und 6500 m³/h) vorgesehen.
4.2
Messebenen der ESA und Lage der Messstelle
Die Messebenen befinden sich im 1. und im 3. Stockwerk des Dienstgebäudes des HLNUG
(Raum 130 und 371), etwa 5,0 bzw. 12,5 m über Erdgleiche, und am Ende einer ca. 6,5 bzw.
14 m langen lotrechten Anströmstrecke. Zur Durchführung des Ringversuches sind auf den
Messebenen Messöffnungen in folgender Größe (nach DIN ISO 228) und Anzahl vorhanden:
Stockwerk
3“-Innengewinde (G3)
2“-Innengewinde (G2)
1. Stock
8
5
3. Stock
6
7
Die verwendeten Probenahmesonden sollen auf den Durchmesser der Anlage von 400 mm
abgestimmt sein. Während der Ringversuchsdurchführung wird die Anlage mit einer Abgasgeschwindigkeit von > 4 m/s betrieben. Sollten während der Ringversuchsdurchführung
in Messwagen fest eingebaute automatisch arbeitende Messeinrichtungen betrieben werden, wird von der Messstelle bis zum Messwagen eine Messgasleitung mit einer Länge von
ca. 50 m benötigt.
5. Durchführung der Messungen
6.1 Ermittlung der Randbedingungen
Vor Beginn des Ringversuches sind folgende Randbedingungen zu erfassen:

Auswahl normkonformer Messpunkte

Ermittlung des Geschwindigkeitsprofiles im Querschnitt an zwei Messachsen

Luftdruck in Höhe der Messebene

Temperatur im Messkanal

Wasserdampfanteil (Feuchte im Messkanal)

Berechnung des Volumenstromes
Die Abgasrandbedingungen sind von den Teilnehmern des Ringversuches an jedem Versuchstag zu überprüfen bzw. neu zu bestimmen, die Messergebnisse sind im Rahmen der
Ergebnismitteilung einzureichen.
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Staubinhaltsstoffen sowie gasförmigen Emissionskomponenten an der Emissionssimulationsanlage (ESA)
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Durchführung der Probenahme: Staub
 Jeder Teilnehmer hat die Ermittlung der Staubkonzentration durch isokinetische Entnahme eines staubbeladenen Teilvolumens gemäß DIN EN 13284-1, April 2002 „Ermittlung der Staubmassenkonzentration bei geringen Staubkonzentrationen“ (ggf. in
Verbindung mit Richtlinie VDI 2066, Blatt 1, November 2006 „Messen von Partikeln,
Staubmessung in strömenden Gasen, gravimetrische Bestimmung der Staubbeladung“)
durchzuführen. Soll ein anderes Probenahmeverfahren eingesetzt werden, muss der
Teilnehmer zunächst die Gleichwertigkeit dieses Verfahrens gemäß DIN EN 14793, Dezember 2014 „Emissionen aus stationären Quellen - Nachweis der Gleichwertigkeit eines
Alternativverfahrens mit einem Referenzverfahren“ nachweisen.
 Jeder Teilnehmer braucht eine vollständige Messausrüstung zur Bestimmung von kleinen Staubmengen und zur Ermittlung der Randbedingungen. Alle eingesetzten Geräte
müssen Eigentum der Teilnehmenden Messstelle sein und den Angaben der DIN EN
13284-1, April 2002 bzw. VDI Richtlinie 2066, Blatt 1, November 2006 entsprechen.
 Die Dauer der Einzelmessungen beträgt 30 Minuten, wobei nach 15 Minuten eine Unterbrechung zum Achsenwechsel stattfindet.
 Es sind 10 Einzelmessungen (je drei Messungen bei drei verschiedenen Konzentrationsstufen sowie eine Einführungsmessung ohne Staubdosierung) durchzuführen.
 Die Probenahme findet für alle Teilnehmer zeitgleich statt.
 Es werden Konzentrationen innerhalb der folgenden Bereiche angeboten:
Stufe 1
1 bis 4 mg/m3
Stufe 2
4 bis 7 mg/m3
Stufe 3
7 bis 12 mg/m3
(Diese Angaben sind nur als Anhaltspunkte zu verstehen)
 Die gravimetrische Bestimmung der Staubbeladung der Filter erfolgt normgerecht im
Laboratorium der teilnehmenden Messstelle.
 Die analytische Untersuchung der Staubinhaltsstoffe erfolgt im Laboratorium der teilnehmenden Messstelle mit den einschlägigen Einrichtungen (AAS, ICP, etc.) gemäß DIN
EN 14385, Mai 2004 bzw. VDI 2268, Blatt 1-4. Zu bestimmen sind die Konzentrationen
der folgenden Elemente (in jeder Probe):

Cadmium

Cobalt

Chrom

Kupfer

Nickel

Blei
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Durchführung der Probenahme: Gas
 Die Probenahmen finden für alle Teilnehmer gleichzeitig statt. Dabei werden die folgenden Komponenten mit Hilfe der folgenden Messverfahren ermittelt:
Nr.
Komponente
Art der Ermittlung
Einzusetzendes
Messverfahren
Konzentrationsbereich [mg/m³]
1
SO2
diskontinuierlich
DIN EN 14791
20 bis 150
2
SO2†
kontinuierlich
Mit einem eignungsgeprüften Messgerät
20 bis 150
3
NOx als NO2
kontinuierlich
DIN EN 14792
60 bis 450
4
Toluol
diskontinuierlich
DIN EN 13649
5
Ethylbenzol
diskontinuierlich
DIN EN 13649
6
o-, m-, p-Xylol‡
diskontinuierlich
DIN EN 13649
7
Formaldehyd
diskontinuierlich
VDI 3862 Blatt 2, 3 oder 4
4 bis 40
8
Gesamt-C§
kontinuierlich
DIN EN 12619
4 bis 100
9
Gesamt-C**
kontinuierlich
DIN EN 12619
5 bis 100
4 bis 100 (Summe der
Komponenten 4-6)
 Die Probenahmedauer bzw. Integrationszeit beträgt generell 30 Minuten. Kommen
ausschließlich kontinuierliche Messverfahren zum Einsatz, so kann die Dauer der Messung auf 15 Minuten verkürzt werden.
 Zu jeder Komponente werden 9 Messungen, die sich auf drei Konzentrationsstufen verteilen, durchgeführt. Zusätzlich wird an jedem Ringversuchstag eine Messung ohne Dosierung zur Bestimmung von Blindwerten angeboten.
 Die analytische Auswertung von diskontinuierlichen Probenahmen (Schwefeldioxid,
Formaldehyd, Ethylbenzol, Toluol und o-, m-, p-Xylol) muss im Labor des Teilnehmers
erfolgen. Jeder Austausch von Ergebnissen mit anderen Teilnehmern ist unzulässig,
ebenso die Vergabe der Analysen im Unterauftrag an ein anderes Unternehmen.
 Das HLNUG bietet eine Überprüfung der Prüfgase der Teilnehmer durch Vergleich mit
dem Primärstandard des HLNUG an. Dieses Angebot ist beschränkt auf eine Prüfgasflasche pro Komponente und Teilnehmer. Die Überprüfung wird mit Standards folgender
Zusammensetzung durchgeführt:


SO2 in N2
NO in N2
 C3H8 in synthetischer Luft
Für weitere Informationen lesen Sie bitte das “Merkblatt für Ringversuchsteilnehmer –
Prüfgasuntersuchung“.
 Zusätzlich zu den durch Probenahme zu ermittelnden Massenkonzentrationen ist die
analytische Bestimmung eines Standards, bestehend aus Ethylbenzol, Toluol und
Xylolen, Teil des Ringversuches. Dazu erhalten die Teilnehmer am letzten Tag eine entsprechende Probe zur Analyse
Nicht mehr Bestandteil des Ringversuches, falls nach Aktualisierung der Richtlinie VDI 4220 für die Kompetenzfeststellung nicht mehr erforderlich.
‡ Die einzelnen Xylolisomere werden als Summe bestimmt.
§ Es ist der Gesamt-C Messwert einer Mischung aus Ethylbenzol, Toluol, Xylolen und Propan zu bestimmen.
** Es ist der Gesamt-C Messwert einer reinen Propandosierung zu bestimmen.
†
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Belegung der Messebenen und Messöffnungen
Die Belegung der Messebenen und Messöffnungen wird vom Personal des HLNUG vor Ort
festgelegt.
6. Ergebnisabgabe
Alle Messergebnisse sind bezogen auf Normzustand, trocken (273.15 K, 1013.25 hPa), anzugeben.
Die Ergebnisse des Staubringversuchs und des Gasringversuchs werden getrennt eingereicht und ausgewertet.
Für beide Ringversuche werden die Ergebnisse per E-Mail an folgende Adresse übermittelt:
[email protected]
dazu sind die Messwerte in Excel-Dateien einzutragen, welche auf der HLNUG-Website unter:
http://www.hlnug.de/?id=6499
heruntergeladen werden können.
Bitte beachten Sie die unterschiedlichen Abgabefristen für die zwei Ringversuche.
Jeder Teilnehmer kann nur ein Ergebnis pro Messung und Komponente einreichen. Jeder
Austausch von Ergebnissen mit anderen Teilnehmern ist unzulässig, ebenso die Vergabe der
Analysen im Unterauftrag an ein anderes Unternehmen.
Die Mitteilung der Ergebnisse an die Ringversuchsteilnehmer erfolgt in Form einer Gesamtübersicht bis spätestens 6 Wochen nach Ablauf der Abgabefrist für die Ergebnisse der Teilnehmer.
6.1
Staubringversuch
Staubkonzentrationen müssen in mg/m³ und Schwermetallkonzentrationen in µg/m³ angegeben werden. Alle Werte sind mit einer Nachkommastelle anzugeben.
Rundungen sind gemäß DIN 1333 „Zahlenangaben“ vorzunehmen.
Die Ergebnisse des Staubringversuchs müssen bis spätestens sechs Wochen nach dem
letzten Tag des Staubringversuchs an das HLNUG übermittelt worden sein. Erfolgt innerhalb dieses Zeitraumes keine Ergebnisübermittlung, wird der Ringversuch automatisch als
„nicht bestanden“ gewertet.
6.2
Gasringversuch
Alle Ergebnisse von Messungen an der ESA sind in mg/m³ anzugeben. Die Ergebnisse für
die Komponenten 1, 2, 3, 8 und 9 sind mit einer, die Ergebnisse für die anderen Komponenten mit zwei Nachkommastellen anzugeben.
Die Analysenergebnisse des ETX-Referenzstandards sind in µg/ml mit zwei Nachkommastellen anzugeben. Wie auch bei der Probenahme ist die Konzentration der Xylole als Summe der drei Isomere anzugeben.
Die Ergebnisse des Gasringversuchs müssen bis spätestens vier Wochen nach dem letzten
Tag des Gasringversuchs an das HLNUG übermittelt worden sein. Erfolgt innerhalb dieses
Zeitraumes keine Ergebnisübermittlung, wird der Ringversuch automatisch als „nicht bestanden“ gewertet.
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7. Bewertung der Ergebnisse
7.1
Komponenten mit Probenahme
Die Auswertung des Ringversuchs erfolgt in Anlehnung an das z-Score Verfahren. Dazu
werden bei allen Komponenten mit Probenahme für den i-ten Messwert der j-ten Konzentrationsstufe der k-ten Komponente
ein z-Score-Wert
ermittelt:
Hierbei ist
der Schätzwert für den wahren Wert (Sollwert) der entsprechenden Dosierung und
die zugehörige Präzisionsvorgabe. Der Schätzwert für den wahren Wert wird
aus den Messdaten der Dosieranlage sowie dem Volumenstrom hergeleitet.
Für die Interpretation der ermittelten z-Score-Werte gilt folgendes Schema:
Ergebnis zufriedenstellend
Ergebnis fraglich
Ergebnis unzureichend
Generell sollte bei jedem Ergebnis, das mit einem z-Score von mehr als zwei bewertet wurde, eine Ursachenforschung betrieben werden.
Im nächsten Schritt werden die Beträge der z-Scores der Ergebnisse einer Konzentrationsstufe (in der Regel = 3) einer Komponente gemittelt:
und jeder Konzentrationsstufe in Abhängigkeit von diesem mittleren z-Score eine Klassenzahl
nach folgenden Schema zugeordnet:
Im nächsten Schritt wird für jede Komponente k die Summe der Klassenzahlen
drei Konzentrationsstufen gebildet:
über die
Für jede Komponente müssen mindestens sechs Messwerte eingereicht worden sein, andernfalls gilt die Komponente als nicht erfolgreich bestimmt.
Die Ermittlung des Gesamtergebnisses sowohl der einzelnen Komponenten, als auch der
Ringversuchsteilnahme insgesamt ist für den Staub- und den Gasringversuch unterschiedlich.
7.2
Staubringversuch
Eine Komponente wurde dann erfolgreich bestimmt, wenn die zugehörige Summe der Klassenzahlen ≤ 5 ist. Stehen in begründeten Einzelfällen nur die Ergebnisse für zwei Konzentrationsstufen für eine Auswertung zur Verfügung, so wird die Bestimmung dann als erfolgMerkblatt für Ringversuchsteilnehmer – Ablauf der Ringversuche zur Ermittlung von Staub und
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reich bewertet, wenn die Summe der Klassenzahlen ≤ 4 ist und die Summe der z-Scores
maximal 5,2 beträgt.
Der Ringversuch gilt im Gesamtergebnis als erfolgreich bestanden, wenn die Komponente
Gesamtstaub und zusätzlich mindestens 5 der 6 Schwermetall-Komponenten erfolgreich
bestimmt wurden.
7.3
Gasringversuch
Eine Komponente wurde dann erfolgreich bestimmt, wenn die zugehörige Summe der Klassenzahlen ≤ 6 ist. Stehen in begründeten Einzelfällen nur die Ergebnisse für zwei Konzentrationsstufen für eine Auswertung zur Verfügung, so wird die Bestimmung dann als erfolgreich bewertet, wenn die Summe der Klassenzahlen ≤ 4 ist.
Der Ringversuch gilt im Gesamtergebnis als erfolgreich bestanden, wenn alle ergebnisrelevanten Komponenten (Nr. 1-8, siehe Seite 4) erfolgreich bestimmt wurden.
Für den analytischen Teil des Ringversuchs (bei dem keine Probenahme stattfindet) werden z-Scores nach dem oben beschriebenen Verfahren berechnet. Eine der Komponenten
des ETX-Standards wurde erfolgreich bestimmt, wenn
gilt. Für ein erfolgreiches Abschneiden im analytischen Teil müssen alle 3 Komponenten erfolgreich bestimmt werden.
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Zeitablauf des Ringversuches
Staubringversuch (1. Tag)
(Montag)
Es empfiehlt sich ggf. eine Anreise am Vortag (Sonntag).
09:00 – 11:00
Anreise und Aufbau der Messgeräte für Staubmessungen
Abgabe der Prüfgase in Raum 126/127 (Bereiten Sie bitte Kopien der Zertifikate vor und versehen diese und die Prüfgasflaschen mit Aufklebern,
wie im Merkblatt „Prüfgasuntersuchung“ beschrieben.)
11:00††
Begrüßung und Einführung in die Thematik (Raum 258)
11:30 – 12:30
1. OG: Mittagspause
3. OG: Messung der Randbedingungen
12:30 – 13:30
1. OG: Messung der Randbedingungen
3. OG: Mittagspause
13:30 – 17:00
Ermittlung der Staubbeladung durch isokinetische Entnahme eines staubbeladenen Teilvolumens gemäß DIN EN 13284-1 bzw. Richtlinie VDI 2066,
Bl. 1.
Folgender Ablauf ist vorgesehen:
††

eine Einführungsmessung (30 min)

drei Messungen gemäß obiger Richtlinie (je 30 min)
Teilnehmer, die bis zu diesem Zeitpunkt nicht erschienen sind, werden vom Ringversuch ausgeschlossen.
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Staubringversuch (2. Tag)
(Dienstag)
07:30 – 08:15
1. OG: Vorbereitung
3. OG: Messung/Kontrolle der Randbedingungen
08:15 – 09:00
1. OG: Messung/Kontrolle der Randbedingungen
3. OG: Vorbereitung
09:00 – 12:00
Ermittlung der Staubbeladung durch isokinetische Entnahme eines staubbeladenen Teilvolumens gemäß DIN EN 13284-1 bzw. Richtlinie VDI 2066,
Bl. 1.
Folgender Ablauf ist vorgesehen:

vier Messungen gemäß obiger Richtlinie (je 30 min)
12:00 – 12:45
Mittagspause
12:45 – 14:15
Ermittlung der Staubbeladung durch isokinetische Entnahme eines staubbeladenen Teilvolumens gemäß DIN EN 13284-1 bzw. Richtlinie VDI 2066,
Bl. 1.
Folgender Ablauf ist vorgesehen:
14:15 – 17:00

zwei Messungen gemäß obiger Richtlinie (je 30 min)

Abbau der Messeinrichtungen
Umbau auf Gasmessungen für den folgenden Tag (Formaldehyd diskontinuierlich)
Ggf. Abholen der Prüfgase in Raum 126/127
Ende des Staubringversuchs: Abschlussbesprechung für Messstellen,
die nur am Staubringversuch teilnehmen (Raum 258).
Für Messstellen, die nur am Gasringversuch teilnehmen:
Bis 15:00
Anreise und Aufbau der Messgeräte für die Bestimmung der Randbedingungen sowie für die diskontinuierliche Probenahme von Formaldehyd.
Abgabe der Prüfgase in Raum 126/127 (Dazu bereiten Sie bitte Kopien der
Zertifikate vor und versehen diese und die Prüfgasflaschen mit Aufklebern,
wie im Merkblatt „Prüfgasuntersuchung“ beschrieben.)
15:00 – 15:30
Begrüßung und Einführung in die Thematik (Raum 258)
15:30 – 17:00
Vorbereitungen für die Messungen am folgenden Tag
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Gasringversuch (1. Tag)
(Mittwoch)
Hinweis:
Teilnehmer, die nur am Gasringversuch teilnehmen, müssen am Vortag
anreisen (siehe Dienstag).
07:30 – 08:00
1. OG: Messung der Randbedingungen
3. OG: Vorbereitung
08:00 – 08:30
1. OG: Vorbereitung
3. OG: Messung der Randbedingungen
08:30 – 12:15
Ermittlung der Massenkonzentrationen von Formaldehyd mit diskontinuierlich arbeitenden Referenzverfahren VDI 3862, Bl. 2 oder 3 (DNPHVerfahren) oder VDI 3862, Bl. 4 (AHMT-Verfahren)
Folgender Ablauf ist vorgesehen:

eine Einführungsmessung (30 min)

vier Messungen gemäß obiger Richtlinie (je 30 min)
12:15 – 13:00
Mittagspause
13:00 – 16:45
Ermittlung der Massenkonzentrationen von Formaldehyd mit diskontinuierlich arbeitenden Referenzverfahren VDI 3862, Bl. 2 oder 3 (DNPHVerfahren) oder VDI 3862, Bl. 4 (AHMT-Verfahren)
Folgender Ablauf ist vorgesehen:

16:45 – 17:30
fünf Messungen gemäß obiger Richtlinie (je 30 min)
Umbau auf Gasmessungen für den folgenden Tag (Propan, ETX und SO2
diskontinuierlich)
Ggf. Abholen der Prüfgase in Raum 126/127
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Gasringversuch (2. Tag)
(Donnerstag)
07:30 – 08:00
1. OG: Vorbereitung
3. OG: Messung/Kontrolle der Randbedingungen
08:00 – 08:30
1. OG: Messung/Kontrolle der Randbedingungen
3. OG: Vorbereitung
08:30 – 12:15
Diskontinuierliche Ermittlung der Massenkonzentrationen von SO2 gemäß
DIN EN 14791. Zeitgleiche diskontinuierliche Ermittlung der Massenkonzentrationen von Toluol, Ethylbenzol, und o-, m-, p-Xylol gemäß DIN EN
13649 und kontinuierliche Ermittlung der Massenkonzentration von Gesamt-C gemäß DIN EN 12619 mit kontinuierlich arbeitender eignungsgeprüfter Messeinrichtung.
Folgender Ablauf ist vorgesehen:

eine Einführungsmessung (30 min)

vier Messungen (je 30 min)
12:15 – 13:00
Mittagspause
13:00 – 16:45
Diskontinuierliche Ermittlung der Massenkonzentrationen von SO2 gemäß
DIN EN 14791. Zeitgleiche diskontinuierliche Ermittlung der Massenkonzentrationen von Toluol, Ethylbenzol, und o-, m-, p-Xylol gemäß DIN EN
13649 und kontinuierliche Ermittlung der Massenkonzentration von Gesamt-C gemäß DIN EN 12619 mit kontinuierlich arbeitender eignungsgeprüfter Messeinrichtung.
Folgender Ablauf ist vorgesehen:

16:45 – 17:30
fünf Messungen (je 30 min)
Umbau auf Gasmessungen für den folgenden Tag (Propan, NOx und SO2
kontinuierlich)
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Gasringversuch (3. Tag)
(Freitag)
07:30 – 08:15
1. OG: Messung/Kontrolle der Randbedingungen
3. OG: Vorbereitung
08:15 – 09:00
1. OG: Vorbereitung
3. OG: Messung/Kontrolle der Randbedingungen
09:00 – 13:00
Kontinuierliche Ermittlung der Massenkonzentrationen von
SO2, NOx und Propan (als Gesamt-C) gemäß DIN EN 14792
(NOx) und DIN EN 12619 (Gesamt-C) mit kontinuierlich arbeitenden eignungsgeprüften Messeinrichtungen.
Folgender Ablauf ist vorgesehen:
12:30 – 13:00

Nullgasmessungen

eine Einführungsmessung (15 min)

neun Messungen (je 15 min)
Abschlussbesprechung (Raum 258)
(Anwesenheit einer Person pro Teilnehmer erforderlich)
Ab 13:00
Abbau der Messgeräte, Abreise der Teilnehmer.
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