ГОСТ Р ИСО 10396-2006 Выбросы стационарных источников. Отбор проб при автоматическом определении содержания газов
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ
|
НАЦИОНАЛЬНЫЙ |
ГОСТ Р ИСО |
ВЫБРОСЫ СТАЦИОНАРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
Отбор проб при автоматическом определении содержания газов
ISO 10396:1993
Stationary source emissions
- Sampling for the automated determination
of gas concentrations
( IDT )
|
Москва Стандартинформ 2006 |
Предисловие
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г . № 184-ФЗ «О техническом регулировании» , а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0- 2004 «Стандартизация в Российской Федерации . Основные положения»
Сведения о стандарте
1. ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Научно - исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» ( ОАО НИЦ КД ) на основе собственного аутентичного перевода стандарта , указанного в пункте 4
2. ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 457 «Качество воздуха»
3. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 апреля 2006 г . № 70- ст
4. Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 10396:1993 «Выбросы стационарных источников . Отбор проб при автоматическом определении содержания газов » (ISO 10396:1993 « Stationary source emissions - Sampling for the automated determination of gas concentrations » ).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты , сведения о которых приведены в дополнительном приложении В
5. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты» , а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты» . В случае пересмотра ( замены ) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты» . Соответствующая информация , уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
Содержание
1. Область применения 2. Нормативные ссылки 3. Термины и определения 4. Основные положения 5. Условия отбора представительных проб 6. Оборудование 7. Работа системы Приложение А (справочное) Материалы, применяемые для изготовления устройств отбора проб Приложение В (справочное) Сведения о соответствии национальных стандартов Российской Федерации ссылочным международным (региональным) стандартам |
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВЫБРОСЫ СТАЦИОНАРНЫХ ИСТОЧНИКОВ Отбор проб при автоматическом определении содержания газов Stationary source emissions. Sampling for the automated determination of gas concentrations |
Дата введения - 2006 - 08 - 01
1. Область применения
1.1. Общие положения
Настоящий стандарт устанавливает методы и оборудование , которые позволяют проводить представительный , в известной степени , отбор проб для автоматического определения содержания газов в отходящем газовом потоке .
Стандарт применяют при определении содержания кислорода ( О 2 ), диоксида углерода ( СО 2 ), монооксида углерода ( СО ), диоксида серы ( SO 2 ), монооксида азота ( NO ) и диоксида азота ( NO 2 ).
Стандарт не устанавливает требования к измерению скорости потока отходящего газа при определении массового расхода газов .
Для определения массового расхода газов требуется подробное описание методов измерений скорости , хотя об этом кратко упомянуто в стандарте .
1.2. Ограничения
Некоторые процессы горения и ситуации , которые могут ограничить применимость настоящего стандарта . Когда возникают такие условия , требуется принятие компетентного технического решения особенно в следующих случаях :
a ) наличие в потоке отходящего газа коррозионных и высоко химически активных компонентов ;
b ) потоки газов в условиях высокого вакуума , высокого давления и высокой температуры ;
c ) влажные отходящие газы ;
d ) флуктуации скорости , температуры и содержания газов по причине неконтролируемого изменения процесса ;
e ) расслоение газов из - за несмешивания газовых потоков ;
f ) измерения , проводимые с использованием устройств контроля за состоянием окружающей среды ;
q ) низкие уровни содержания определяемых компонентов .
2. Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты :
ИСО 7934:1989 Стационарные источники выбросов - Определение массовой концентрации диоксида серы - Метод с применением перекиси водорода , перхлората бария или торина
ИСО 9096:1992 Выбросы стационарных источников - Определение концентрации и массового расхода твердых частиц в газоходах - Ручной гравиметрический метод
3. Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями :
3.1. конденсируемое вещество ( condensable material ): Влага , накапливаемая в устройстве пробоподготовки .
3.2. коррозионная активность ( corrosiveness ): Свойство ограниченного газового потока воздействовать на устройства для отбора проб или другие подверженные этому воздействию поверхности в условиях отбора проб .
3.3. содержание газообразного вещества ( gaseous concentration ): Масса определяемого газа в единице объема сухого отходящего газа в ограниченном потоке .
Примечание - Содержание газообразного вещества при выражении через объемную долю стандартизуют по отношению к избыточному уровню воздуха ( например , 3 % кислорода ).
3.4. высоко химически активный источник ( highly reactive source ): Ограниченный газовый поток , содержащий неустойчивые компоненты или устройства для удаления загрязнителей воздуха , которые могли бы вступать в реакции с образованием других химических веществ при изменении условий .
Примечание - Неустойчивые компоненты могут образовываться как в ограниченном потоке отходящего газа , так и в устройствах отбора проб и могут быть причиной неустранимых погрешностей при анализе пробы .
3.5. влажный отходящий газ ( wet flue gas ): Газ , который при температуре насыщения или ниже ее может содержать капли влаги .
3.6. нормальные условия ( standard conditions ): Давление - 101,3 кПа и температура - 273 К (0 °С ).
3.7. сохранность пробы ( sample integrity ): Исключение утечек или физических и химических превращений пробы газа между точкой отбора пробы и средством измерений .
4. Основные положения
Представительные пробы газов в газоходе могут быть отобраны экстрактивным и неэкстрактивным методами . При экстрактивном отборе проб газы перед транспортировкой к газоанализатору подвергают подготовке : их очищают от аэрозолей , твердых частиц и других мешающих веществ . При неэкстрактивном отборе проб измерения проводят «на месте» , поэтому отсутствует этап пробоподготовки , за исключением необходимой фильтрации .
4.1. Экстрактивный отбор проб
Экстрактивный отбор проб заключается в :
- отборе пробы ;
- удалении мешающих веществ ;
- поддержании состава газа на исходном уровне при транспортировке через систему отбора проб для последующего анализа соответствующим прибором .
Пример компоновки системы экстрактивного отбора и подготовки проб приведен на рисунке 1.
4.2. Неэкстрактивный отбор проб
При неэкстрактивном отборе пробу газа из потока не отбирают , а ограничиваются диффузионным контактом измерительной ячейки с потоком газа непосредственно в газоходе . Пример схемы неэкстрактивного точечного датчика приведен на рисунке 2 , неэкстрактивного маршрутного датчика - на рисунке 3 .
5. Условия отбора представительных проб
5.1. Характеристика источника выбросов
5.1.1. Представительность определения содержания газообразных компонентов в ограниченных газовых потоках зависит от следующих факторов :
a ) неоднородности потока ( например , изменений концентрации , температуры или скорости газа в поперечном сечении газохода из - за влажности или расслоения газового потока );
b ) утечек газа , натекания воздуха или реакций , постоянно происходящих в газовой фазе ;
с ) случайных погрешностей , связанных с тем , что проба конечна , и с процедурой отбора проб , используемой для получения представительной пробы .
5.1.2. На представительность пробы отходящего газа влияют :
- режим работы источника выбросов ( например , циклический , непрерывный или периодический процесс );
- уровень содержания определяемого компонента газа ;
- размер источника ;
- конфигурация газохода в месте отбора проб .
С учетом особенностей источника выбросов , указанных в 5.1.1, для каждого режима работы должен быть установлен профиль концентрации определяемых компонентов , позволяющий найти наилучшее место отбора пробы .
Для некоторых источников выбросов может быть характерно непостоянство в технологическом процессе ( т . е . циклические изменения ), и , следовательно , любое измерение концентрации , зависящее от времени , может быть менее представительным по отношению к усредненной концентрации , если не учтен весь цикл изменений .
5.1.3. Перед проведением регулярных измерений изучают соответствующие характеристики технологического процесса источника , пробы выбросов которого должны быть отобраны и проанализированы . Перечисленные ниже характеристики не являются исчерпывающими :
a ) режим работы ( циклический , периодический или непрерывный );
b ) состав и интенсивность подачи загрузочного материала ;
c ) состав и интенсивность подачи топлива ;
d ) температура и давление газа при нормальном рабочем режиме ;
e ) эффективность работы устройств контроля загрязнений ;
f ) конфигурация газохода , из которого будут отбирать пробы , могущая влиять на расслоение потока отходящего газа ;
q ) объемный расход газа ;
h ) ожидаемый состав газа и возможные мешающие вещества .
Примечание 1 - Если газоход , из которого отбирают пробы , находится под давлением , вакуумом или при высокой температуре , то следует соблюдать требования безопасности .
5.2. Определение места отбора проб
5.2.1. Обследование места отбора проб
Проводят обследование места отбора проб с целью оценить такие факторы , как :
a ) безопасность персонала ;
b ) местонахождение возмущений потока ;
c ) доступность места отбора проб ;
d ) наличие пространства для размещения устройств отбора проб , приборов и , при необходимости , сооружения рабочих площадок ;
е ) наличие электрической сети , сжатого воздуха , воды , пара и т . д .;
f ) размещение штуцеров для отбора проб .
Примечание - Следует выполнять требования безопасности при работе в зонах , где существует возможность возникновения взрывоопасной и химически опасной атмосферы . Используемое электрооборудование должно соответствовать требованиям безопасности .
5.2.2. Выбор места отбора проб
Необходимо обеспечить , чтобы измеренные концентрации газов были представительными для средних условий ( параметров , характеристик ) внутри газохода или трубы . Требования при экстрактивном отборе газов могут быть не такими жесткими , как при отборе твердых веществ . Место отбора проб выбирают на расстоянии , удаленном от препятствий , которые могут нарушать поток газа в газоходе или трубе . Содержание загрязнителей может изменяться в пределах поперечного сечения газохода . Содержание загрязнителей в различных точках поперечного сечения предварительно проверяют для оценки однородности потока и обнаружения натекания воздуха , расслоения газового потока и т . д . Если изменение концентрации загрязнителя в пределах поперечного сечения по результатам предварительного анализа превышает ± 15 % и место отбора проб невозможно изменить , рекомендуется проводить многоточечный отбор проб .
Многоточечный отбор проб проводят либо перемещением зонда от точки к точке , либо используя зонд с несколькими входами ( ИСО 9096). Обычно из - за диффузии и турбулентного смешивания потоков содержание газообразных загрязнителей во всех местах поперечного сечения газохода одинаково и для определения среднего содержания отбирают пробу только в одной точке в пределах газохода или трубы . Пробу газа отбирают около центра газохода или трубы в точке , отстоящей от ее центра не более чем на 1/3 радиуса . При использовании неэкстрактивных систем получают ( насколько это возможно ) представительную пробу , причем предварительно необходимо гарантировать , что месторасположение прибора является представительным .
5.3. Профиль концентрации , скорости и температуры отходящего газа
Перед регулярным отбором проб необходимо определить пространственные или временные флуктуации концентраций компонентов газа , а также провести предварительное наблюдение за концентрацией , температурой и скоростью газа . Концентрацию , температуру и скорость газа в точках отбора проб измеряют несколько раз для получения их пространственного и временного профилей . Эти исследования проводят , когда предприятие работает в тех же условиях , что будут соблюдены и во время контроля , с целью определить , являются ли место отбора проб подходящим , а условия в газоходе удовлетворительными ( см . 5.1.2).
5.4. Другие факторы
Принцип действия и устройство измерительной системы могут значительно влиять на представительность отобранной пробы относительно содержания определяемого компонента в отходящем газе . Например , выбор места отбора проб в газоходе следует проводить более тщательно при использовании экстрактивной измерительной системы ( точечный метод измерений ) по сравнению с неэкстрактивной системой ( метод просвечивания ). Кроме того , трубки для отбора проб должны быть выполнены из материалов , не обладающих способностью адсорбировать газы , так как это влияет на время отклика измерительного блока . Химическая стойкость материалов - в соответствии с таблицей А .1 ( приложение А ).
Следует позаботиться о сохранении отобранной пробы с помощью правильного подбора оборудования и соответствующих нагрева , осушки , а также контроля за утечками и т . д . На сохранность пробы , кроме того , могут влиять коррозия , синергизм , взаимодействие компонентов , разложение и адсорбция ( см . раздел 6).
6. Оборудование
Материалы , применяемые для изготовления устройств отбора проб , приведены в приложении А .
6.1. Устройства для экстрактивного отбора проб
6.1.1. Фильтр грубой очистки ( первичный фильтр )
Фильтр изготовляют из соответствующего сплава ( такого как специальная нержавеющая сталь ), боросиликатного кварца , керамики или другого подходящего материала . Рекомендуется фильтр , задерживающий частицы размером более 10 мкм . Также может потребоваться фильтр тонкой очистки ( вторичный фильтр ) ( см . 6.1.4). Фильтр может быть размещен за пределами газохода или на конце зонда для отбора проб ( см . 6.1.2). Если фильтр помещают на конце зонда , то может быть установлена отражающая пластина , чтобы предотвратить накопление твердых частиц на фронтальной поверхности фильтра и , как следствие , его закупорку . Следует принимать меры для исключения загрязнения фильтра твердыми частицами , которые могут вступать в реакцию с газами , что приведет к получению ошибочного результата .
6.1.2. Зонд
6.1.2.1. Металлические зонды
Металлические зонды широко используются для отбора проб газов . Выбор металла зависит в основном от физических и химических свойств отбираемой пробы и природы определяемого газа .
Мягкая низкоуглеродистая сталь подвержена коррозии в присутствии газов - окислителей и может быть пористой для водорода . Поэтому при температуре до 1175 К применяют нержавеющую сталь или хромистые стали . При более высоких температурах применяют стали или другие сплавы улучшенного качества . Если во внутренней части зонда происходит конденсация , его нагревают . При отборе проб очень горячих газов применяют охлаждение с помощью воздушной или водяной рубашки .
Примечание 2 - При работе во взрывоопасной атмосфере металлические зонды следует заземлять .
6.1.2.2. Огнеупорные зонды
Огнеупорные зонды ( см . приложение А ) изготовляют из кварцевого стекла , фарфора , муллита или рекристаллизованного оксида алюминия . Эти материалы хрупки и , за исключением кварца , могут деформироваться при высоких температурах , а также растрескиваться при тепловом ударе .
Зонды из боросиликатного стекла выдерживают температуру до 775 К , из кварцевого стекла - до 1300 К . Другие огнеупорные керамические материалы выдерживают и более высокие температуры .
6.1.3. Нагреваемая трубка для отбора проб , подсоединенная к устройству для удаления влаги
Трубку для отбора проб изготовляют из нержавеющей стали или политетрафторэтилена ( ПТФЭ ).
Диаметр трубки для отбора проб должен обеспечивать расход газа ( далее - расход ), достаточный для выработки сигнала датчиками , с учетом ее длины и нагнетательных характеристик используемого насоса ( см . 6.1.5).
Температура трубки для отбора проб должна не менее чем на 15 К превышать температуры точек росы воды и кислот , содержащихся в отобранном газе . Во время отбора проб проводят контроль температуры .
Для уменьшения времени нахождения пробы газа в трубке для отбора проб и сведения к минимуму риска физико - химического превращения пробы поток газа может быть больше потока , необходимого для аналитических блоков ; в этом случае анализируют часть пробы , а избыток газа сбрасывают через байпасный клапан ( см . рисунок 1 ). Для исключения конденсации может понадобиться подогрев трубки для транспортировки проб .
6.1.4. Фильтр тонкой очистки ( вторичный фильтр )
Для удаления оставшихся твердых веществ , что необходимо для защиты насоса ( см . 6.1.5) и газоанализатора , может потребоваться фильтр тонкой очистки . Его располагают непосредственно ниже по потоку от зонда за трубкой для отбора проб ( см . 6.1.3). Рекомендуется использовать фильтр , задерживающий частицы размером более 1 мкм . Приемлемым материалом является ПТФЭ или боросиликатный кварц . Размер фильтра определяют с учетом необходимого потока пробы и данных о расходе на единицу площади , указанных производителем .
Фильтр следует нагревать до температуры , не менее чем на 15 К превышающей температуры точек росы воды и кислот отобранного газа . Фильтр тонкой очистки может быть необогреваемым . В этом случае его размещают непосредственно за устройством , удаляющим ( охлаждающим ) водяной пар .
6.1.5. Насос для отбора проб
Для непрерывного отбора проб из газохода через систему отбора проб используют герметичный насос . Это может быть диафрагменный либо металлический сильфонный насос или насос другого типа . Насос должен быть сделан из коррозионно - стойкого материала .
Мощность насоса должна позволять обеспечивать все газоанализаторы необходимыми потоками , а также обеспечивать избыточный поток (10 % необходимого потока ). Для контроля расхода устанавливают перепускной клапан Клапан продлевает срок службы насоса при его частом использовании при низких расходах . Некоторые серийно выпускаемые модули подготовки проб могут быть укомплектованы насосом , установленным перед охладителем / мембранным осушителем . В таких случаях , при наличии высокой кислотности и влажности газового потока , насос должен работать при температуре , не менее чем на 15 К превышающей температуру точки росы кислоты . При этих условиях предусматривают дополнительное техническое обслуживание .
6.1.6. Удаление паров воды
Для удаления паров воды следует применять либо метод конденсации ( охлаждения ), либо метод осушки ( с помощью мембранного осушителя ), либо их в комбинации . Допустимо использование поглотителя влаги , если он не оказывает влияния на содержание газов , таких как СО . Каждый метод имеет свои преимущества , в связи с этим необходимо отметить следующее :
a ) При применении метода конденсации ( охлаждения ) удаление влаги происходит за пределами нагреваемого блока .
b ) При применении метода осушки ( с помощью мембранного осушителя ) половину трубки с осушителем ( влажный конец ) следует нагревать до температуры , на 15 К превышающей температуру точки росы конденсируемых компонентов газа . При наличии в пробе кислоты необходимо учитывать температуру точки росы кислоты . Количество продувочного воздуха должно соответствовать указанному в инструкции производителя .
с ) Может быть применено разбавление для уменьшения содержания воды до уровня , когда оставшаяся вода не будет оказывать влияния .
Поскольку на рынке существует много возможных систем пробоподготовки , настоящий стандарт не содержит специальных рекомендаций по их размещению .
6.1.7. Трубка для отбора проб , подсоединенная к газоанализатору
Часть трубки для отбора проб , подсоединенная к газоанализатору , должна быть изготовлена из подходящего материала и иметь размер , соответствующий параметрам прибора .
В зависимости от того , какой метод удаления паров воды применен - осушка или разбавление , необходимо осуществлять контроль температуры в месте подачи на вход датчика влажных газов , в других случаях может также потребоваться предотвратить конденсацию выше по потоку относительно холодильника - там , где в систему отбора проб попадают горячие газы .
При регенерации фильтра грубой очистки ( при очистке противотоком ) устанавливают клапан регулирования давления для защиты устройств для отбора проб от повреждения сжатым воздухом . Клапан располагают выше по потоку относительно системы пробоподготовки .
6.1.8. Газовый коллектор
Газовый коллектор должен быть изготовлен из соответствующего материала и иметь отдельный выход для каждого газоанализатора . Его размер должен позволять обеспечивать необходимым потоком газа все приборы , но быть достаточно маленьким , чтобы свести время пребывания в нем газа к минимуму . Отработанные газы должны быть удалены .
6.1.9. Вакуумметр
Для контроля работы насоса для отбора проб на его входе может быть установлен вакуумметр с диапазоном измерений от 0 до 100 кПа ( см . 6.1.5). Вакуумметр позволяет обнаружить закупоривание или протекание фильтра , когда необходима его очистка или замена . Вместо вакуумметра может быть использован расходомер с сигнальным устройством контроля , установленным в газоходе выше по потоку от газоанализатора .
Примечание 3 -Должно быть обеспечено соответствующее давление калибровочного газа 1) для снабжения всех приборов необходимым потоком газа . Поток калибровочного газа должен быть аналогичен потоку , используемому при непрерывном анализе проб . Следует принимать меры для предотвращения повышения давления в газоанализаторах . Избыток газов из коллектора и других устройств должным образом удаляют из рабочей зоны .
6.1.10. Методика разбавления
Разбавление является альтернативой контроля горячего газа или осушки пробы . Техника разбавления пробы ( рисунок 4 ) позволяет :
- снизить концентрации компонентов анализируемого газа до уровня , совместимого с диапазоном измерений аналитического блока ;
- снизить температуру точки росы воды разбавлением пробы сухим газом , чтобы уменьшить риск конденсации в газовых трубках ;
- свести к минимуму влияние некоторых соединений , присутствующих в пробе и удаление которых затруднительно , уменьшением относительных изменений их концентраций ( например , разбавление сухим воздухом , когда изменение содержания кислорода в пробе приводит к искажению результата измерения концентрации другого компонента );
- замедлить физико - химическое превращение пробы понижением скорости реакций при низких температурах и концентрациях .
Коэффициент разбавления следует выбирать в соответствии с целями измерений . Он должен оставаться постоянным , так как частота калибровки 2) аналитического блока зависит , среди прочих факторов , от стабильности коэффициента разбавления .
Примечание 4 - В случае экстрактивного отбора проб с удалением воды результаты измерения концентраций приводят к сухому газу .
Используют различные типы устройств :
- сужающие устройства ( капилляры , акустические насадки , игольчатые клапаны и т . д .);
1) Калибровочный газ ( calibration gas ) в области газового анализа в Российской Федерации принято называть градуировочным газом [ или поверочной газовой смесью ( ПГС )].
2 ) Калибровку в Российской Федерации в данном случае принято называть градуировкой .
- расходомеры по объему или массе ;
- регуляторы давления и ( или ) потока ;
- возможно , устройства , предназначенные для введения поправок , позволяющих учитывать влияние физических свойств пробы на коэффициент разбавления .
Для каждого конкретного случая выбирают газ - разбавитель с учетом его свойств и чистоты . Важно , чтобы анализируемый газ не присутствовал в газе - разбавителе , а газ - разбавитель не взаимодействовал с определяемыми компонентами .
Большие значения коэффициентов разбавления могут привести к очень низким концентрациям определяемых компонентов и за счет адсорбции к появлению существенных погрешностей результатов измерений . Для исключения этого явления необходим подбор соответствующих материалов .
6.2. Устройства для неэкстрактивного отбора проб
6.2.1. Точечные датчики
Точечные датчики для неэкстрактивного отбора проб , расположенные на конце зонда ( см . 6.2.1.2), помещают в газовый поток внутри газохода . Газ контролируют в одной точке или на коротком участке ( менее 10 см ) в зависимости от принципа измерений . Точечные датчики должны содержать устройства , описание которых приведено в 6.2.1.1 - 6.2.1.7. Пример схемы точечного датчика для неэкстрактивного отбора проб приведен на рисунке 2 .
6.2.1.1. Приемопередающий блок
Устройство , которое распознает отклик измерительной ячейки ( см . 6.2.1.3) и генерирует электрический сигнал , соответствующий концентрации определяемого газа .
6.2.1.2 . Зонд
Опора измерительной ячейки , протянутая от приемопередающего устройства ( см . 6.2.1.1). Зонды точечных датчиков для неэкстрактивного отбора проб должны соответствовать требованиям 6.1.2.1.
6.2.1.3. Измерительная ячейка
Камера или полость на конце зонда ( 6.2.1.2), расположенная в потоке отходящего газа , с помощью которой получают электрооптический или химический отклик на концентрацию определяемого газа .
6.2.1.4. Фильтр для защиты зонда
Пористая керамическая или спеченная металлическая трубка или сетка , которая сводит к минимуму мешающее влияние твердых частиц на процесс измерения .
6.2.1.5. Держатель зонда
Фланец , установленный в точке отбора проб , используемый для соединения приемопередающего блока ( 6.2.1.1) и зонда ( 6.2.1.2).
6.2.1.6. Трубка для подачи калибровочного газа
Трубка , через которую подается калибровочный , сравнительный или нулевой газ 1) в измерительную ячейку ( 6.2.1.3) для калибровки прибора .
6.2.1.7. Защитный кожух ( необязательно )
Кожух , защищающий приемопередающий блок от влияния окружающей среды .
6.2.2. Маршрутные датчики
С помощью маршрутных датчиков для неэкстрактивного отбора проб отходящий газ в газоходе отбирают по линии , пересекающей основную часть диаметра сечения газохода в месте отбора проб ( см . рисунок 3 ). Маршрутные датчики включают в себя устройства , указанные в 6.2.2.1 - 6.2.2.7. Пример схемы маршрутного датчика для неэкстрактивного отбора проб приведен на рисунке 3 .
6.2.2.1. Излучатель
Устройство измерительной системы , которое содержит источник оптического излучения и соответствующие электрооптические элементы . Излучение от источника проецируется через отходящий газ на приемник ( см . 6.2.2.2), расположенный на противоположной стороне газохода .
6.2.2.2. Приемник
Устройство измерительной системы , которое содержит детектор и соответствующие электрооптические элементы . Детектор улавливает излучение , поступающее от излучателя ( 6.2.2.1), и генерирует сигнал , соответствующий содержанию определяемого компонента .
1) В Российской Федерации в качестве сравнительного , а в некоторых случаях и градуировочного газа используют ПГС , выпускаемые в баллонах и имеющие статус государственных стандартных образцов состава .
В других конструкциях приемопередающий блок может быть заменен уголковым отражателем . Уголковый отражатель направляет пучок лучей обратно на приемник , детектор которого реагирует на отраженный свет .
6.2.2.3. Защитные окна
Окна или линзы между отходящим газом и электрооптическими блоками , используемые для предотвращения проникновения газа в электрооптические блоки .
6.2.2.4. Нагнетатель продувочного воздуха
Устройство , которое обдувает чистым воздухом защитные окна для уменьшения осаждения на них частиц .
6.2.2.5. Труба для настройки или калибровки ( необязательно )
Труба , используемая для юстировки электрооптических блоков и / или для проведения калибровки . Маршрутный датчик находится в режиме калибровки , если труба заполнена воздухом и закрыта для доступа отходящих газов .
6.2.2.6. Антивибрационная система ( необязательно , не изображена на рисунке 3 ) Система , изолирующая излучатель ( см . 6.2.2.1) и приемник ( см . 6.2.2.2) от вибраций газохода .
6.2.2.7. Внутренняя ячейка для калибровки
Ячейка , предназначенная для ввода газов в целях калибровки маршрутного датчика .
Примечание 5 - Некоторые измерительные системы не позволяют проводить отбор проб во всем поперечном сечении газохода , поэтому требуется обеспечивать максимальную представительность , как в случае экстрактивного отбора проб .
7. Работа системы
7.1. Контроль утечек
Для контроля утечек следует отсоединить трубку для отбора проб от зонда , заглушить ее и с помощью насоса , подсоединенного к трубке через перепускной клапан , понизить в ней давление до 50 кПа . Наличие утечек не допускается . При наличии капель жидкости и аэрозолей выполняют регулярные проверки с использованием сравнительных газов , подаваемых на вход зонда для отбора проб и газоанализатора .
7.2. Калибровка , функционирование и настройка
При экстрактивном отборе проб необходимо проводить калибровку газоанализатора , включая линию отбора проб . Для этого требуется место ввода штуцера для подачи калибровочного газа . Необходимо предусматривать две точки для подачи калибровочного газа , одна из которых должна находиться как можно ближе к месту отбора проб , а другая - на входе в газоанализатор ( см . рисунок 1 ).
При неэкстрактивном отборе проб измерительные системы также калибруют с использованием калибровочных газов . Для калибровки маршрутных датчиков может потребоваться внутренняя ячейка для калибровки .
Калибровка экстрактивных и неэкстрактивных систем отбора проб по усмотрению пользователя ( несмотря на высокую стоимость ) может быть выполнена экстрактивными стандартными лабораторными методами ( мокрой химии ).
Нулевой и калибровочный газы вводят без избыточного давления как можно ближе к точке отбора проб . В качестве нулевого газа может быть использован азот .
Для настройки газоанализатора вводят нулевой газ , а затем калибровочный газ ( с концентрацией от 70 % до 80 % верхнего значения диапазона измерений ). Эту операцию повторяют один или два раза .
Для проверки всего диапазона измерений газоанализатора с линейной градуировочной характеристикой используют четыре калибровочных газа с равномерно распределенными концентрациями ( приблизительно 20 %, 40 %, 60 % и 80 % верхнего значения диапазона измерений ). Калибровочный газ , используемый при установке , может быть постепенно разбавлен . В случае нелинейной градуировочной характеристики требуется проводить калибровку не менее чем по 10 точкам диапазона измерений .
Градуировочная характеристика газоанализаторов может быть проверена при подаче калибровочного газа напрямую на вход газоанализатора . Настройку газоанализатора проверяют регулярно , например еженедельно ( период необслуживаемой работы ). Градуировочную характеристику газоанализатора проверяют через большие интервалы времени ( например , ежегодно ) или после ремонта .
7.3. Сохранность пробы
Особого внимания требует сохранение целостности отобранной пробы путем правильного выбора устройств системы отбора проб , а также соответствующего нагрева , осушки , контроля и т . п . На сохранность пробы также могут влиять коррозия , синергизм , взаимодействие компонентов пробы , разложение и абсорбция / адсорбция .
7.4. Техническое обслуживание систем отбора проб
Техническое обслуживание системы отбора проб состоит из выполнения следующих операций :
- проверки соблюдения требований безопасности в соответствии с инструкциями ;
- проверки работы предохранительных устройств ;
- замены использованных компонентов блока очистки ( фильтр , осушитель и т . д .);
- регулирования рабочих параметров ;
- проверки водо -, энергоснабжения , наличия градуировочных газов .
Техническое обслуживание линии отбора проб проводят регулярно в соответствии с инструкцией по эксплуатации .
1 - отклоняющая пластина ; 2 - фильтр грубой очистки ; 3 - держатель ; 4 - зонд ; 5 - штуцер ; 6 - крышка ; 7 - манометр ; 8 - трубка для подачи нулевого и калибровочного газов ; 9 - обогреваемая трубка для отбора проб ; 10 - датчик температуры ( температура трубки для отбора проб ); 11 - датчик температуры ( температура нагревателя ); 12 - фильтр тонкой очистки ; 13 - нагреватель ; 14 - охладитель ; 15 - трубка для слива конденсата ; 16 - вакуумметр ; 17 - перепускной клапан ; 18 - насос ; 19 - трубка для отбора проб ( нагревание необязательно ); 20 - коллектор ; 21 - трубки для подачи газа к газоанализаторам ; 22 - расходомер ; 23 - трубка для сброса избытка газа
Рисунок 1 - Пример компоновки системы экстрактивного отбора и подготовки проб
1 - измерительная ячейка; 2 - фильтр для защиты измерительной ячейки; 3 - зонд; 4 - газоход или труба; 5 - трубка для подачи калибровочного газа; 6 - блок регистрации данных; 7 - защитный кожух; 8 - приемопередающий блок; 9 - крепление зонда
Рисунок 2 - Пример схемы неэкстрактивного точечного датчика
1 - источник излучения ; 2 - излучатель ; 3 - внутренняя калибровочная ячейка ; 4 - приемник ; 5 - защитное окно ; 6 - детектор ; 7 - электронный модуль ; 8 - блок регистрации данных ; 9 - газоход или труба ; 10 - труба для настройки или калибровки ; 11 - нагнетатель продувочного воздуха ; 12 - трубка для подачи калибровочного газа
Рисунок 3 - Пример схемы неэкстрактивного маршрутного датчика
1 - область пониженного давления зонда ; Q 2 - расход разбавляемого газа / пробы ( Q 2 ); 2 - расход разбавленной пробы ( Q 1 + Q 2 ); 3 - расход газа - разбавителя / воздуха ( Q 1 ); 4 - продувка калибровочным газом / воздухом
Коэффициент разбавления =
Исходная концентрация отходящего газа источника = × результат измерения .
Рисунок 4 - Схема зонда для разбавления газа
Приложение А
(справочное)
Материалы, применяемые для изготовления устройств отбора
проб
А .1 Устройства системы отбора проб
Правильный выбор материалов для изготовления устройств отбора проб ( далее - материалы ) является важной частью проектирования устройств . Применяемые материалы должны соответствовать следующим требованиям :
a ) иметь высокую химическую стойкость и выдерживать воздействие агрессивных компонентов пробы ;
b ) не взаимодействовать с компонентами отходящих газов ( вступать в химические реакции , абсорбировать , адсорбировать );
c ) быть термостойкими при использовании в газоходе или около него .
Требования следует рассматривать с учетом стоимости материалов .
А .2 Химическая стойкость
Агрессивными компонентами отходящих газов контролируемых источников являются диоксид азота ( NO 2 ), диоксид серы ( SO 2 ), разбавленная азотная кислота ( HNO 3 ), сернистая кислота ( H 2 SO 3 ), разбавленная или концентрированная серная кислота ( H 2 SO 4 ) [ влажный триоксид серы ( SO 3 ) или кислотный туман ]. Сведения о химической стойкости различных материалов к этим компонентам , отобранные из 8 - 12 литературных источников , приведены в таблице А .1. Все материалы оценивали при комнатной температуре , при более высоких температурах их стойкость может значительно уменьшиться .
Нержавеющая сталь марки Carpenter 20 SS 1) является самой стойкой в ряду материалов : алюминий , стали марок 304 SS 1) , 316 SS 1) и Carpenter 20 SS . Стекло и ПТФЭ ( тефлон 2) ) очень стойки ко всем компонентам проб . Поливинилхлорид ( ПВХ ) и тигон 2) являются несколько менее стойкими ко всем компонентам , за исключением концентрированной азотной кислоты ( HNO 3 ), присутствие которой не ожидается на входе в систему отбора проб . ПВХ и тигон , в основном , являются коррозионно - стойкими , но при определенных условиях они могут вступать в реакцию с коррозийными компонентами . Для измерения низких концентраций NO 2 и SO 2 во влажных пробах рекомендуется применять стекло и ПТФЭ . Полиэтилен и полипропилен имеют очень близкую химическую стойкость и пригодны для использования там , где они не контактируют с концентрированной азотной кислотой ( например , кислотный туман на предприятиях по производству серной кислоты ). Нейлон представляет собой материал , имеющий ограниченное применение в системах отбора проб , в то время как мнения специалистов относительно характеристик витона 2 ', полученных во время испытаний его стойкости , расходятся .
Таблица А .1 - Химическая стойкость различных материалов
Материал |
Агрессивный компонент |
||||||
Сухой SO2 |
Сухой NO2 |
Разбавленная HNO 3 |
Разбавленная H 2 SO 3 |
Разбавленная H 2 SO 4 |
Концентрированная1) HNO 3 |
Концентрированная H 2 SO 4 |
|
Нержавеющая сталь 304 SS |
S (наблюдалась некоторая точечная коррозия) |
S |
S |
Q |
и |
S |
и |
Нержавеющая сталь 316 SS |
S |
S |
S(<0,051)2) |
S |
S или Q(<0,508) |
S (<0,508) |
и (>1,27) |
Нержавеющая сталь Carpenter 20 SS |
S |
S |
S |
S |
S или Q |
S |
S |
Алюминий |
S |
- |
S(0,127-0,508) |
S(0,127-0,508) |
Q (0,508-1,27) |
U (>1,27) |
U(>1,27) |
Стекло |
S |
S |
S(<0,127) |
- |
S(<0,127) |
S(>0,127) |
S(>0,127) |
Тефлон |
S |
S |
S |
S |
S |
S |
S |
ПВХ |
S |
S |
S |
S |
Q |
U |
S или Q |
Тигон |
S |
S |
S или Q |
S |
S |
Q или U |
S или Q |
Полиэтилен |
S |
S |
S или Q |
S |
S |
U |
Q или U |
Полипропилен |
S |
S |
S |
S |
S |
U |
Q или U |
Нейлон |
- |
S |
S |
U |
U |
U |
U |
Витон |
S-U |
S |
S |
S |
S |
S-U |
S - U |
Оценка химической стойкости материалов: S - удовлетворительно; Q - сомнительно; U - неудовлетворительно. Рекомендации: для коррозионно-активных сухого SO 2 и сухого NO 2 можно использовать тефлон. 1 ) При отборе проб исключено присутствие HNO 3 высокой концентрации. 2 ) Цифры в круглых скобках показывают скорость коррозии в миллиметрах в год. |
1) В Российской Федерации достаточно известными и распространенными аналогами приведенных в стандарте марок сталей являются : для 304 SS - 08 Х 18 Н 10, для 316 SS - 08 Х 17 Н 13 М 2 Т , для Carpenter 20 SS - ЭИ -943; ЭП -518 ( по ГОСТ Р 5632 - 72).
2) Тефлон , тигон и витон - примеры подходящих в данном случае коммерческих продуктов . Приведены для удобства пользования . Но это не значит , что данные продукты пользуются поддержкой ИСО .
Приложение В
(справочное)
Сведения о соответствии национальных стандартов Российской
Федерации ссылочным международным (региональным) стандартам
Обозначение ссылочного международного стандарта |
Обозначение и наименование соответствующего национального стандарта |
ИСО 7934:1989 |
* |
ИСО 9096:1992 |
* |
* Соответствующий национальный стандарт отсутствует. До его утверждения рекомендуется использовать перевод на русский язык данного международного стандарта. Перевод данного международного стандарта находится в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов. |
Ключевые слова: качество воздуха, выбросы стационарных источников, экстрактивный и неэкстрактивный отбор проб, газоанализатор, калибровка |