Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13887-1:2023 Nhiên liệu sinh học rắn - Xác định hàm lượng ẩm - Phần 1

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 13887-1:2023

ISO 18134-1:2022

NHIÊN LIỆU SINH HỌC RẮN - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ẨM - PHẦN 1: PHƯƠNG PHÁP CHUẨN

Solid biofuels - Determination of moisture content - Part 1: Reference method

Lời nói đầu

TCVN 13887-1:2023 hoàn toàn tương đương với ISO 18134-1:2022.

TCVN 13887-1:2023 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC238 Nhiên liệu sinh học rắn biên soạn, Viện Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 13887 (ISO 18134), Nhiên liệu sinh học rắn - Xác định hàm lượng ẩm, gồm các tiêu chuẩn sau:

- TCVN 13887-1:2023 (ISO 18134-1:2022), Phần 1: Phương pháp chuẩn;

- TCVN 13887-2:2023 (ISO 18134-2:2017), Phần 2: Tổng hàm lượng ẩm - Phương pháp đơn giản;

- TCVN 13887-3:2023 (ISO 18134-3:2023), Phần 3: Hàm lượng ẩm trong mẫu phân tích chung.

NHIÊN LIỆU SINH HỌC RẮN - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ẨM - PHẦN 1: PHƯƠNG PHÁP CHUẨN

Solid biofuels - Determination of moisture content - Part 1: Reference method

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này đưa ra phương pháp xác định hàm lượng ẩm của mẫu thử nhiên liệu sinh học rắn bằng tủ sấy và có thể sử dụng khi cần xác định hàm lượng ẩm có độ chính xác cao. Phương pháp này áp dụng cho tất cả nhiên liệu sinh học rắn. Hàm lượng ẩm của nhiên liệu sinh học rắn (khi nhận mẫu) luôn được báo cáo dựa vào tổng khối lượng mẫu thử (ở trạng thái ẩm).

CHÚ THÍCH  Vật liệu sinh khối có thể chứa một lượng nhỏ hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) mà có thể bay hơi khi xác định hàm lượng ẩm bằng tủ sấy (xem Thư mục tài liệu tham khảo [1] và [2]). Sự bay hơi các hợp chất VOC là tương đối nhỏ so với hàm lượng ẩm xác định được theo phương pháp này và không được tính đến trong tiêu chuẩn này.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây là cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 13884 (ISO 14780 with Amd 1) Nhiên liệu sinh học rắn - Chuẩn bị mẫu

ISO 16559 Solid biofuels - Terminology, definitions and descriptions (Nhiên liệu sinh học rắn - Thuật ngữ, định nghĩa và mô tả).

ISO 18135 Solid biofuels - Sampling (Nhiên liệu sinh học rắn - Lấy mẫu).

ISO 21945 Solid biofuels - Simplified sampling method for small scale applications (Nhiên liệu sinh học rắn - Phương pháp lấy mẫu đơn giản dành cho ứng dụng quy mô nhỏ).

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này, sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa nêu trong ISO 16559.

4  Nguyên tắc

Phần mẫu thử của nhiên liệu sinh học rắn được sấy ở nhiệt độ 105 °C ở môi trường khí quyển cho đến khi đạt được khối lượng không đổi. Phần trăm ẩm được tính từ sự hao hụt khối lượng phần mẫu thử, bao gồm quy trình hiệu chỉnh do tái hút ẩm.

5  Thiết bị, dụng cụ

5.1  Tủ sấy, có khả năng kiểm soát nhiệt độ trong khoảng (105 ± 2) °C và sự luân chuyển không khí diễn ra từ ba lần đến năm lần trong một giờ. Tốc độ không khí đủ để hạt của phần mẫu thử không bị văng ra khỏi khay.

Điều quan trọng là tủ sấy duy trì được nhiệt độ phù hợp trong toàn bộ buồng sấy. Sự chênh lệch nhiệt độ đồng đều tất cả vị trí trong buồng.

5.2  Đĩa và khay, vật liệu không bị ăn mòn, chịu được nhiệt và có các kích thước đủ để toàn bộ phần mẫu thử có thể trải đều thành lớp mỏng, phẳng. Bề mặt khay có khả năng giảm thiểu sự hấp phụ hoặc hấp thụ (bề mặt rất sạch và phẳng).

5.3  Cân, có khả năng đọc chính xác đến 0,1 g.

6  Chuẩn bị mẫu

6.1  Giản lược mẫu

Mẫu thử để xác định hàm lượng ẩm thu được tuân theo ISO 18135 hoặc ISO 21945 và phải bảo quản trong phòng thí nghiệm trong bình hoặc túi kín khí được bịt kín. Phần mẫu thử được chuẩn bị theo TCVN 13884 (ISO 14780) sao cho tất cả các hạt đều có ít nhất một kích thước nhỏ hơn 31,5 mm.

CẢNH BÁO  Nhiên liệu sinh học rắn dễ dàng tăng hoặc giảm ẩm đến độ ẩm môi trường khi độ ẩm mẫu và độ ẩm xung quanh không cân bằng. Mẫu ướt giảm ẩm trong môi trường khô và mẫu khô tăng ẩm trong môi trường ướt. Ngoài ra, quá trình nghiền thường sinh ra nhiệt và sự luân chuyển không khí dẫn đến mất ẩm. Nếu vật liệu nhiên liệu sinh học yêu cầu xử lý và/hoặc giảm cỡ, điều quan trọng là việc chuẩn bị mẫu phải tiến hành để giữ được lượng ẩm trong mẫu ở mức lớn nhất có thể. Để ngăn việc giảm ẩm trong quá trình giảm cỡ hạt, mẫu có hàm lượng ẩm cao phải được sấy sơ bộ theo TCVN 13884 (ISO 14780).

6.2  Mẫu thử sấy sơ bộ

Trong suốt quá trình chuẩn bị, mẫu thử có thể được sấy sơ bộ [xem TCVN 13884 (ISO 14780)], trong trường hợp này, hàm lượng ẩm của mẫu gốc ở trạng thái ướt được tính theo công thức (2) trong 8.3.

6.3  Khối lượng phần mẫu thử

Khối lượng phần mẫu thử tối thiểu là 300 g.

CHÚ THÍCH  Đối với nhiên liệu sinh học rắn loại hạt mịn (ví dụ mùn cưa và bột nhiên liệu) phần mẫu thử có thể giảm xuống 100 g.

7  Cách tiến hành

7.1  Xử lý phần mẫu thử

Cân khay trống đã được sấy khô, sạch chính xác đến 0,1 g.

Nếu nhìn thấy sự ngưng tụ ẩm trên các bề mặt bên trong bao bì, thì lắc bao bì để vật liệu hấp thụ lại lượng ẩm đó trước khi lấy ra khỏi bao bì. Chuyển phần mẫu thử từ bao bì (bình chứa hoặc túi) sang khay trống đã sấy khô, sạch và trải đều vật liệu thành lớp mỏng,

Trong trường hợp mẫu có cỡ hạt nhỏ hơn [ví dụ mùn cưa, viên nén, hạt ô-liu (olive stones) hoặc dăm gỗ mịn], khuyến nghị rằng lớp mẫu mỏng và không quá 1 g vật liệu trên 1 cm² diện tích bề mặt.

7.2  Cân phần mẫu thử và hiệu chỉnh sự tái hút ẩm của khay

Cân khay với phần mẫu thử chính xác đến 0,1 g trước khi gia nhiệt.

Cân một khay trống, sạch như quy định trong 7.1 (khay chuẩn) chính xác đến 0,1 g trước khi gia nhiệt.

CHÚ THÍCH 1  Khay chuẩn được đưa vào theo quy trình nhằm mục đích hiệu chỉnh sự tái hút ẩm. Khối lượng khay khi vẫn còn nóng nhỏ hơn khối lượng khay khi nguội do sự tái hút ẩm. Mức độ ảnh hưởng của sự tái hút ẩm phụ thuộc vào kích cỡ và khối lượng khay.

Sau đó, đặt khay có chứa phần mẫu thử cùng với khay chuẩn vào trong tủ sấy đã điều chỉnh đến nhiệt độ (105 ± 2) °C. Gia nhiệt các khay cho đến khí đạt được khối lượng không đổi. Khối lượng được coi là không đổi khi chênh lệch giữa hai lần cân liên tiếp, sau khoảng thời gian gia nhiệt là 60 min, không vượt quá giá trị tuyệt đối là 0,2 % khối lượng. Thời gian sấy cần thiết phụ thuộc vào cỡ hạt của vật liệu, sự luân chuyển không khí trong tủ và chiều dày của lớp vật liệu.

Lấy hai khay từ tủ ra và cân từng khay trong khi vẫn còn nóng chính xác đến 0,1 g trong khoảng từ 10 s đến 15 s để tránh hấp thụ ẩm. Dùng vật liệu cách nhiệt đặt trên đĩa cân để tránh tiếp xúc trực tiếp với khay đang nóng.

CHÚ THÍCH 2  Thời gian sấy cần thiết có thể được xác định trong thử nghiệm sơ bộ trên loại nhiên liệu tương tự với cỡ hạt có thể so sánh được.

Không để tủ sấy bị quá tải. Cho phép môi trường khí quyển và ẩm lưu thông tự do giữa khoảng không bên trên các khay và giữa các khay.

Để ngăn sự hao hụt không cần thiết của các hợp chất dễ bay hơi, thời gian sấy thường không quá 24 h.

Phép xác định hàm lượng ẩm được tiến hành hai lần.

8  Tính toán

8.1  Tổng quan

Hàm lượng ẩm được tính ở trạng thái ướt theo công thức (1) được mô tả trong 8.2. Việc xác định hàm lượng ẩm đối với mẫu thử sấy sơ bộ được mô tả trong 8.3. Kết quả phải được báo cáo ở trạng thái ướt và báo cáo theo Điều 10.

8.2  Hàm lượng ẩm ở trạng thái ướt

Hàm lượng ẩm M_ar của phần mẫu thử khi nhận mẫu, biểu thị bằng phần trăm theo khối lượng, theo công thức (1):

trong đó

m₁  là khối lượng khay trống dùng để phần mẫu thử, tính bằng g;

m₂  là khối lượng khay và phần mẫu thử trước khi sấy (cân ở nhiệt độ phòng), tính bằng g;

m₃  là khối lượng khay và phần mẫu thử sau khi sấy (cân khi vẫn còn nóng), tính bằng g;

m₄  là khối lượng khay chuẩn trước khi sấy (cân ở nhiệt độ phòng), tính bằng g;

m₅  là khối lượng khay chuẩn sau khi sấy (cân khi vẫn còn nóng), tính bằng g.

Kết quả phải được tính đến hai chữ số thập phân và giá trị trung bình của hai kết quả xác định hàm lượng ẩm phải được làm tròn chính xác đến 0,1 % để báo cáo.

8.3  Hàm lượng ẩm đối với vật liệu sấy sơ bộ

Nếu mẫu thử được sấy sơ bộ trước khi xác định ẩm (theo 6.2), hàm lượng ẩm ở trạng thái ướt M_ar tính bằng phần trăm theo khối lượng, theo công thức (2):

trong đó

M_p  là hao hụt ẩm trước khi sấy, tính bằng phần trăm theo khối lượng so với khối lượng mẫu thử gốc;

M_r  là lượng ẩm còn lại trong mẫu thử sau khi sấy sơ bộ theo quy trình này, tính bằng phần trăm theo khối lượng.

9  Các đặc trưng tính năng

Vì các loại nhiên liệu sinh học rắn nêu trong tiêu chuẩn này có tính chất không giống nhau, nên không thể đưa ra một báo cáo độ chụm (độ lặp lại và độ tái lập) đối với phương pháp thử này.

10  Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm ít nhất các thông tin sau:

a) nhận diện phòng thí nghiệm thực hiện thử nghiệm;

b) ngày thử nghiệm;

c) nhận diện sản phẩm (hoặc mẫu) thử;

d) viện dẫn tiêu chuẩn này;

e) kết quả thử nghiệm ở trạng thái ướt;

f) bất kỳ đặc điểm bất thường nào được ghi nhận trong quá trình xác định có thể ảnh hưởng đến kết quả;

g) bất kỳ sai khác nào so với tiêu chuẩn này hoặc như một tùy chọn.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] Samuelsson, R., Burvall, J., Jirjis, R. Comparison of different methods for the determination of moisture content in biomass. Biomass bioenergy. 2006, 30, 929 - 934.

[2] Samuelsson, R., Nilsson, C., Burvall, J., Sampling and GC-MS as a method for analysis of volatile organic compounds (VOC) emitted during oven drying of biomass material. Biomass bioenergy. 2006, 30, 923 - 928.