Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6503-1:1999 ISO 11042-1:1996 Tuốc bin khí - Sự phát tán khí thải - Phần 1: Đo và đánh giá

TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

TCVN 6503 - 1 : 1999

ISO 11042 - 1 : 1996

TUỐC BIN KHÍ - SỰ PHÁT TÁN KHÍ THẢI - PHẦN 1 : ĐO VÀ ĐÁNH GIÁ
Gas turbines - Exhaust gas emission - Part 1 : Measurement and evaluation

Lời nói đầu

TCVN 6503 - 1 : 1999 hoàn toàn tương đương với ISO 11042 - 1 : 1996.

TCVN 6503 - 1 : 1999 do Ban kỹ thuật TCVN/TC 146 - Chất lượng không khí biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường ban hành.

TUỐC BIN KHÍ - SỰ PHÁT TÁN KHÍ THẢI - PHẦN 1 : ĐO VÀ ĐÁNH GIÁ

Gas turbines - Exhaust gas emission - Part 1 : Measurement and evaluation

1 Phạm vi

Tiêu chuẩn này thiết lập các phương pháp dùng để đo và đánh giá sự phát tán của các khí thải từ tuốc bin khí và định nghĩa các thuật ngữ về phát tán thích hợp. Tiêu chuẩn đưa ra những yêu cầu về môi trường thử và thiết bị cũng nhưchất lượng của các phép đo và hiệu chỉnh các dữ liệu đo được. Điều này cho phép phán định thống nhất về sự phát thải. Mối quan hệ giữa các dạng khác nhau để thể hiện sự phát thải cũng được đưa ra.

Các thành phần được đo theo tiêu chuẩn này cần được xác định bằng sự thoả thuận giữa các bên liên quan.

Tiêu chuẩn này có thể được áp dụng cho tất cả các tuốc bin khí sản ra cơ năng và/hoặc là được dùng dạng truyền động phát điện năng ngoại trừ việc áp dụng trong máy bay. Đối với các công việc lắp đặt bao gồm cả hệ thống thu hồi nhiệt của khí thải, thì những định nghĩa trong tiêu chuẩn này có thể được dùng làm nền tảng.

Tiêu chuẩn này có thể được áp dụng cho các tuốc bin khí dùng chu trình hở. Tiêu chuẩn cũng có thể được áp dụng nhưlà cơ sở cho các tuốc bin khí sử dụng chu trình bán kín và những tuốc bin khí đã được lắp đặt những máy nén khí không có pitông hoặc với những nguồn nhiệt đặc biệt.

Tiêu chuẩn này có thể được dùng nhưmột phương pháp kiểm tra nghiệm thu đối với sự phát tán khí thải của các tuốc bin khí .

2 Tiêu chuẩn trích dẫn

ISO 2314: 1989, Tuốc bin khí - Kiểm tra nghiệm thu. ISO 2533: 1975, Không khí tiêu chuẩn.

ISO 5063: 1978, Lò đốt phun dầu kiểu đơn khối - Thử nghiệm.

ISO 6141: 1984, Phân tích khí - Các hỗn hợp khí chuẩn - Chứng chỉ của việc điều chế hỗn hợp.

3 Định nghĩa Vì mục đích của tiêu chuẩn này, áp dụng các định nghĩa sau đây:

3.1 Chất phát tán: Các thành phần thâm nhập vào môi trường cùng với khí thải.Trong tiêu chuẩn này, chất phát tán bao gồm các chất sau:

Các nitơ oxit                                        NO_x, tổng của NO và NO₂ tính theo NO₂

Nitơ dioxit                                           NO₂

Cacbon monoxit                                  CO

Cacbon dioxit                                      CO₂

Các lưu huỳnh oxit                               SO_x, tổng của SO₂ và SO₃ tính theo SO₂

Những hợp chất hữu cơ bay hơi          VOCs, UHCs trừ CH₄ và C₂H₆ nhưng tính theo CH₄

Amoniac                                              NH₃

Khói                                                    Khí được đo bằng phương pháp Bacherach theo ISO 5063

Hạt rắn                                                Tất cả hạt rắn sinh ra trong quá trình cháy

3.2 Độ đúng: Sự gần với các giá trị mà một phép đo tiếp cận với giá trị thực được thiết lập một cách độc lập.

3.3 Khí hiệu chuẩn: Hỗn hợp khí chuẩn có độ đúng cao dùng để lắp đặt hiệu chỉnh và định kỳ kiểm tra lại các thiết bị.

3.4 Nồng độ: Phần thể tích ϕi của thành phần quan tâm trong hỗn hợp khí được tính theo phần trăm thể tích [%; (V/V)] hoặc phần triệu (ppm).

3.5 Sự cản trở: Sự đáp trả của thiết bị do có sự có mặt của một khí hoặc hơi ngoài loại khí hoặc hơi cần phải đo.

3.6 Tính tuyến tính: Khả năng của một thiết bị biểu hiện một cách tỷ lệ thuận với tín hiệu đưa vào.

3.7 Nhiễu: Sự thay đổi ngẫu nhiên ở đầu ra của thiết bị không liên quan với những đặc tính vốn có của mẫu mà thiết bị đang đo; phân biệt trước với đặc trưng trôi của thiết bị.

3.8 Phần triệu (ppm): Là nồng độ thể tích của thành phần i trong 106 phần thể tích của hỗn hợp khí.

3.9 Phần triệu cacbon (ppmC1): Phần mol của cacbua hidro được nhân với 106 được đo trên cơ sở tương đương với "CH₄".

1 ppm của metan được coi là 1 ppmC₁¹⁾ .

3.10 Độ lặp lại: Sự gần nhau của các số liệu mà một phép đo được tiến hành nhiều lần trên một mẫu cố định, trong một khoảng thời gian ngắn mà không cần phải hiệu chỉnh lại các thiết bị đo.

3.11 Độ phân giải: Sự thay đổi nhỏ nhất có thể phát hiện ra trong một phép đo.

3.12 Sự đáp trả: Sự thay đổi tín hiệu ra của thiết bị xảy ra cùng với sự thay đổi nồng độ trong mẫu; tín hiệu ra tương ứng với nồng độ của mẫu đã cho.

3.13 Độ ổn định/Độ trôi lệch khỏi chuẩn: Những sai lệch theo thời gian của tín hiệu ra của thiết bị khi đo một khí chuẩn so với một điểm đặt trước.

3.14 Sự đáp trả tương đối với lượng cacbon hidro: Sự đáp trả kết quả khác nhau của thiết bị thử nghiệm đối với những nồng độ cacbon hidro trong mẫu được biểu diễn tương đương với ppmC1, chúng phụ thuộc vào loại hoặc sự trộn lẫn của các loại thành phần cacbon hidro.

3.15 Không khí "không": Hỗn hợp của oxi và nitơ có cùng tỉ lệ nhưcủa oxi trong không khí, không có các thành phần khác.

3.16 Sự trôi khỏi điểm không: Sự sai lệch theo thời gian của tín hiệu ra của thiết bị khỏi điểm không đã đặt khi nó hoạt động với một khí không có thành phần của khí cần phải đo.

3.17 Khí "không": Khí được sử dụng để thiết lập điểm "không", hoặc sự không đáp trả của thiết bị, để điều chỉnh một thiết bị.

4 Các ký hiệu

Xem bảng 1 và 2.

Bảng 1 - Các ký hiệu chung

Bảng 1 - Các ký hiệu chung (kết thúc)

Bảng 2 - Các ký hiệu hoá học và viết tắt

5 Điều kiện

5.1        Tuốc bin khí và nhiên liệu

Liên quan đến phát thải của tuốc bin khí, những thông tin sau đây phải được chỉ ra cho các điều kiện đo tương ứng:

- Nhà chế tạo tuốc bin khí

- Kiểu tuốc bin khí

- Công suất ra và dòng khối lượng khí thải và/hoặc là dòng nhiên liệu ở điều kiện mà tại đó những phép đo phát thải được thực hiện

- Các điều kiện xung quanh, đó là nhiệt độ, áp suất và độ ẩm của không khí xung quanh

- Các chi tiết về nhiên liệu

- Thiết bị đang hoạt động ảnh hưởng đến sự phát thải và nó là một phần của hệ thống hoàn chỉnh, ví dụ nhưlò chuyển hoá bằng xúc tác, vòi phun hơi hoặc phun nước, những thiết bị làm lạnh bằng bay hơi, thiết bị ngưng tụ v.v... Những chi tiết liên quan về tất cả các tốc độ dòng phải được ghi lại.

Chú thích

1 Định nghĩa công suất, tốc độ dòng khối lượng khí thải và/hoặc là tốc độ dòng nhiên liệu các phương pháp đo và tính toán phải được định rõ theo sự thỏa thuận giữa các bên liên quan (xem ISO 2314)

2 Sự phát tán của khí thải bị ảnh hưởng bởi các đặc tính của nhiên liệu (ví dụ nhưnhiên liệu có nitơ liên kết). Vì vậy, mọi chi tiết liên quan của nhiên liệu cần được ghi lại, bao gồm cả việc phân tích hóa học tương ứng, nhiệt độ, các tính chất vật lý và tốc độ dòng.

5.2 Những giá trị đo được

Những giá trị sau đây phải được đo:

- Nồng độ thể tích của các thành phần khí liên quan đến khí thải ẩm (ϕi, ẩm) hoặc là liên quan đến khí thải khô (ϕi, khô)

- Giá trị phát tán của khí thải đối với khói, đó là chỉ số Bacharach (Es) (chỉ số khói theo ISO 5063)

- Nồng độ khối lượng của các hạt rắn trong khí thải ẩm (EP), nếu đã được thỏa thuận cụ thể về phép đo này.

5.3 Điều kiện tiêu chuẩn

Những điều kiện tiêu chuẩn phải là:

- áp suất                               101,3 KPa

- nhiệt độ                              15 oC

- độ ẩm tương đối                60%

 (Xem ISO 2314:1989, 3.2.1)

Chú thích 3 - Nhiệt độ chuẩn ở 0 oC được chọn cho các tính toán hóa học vì các phương pháp đánh giá và các số liệu hóa học có sẵn ở nhiệt độ này (0 oC).

6 Phép đo

6.1 Xác định các thành phần của khí thải

Các thành phần nêu ra ở dưới đây được đo hoặc tính toán

Tổng NO_x theo NO₂        xem 7.2

CO và CO₂                    xem 7.3

SO₂                              xem 7.4

SO₃                              không quy định phương pháp khuyến nghị

Tổng SO_x theo SO₂        phải được tính bằng cách sử dụng hàm lượng lưu huỳnh của nhiên liệu

H₂O                              đo hoặc tính toán (sử dụng cách tính sự cháy có tính đến độ ẩm không khí) UHCs          xem 7.5

VOCs                           xem 7.5

Amoniac                       xem 7.6

Oxi                               xem 7.7. Cách tính toán có thể được chấp nhận tuỳ theo thoả thuận giữa các bên

Khói                             xem 7.8

Các hạt rắn                   xem 7.9; mọi hạt rắn trong luồng khí vào có góp phần đáng kể vào lượng bụi trong khí thải đều phải được trừ khỏi những giá trị đã thông báo.

6.2 Hướng dẫn lắp đặt hệ thống đo

6.2.1 Khái quát

Về cơ bản, ba phần phải xem xét là:

a) đầu dò lấy mẫu

b) hệ thống vận chuyển và điều hòa

c) các thiết bị phân tích và hệ thống thu thập dữ liệu.

Các phép đo phải được thực hiện bằng cách lấy mẫu ở dòng liên tục và phải đại diện cho dòng khí. Trong trường hợp lắp đặt tuốc bin khí, điểm lấy mẫu phải được xác định trước :

- bằng phương pháp mô hình hóa, nghĩa là sự mô phỏng về các luồng khí (phụ thuộc vào trở lực và vào tốc độ dòng khí - dòng phân lớp rối)

- hoặc bằng cách xác định vận tốc trung bình trong ống mà nó trở thành điểm đại diện của mẫu khí

- hoặc là do sự thoả thuận song phương với nhau dựa trên các tiêu chuẩn hiện hành hay dựa vào kinh nghiệm.

Mặt phẳng lấy mẫu đơn, chỉ cần một sắp xếp, thường là phù hợp với việc đo phát thải từ nhà máy tuốc bin khí có hoặc không có các hệ thống phụ trợ hoạt động.

Trong những trường hợp khi nhà máy tuốc bin khí không được cung cấp bất kỳ một hệ thống nào khác ngoài một hệ thống giảm âm, một hệ thống ống dẫn và một ống khói nằm giữa ống thải của động cơ và chỗ xả vào không khí, thì vị trí lấy mẫu nên chọn càng gần ống thải của động cơ càng sát thực tế thải của động cơ. Trong những trường hợp khi được cung cấp một trong những hệ thống sau đây nhưhệ thống thu hồi nhiệt, hệ thống đốt thứ cấp, hệ thống pha loãng, hệ thống loại NO₂ v.v... thì vị trí lấy mẫu phải được xác định bằng thoả thuận với nhau giữa các bên liên quan.

Mặt cắt ngang không được đặt trong vùng phun khí thải vào không khí để cho phép tuần hoàn không khí xung quanh.

6.2.2 Đầu dò lấy mẫu

Đầu lấy mẫu cần cho lấy mẫu đại diện của khí thải. Việc sử dụng một đầu dò trung bình nhiều lỗ có tổng điện tích các lỗ bằng diện tích mặt cắt ngang của ống thải được đề nghị dùng để thu được một mẫu đại diện. Cần thực hiện một phép đo trình diễn để khằng định là đầu dò thực sự đo được mẫu đại diện của dòng khí chính. Điều này phải được thực hiện mà không xét đến dạng của đầu lấy mẫu được dùng.

Đầu lấy mẫu và bơm chân không được dùng cho thử nghiệm phải có khả năng cung cấp liên tục một thể tích mẫu khí đủ lớn cho máy phân tích.

Nếu các phép đo cắt ngang là cần thiết để chứng minh tính đại diện thì đầu dò lấy mẫu cần phải phù hợp để cho phép đánh giá toàn diện ống thải.

Đầu dò phải đủ dài đề cho phép xuyên qua hoàn toàn ống thải. Qui trình xác định các vị trí của đầu dò phải được thoả thuận với các bên liên quan.

6.2.3 Hệ thống chuyển mẫu và điều hòa mẫu

Những đường chuyển mẫu đối với các mẫu để đo khói, bụi (hạt rắn) và các thành phần khí phải riêng biệt.

Một hệ thống chính bao gồm những bộ phận quan trọng được mô tả trong hình 1. Khi một thiết bị phân tích đặc biệt được dùng, sự bố trí này có thể cần cải biên.

Mẫu phải được điều hòa một cách phù hợp phụ thuộc vào nguyên lý hoạt động của máy phân tích. Để tránh sự ngưng tụ của các thành phần mẫu thì toàn bộ đường dẫn mẫu phải được làm nóng lên đến nhiệt độ ít nhất là 10K cao hơn nhiệt độ ngưng tụ của khí thải.

Khi mẫu được xử lý qua bộ phận tách nước, đường dẫn mẫu sẽ được làm nóng đến nhiệt độ ít nhất cũng cao hơn nhiệt độ của thiết bị này.

Đối với khí thiên nhiên hay những nhiên liệu cacbua hidro nhẹ có hàm lượng lưu huỳnh nhỏ hơn 1%  (m/m) thì nhiệt độ tối thiểu là 150 ^oC (423 K) phải được áp dụng.Với lý do này, tất cả các thiết bị, bao gồm cả các bơm, được làm nóng lên. Mức nhiệt độ phải luôn luôn được giữ không đổi với sai số + 5 K . Các điểm sau đây áp dụng cho tất cả các bộ phận trong đường lấy mẫu:

Tất cả các vật liệu tiếp xúc với mẫu phải được chế tạo bằng vật liệu không phản ứng (thép không gỉ hoặc vật liệu tương đương).

Nên áp dụng một giải pháp có tính khả thi cao để làm sạch PTFE (polytetrafloetylen) là bằng cách cho một dòng nitơ tinh khiết chạy liên tục để cuốn đi (loại bỏ) những dung môi còn sót lại từ quá trình sản xuất. Trong suốt quá trình này đường ống phải được làm nóng lên đến nhiệt độ đã qui định để phân tích thành phần đặc thù.

Tất cả các chỗ nối và các bộ phận không được rò rỉ.

Tất cả các bộ phận phải được thiết kế để hoạt động đạt đến các nhiệt độ yêu cầu.

Tại những nơi đường lấy mẫu dài, nên lắp thêm vào đó một bơm thứ hai để bơm cung cấp mẫu khí với những lượng lớn hơn.

Thời gian chuyển mẫu từ đầu lấy mẫu đến thiết bị phân tích càng ngắn càng tốt, nên là dưới 30 giây.

6.2.4 Các thiết bị phân tích

Các thiết bị được dùng phải đầy đủ các bộ phận kiểm soát tốc độ dòng cần thiết, nhưcác máy điều chỉnh, các loại van, lưu tốc kế .v.v... Vật liệu tiếp xúc với mẫu phải có tính chống ăn mòn, nghĩa là phải bằng thép không gỉ hoặc thép cacbon phủ PTFE. Toàn bộ nhiệt độ của mẫu phải được duy trì ở một giá trị phù hợp với áp suất tại chỗ và nhưvậy tránh được sự ngưng tụ hơi nước và các hydrocacbon.

Toàn bộ thiết bị được dùng phải được kiểm tra tính năng cần thiết phù hợp với mục 7 của tiêu chuẩn này ( TCVN 6503-1 : 1999/ISO 11042-1:1996).

6.3 Tiến hành thử nghiệm, báo cáo thử nghiệm, đánh giá

Việc thử nghiệm phải được tiến hành sau khi tuốc bin khí đạt được những điều kiện hoạt động ổn định nhưqui định trong ISO 2314. Sự thay đổi độ ẩm xung quanh được biểu diễn nhưlà hàm lượng nước trong không khí khô không được vượt quá ± 0,5 g/kg trong suốt quá trình thử nghiệm. Nếu nhưđiều kiện xung quanh thay đổi và vượt quá giới hạn ở trên, sự hiệu chỉnh có thể được áp dụng nếu được thỏa thuận giữa các bên liên quan.

Các máy phân tích phải được hiệu chuẩn trước và sau khi thử nghiệm.

Toàn bộ hệ thống phải được kiểm tra trước khi tiến hành thử nghiệm và ở những khoảng thời gian nhất định. Những kiểm tra đặc biệt về độ kín của quá trình lắp ráp phải được tiến hành. Tất cả thiết bị để sử dụng phải có những kiểm tra tính năng cần thiết được tiến hành trong thời gian đã qui định trong các qui trình thử nghiệm đo của nhà sản xuất.

Đo nhiều lần (ít nhất là 3 lần) chỉ được thực hiện khi thiết bị phân tích cung cấp kết quả đo ổn định và cùng thời gian đó việc đo tính năng của tuốc bin khí phải được tiến hành.

Những thiết bị khó tránh khỏi những vấn đề về trôi lệch khỏi chuẩn do có sự thay đổi nhiệt độ phải được đặt trong một buồng có môi trường ổn nhiệt.

Giá trị trung bình số học của các phép đo của ba lần thử nghiệm riêng rẽ lập thành một phép thử hoàn chỉnh. Thời gian lấy mẫu tối thiểu cho mỗi phép đo phải ít nhất là một phút cộng với thời gian trung bình để hệ thống trả lời kết quả. Những giá trị đo được phải là nồng độ trung bình của trạng thái ổn định trong thời gian lấy mẫu (xem 7.9)

Đối với việc đo bụi thì thời gian phải được kéo dài khi cần để bảo đảm độ đúng đã được thoả thuận. Báo cáo thử nghiệm, nhưđã nêu ở bảng A1, phải được chuẩn bị.

Việc đánh giá có thể được thực hiện phù hợp với tính toán mẫu nhưtrong bảng A.2. Để giải thích bảng A.2 - xem mục 9.

7 Thiết bị

7.1 Các thiết bị đo

Bảng 3 chỉ ra các kiểu máy phân tích có sẵn. Những đặc điểm kỹ thuật chi tiết chỉ cung cấp cho những máy phân tích được nêu tên trước tiên. Các dạng máy phân tích khác có thể được sử dụng chỉ khi nào được sự thoả thuận giữa các bên quan tâm.

Bảng 3 - Các dạng máy phân tích để đo các thành phần

7.2 Đặc tính kỹ thuật của các máy phân tích NO_x

7.2.1 Kỹ thuật đo

Việc đo nồng độ của các nitơ oxit phải là kỹ thuật huỳnh quang hóa học trong đó bức xạ phát ra do phản ứng của NO và O₃ sẽ được đo. Phương pháp này không nhạy với NO₂ nên mẫu phải được đi qua một lò chuyển hoá để NO₂ chuyển hoá thành NO. Khi đo cả NO ban đầu và nồng độ tổng NO_x sẽ được ghi lại. Nhưvậy việc đo NO₂ có thể thu được bằng phép trừ. Chỉ việc xác định NO_x là bắt buộc.

7.2.2 Những đặc tính kỹ thuật cơ bản các máy phân tích NO_x

Những đặc tính kỹ thuật chính được xác định cho các thiết bị hoạt động trong môi trường theo qui định của nhà chế tạo được chỉ ra ở bảng 4.

Bảng 4 - Những đặc tính kỹ thuật cơ bản của các máy phân tích NOx

Bảng 4 - Những đặc tính kỹ thuật cơ bản của các máy phân tích NOx (kết thúc)

7.3 Đặc tính kỹ thuật của các máy phân tích CO và CO₂

7.3.1 Kỹ thuật đo

Cacbon monoxit và cacbon dioxit phải được đo bằng cách dùng các máy phân tích phổ hồng ngoại không phân tán (NDIR). Những máy phân tích này lợi dụng sự hấp thụ năng lượng khác nhau của bình chứa khí mẫu và bình chứa khí đối chứng đặt song song. Những phạm vi độ nhạy cần thiết thu được bằng cách sử dụng những bình đựng mẫu khí ống khói hoặc chuyển thành sơ đồ điện tử, hoặc cả hai. Sự cản trở do các khí có các dải hấp thụ chồng lấn có thể được giảm thiểu bằng các phin lọc hấp thụ khí và/hoặc bằng phin lọc quang học, tốt hơn là phin lọc quang học.

7.3.2 Những đặc tính kỹ thuật cơ bản của các máy phân tích CO và CO₂

Những đặc tính kỹ thuật chính được xác định cho các thiết bị hoạt động trong môi trường nhưđược nhà sản xuất qui định sẽ được trình bày trong bảng 5 và bảng 6.

7.3.3 Những yêu cầu riêng đối với các máy phân tích CO và CO₂

7.3.3.1 Các khía cạnh vận hành

Phương thức hoạt động thích hợp nhất là dùng để phân tích mẫu trên cơ sở khí khô, trong trường hợp đó áp suất của mẫu ở đầu vào của máy phân tích phải được đo và duy trì không đổi vào khoảng 0,2 kPa suốt thời gian hiệu chuẩn và quá trình thử nghiệm. Với phương thức hoạt động này, máy phân tích CO và CO₂ có thể được sử dụng trong cùng dãy lắp nối tiếp với các máy phân tích SO₂ và/ hoặc O₂, khi đó các thành phần sau được đo

Bảng 5 - Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của máy phân tích CO

Bảng 5 - Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của máy phân tích CO (kết thúc)

Bảng 6 - Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của các máy phân tích CO₂

7.3.3.2 Nhiệt độ của mẫu

Trong trường hợp đo (ưu tiên) CO và CO₂ trên cơ sở khí khô (với dãy mẫu được lắp trực tiếp với những bẫy hơi nước theo 6.2) thì bình chứa mẫu trong máy phân tích phải được duy trì ở nhiệt độ không nhỏ hơn 313 ^oK (40 ^oC) với độ ổn định ± 2K . Nếu nhưđược các bên liên quan chấp nhận và khi sử dụng cacbua hidro nhẹ làm nhiên liệu thì việc phân tích mẫu trong điều kiện ướt cũng được phép. Trong trường hơp này bình chứa mẫu và tất cả các chi tiết khác tiếp xúc với mẫu trong hệ thống phụ trợ phải được giữ ở nhiệt độ không nhỏ hơn 323 ^oK (50 ^oC) với độ ổn định là ± 2K. Sự hiệu chỉnh do cản trở của H₂O phải được áp dụng.

7.4 Đặc tính kỹ thuật của các máy phân tích sunfua oxit

7.4.1 Kỹ thuật đo

Các sunfua oxit phải được ưu tiên tính toán nhờ phân tích nhiên liệu. Vì vậy nó phải được giả thiết là tất cả lưu huỳnh có trong nhiên liệu bị oxi hoá hoàn toàn đến SO₂.

Phép đo SO₂ cần được xem xét đến chỉ khi mà nồng độ chờ đợi của SO₂ vượt quá giới hạn phát hiện thấp nhất là 3,4 mg SO₂/m³ khí thải khô.

7.4.2 Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của phân tích SO_x

7.4.2.1 Phép đo

Phép đo SO₂ phải là kỹ thuật hồng ngoại không phân tán (NDIR) hoặc là kỹ thuật tử ngoại không phân tán (NDUV).

7.4.2.2 ảnh hưởng của các khí khác

Phép đo MDIR bị CO₂, H₂O và cacbua hidro cản trở. Phép đo NDUV chỉ bị cacbua hidro cản trở.

7.4.2.3 Các đặc tính kỹ thuật chính

Các đặc tính kỹ thuật cơ bản được xác định cho các thiết bị hoạt động trong môi trường do các nhà chế tạo được trình bày trong bảng 7.

Bảng 7 - Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của các máy phân tích SO2

Bảng 7 - Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của các máy phân tích SO₂ (kết thúc)

7.5 Đặc tính kỹ thuật của các máy phân tích UHC

7.5.1 Kỹ thuật đo

Phép đo các loại cacbua hidro không cháy hoặc cháy một phần bao gồm tất cả các loại cacbua hidro phải là bằng kỹ thuật ion hoá ngọn lửa.

Khi các khí cacbua hidro không cháy được đốt thứ cấp trong một ngọn lửa được kiểm soát một cách độc lập, sự ion hoá được sinh ra tỉ lệ thuận với số liên kết cácbon hidro bị bẻ gẫy Kỹ thuật này cho ra một tổng tất cả các dạng cacbua hidro hiện có mặt. Về các yêu cầu đã trình bầy với các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOC) thì cần phải phân biệt giữa các dạng cacbua hydro riêng biệt để loại trừ các dạng cacbua hidro khác không thuộc vào VOC

Chú thích 4 - Mức cacbua hidro xung quanh, trong một vài trường hợp sẽ là rất đáng kể hoặc thậm trí cao hơn so với lượng đo được trong ống khí của tuốc bin. Đầu dò kiểm tra khí thải có thể được sử dụng để lấy mẫu không khí xung quanh trước hoặc sau các phép kiểm tra định kỳ. Khi gặp phải mức cacbua hidro xung quanh đáng kể và cần đọc đồng thời thì có thể đặt bổ sung một đường dẫn mẫu đến vị trí gần đầu vào của tuốc bin khí. Đường dẫn mẫu này không cần phải đốt nóng vì các cacbua hidro là những mẫu ẩm và nhiệt độ của mẫu giống nhưnhiệt độ trong đường dẫn không được đốt nóng.

7.5.2 Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của các máy phân tích UHC

Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của các máy phân tích UHC xác định để các thiết bị hoạt động trong môi trường do các nhà chế tạo qui định được trình bày trong bảng 8.

Bảng 8 - Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của các máy phân tích UHC

Bảng 8 - Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của các máy phân tích UHC (kết thúc)

7.5.3 Sự cản trở và sự trả lời cacbua hidro liên quan

Những yêu cầu sau phải được tuân theo

7.5.3.1 Các khí dùng cho máy phân tích phải là hỗn hợp chuẩn chứa 40% hidro và 60% heli vì hỗn hợp này làm giảm sự biến đổi ở đầu ra của detector bởi vì:

- các mức khác nhau của oxi và;

- các dạng cacbua hidro khác nhau.

là đặc trưng thành phần khí thải của một tuốc bin khí trong điều kiện hoạt động khác nhau của động cơ. Thay cho heli, nitơ cũng có thể được sử dụng.

7.5.3.2 Để ngọn lửa hoạt động, cần đến không khí nhưng không khí phải chỉ có một dưlượng các chất hữu cơ hạn chế. Nồng độ thể tích của các chất hữu cơ (CH₄) phải nhỏ hơn 10% của độ lệch toàn thang đo sử dụng, nhưng không có trường hợp nào lớn hơn 10 ppmC1. Phù hợp với thực tế nhất là sử dụng không khí nhân tạo.

7.5.3.3 Để đo sự biến đổi ở đầu ra gây ra do sự thay đổi oxi ở trong mẫu, phải thực hiện sự so sánh đối với các kết quả đọc đã thu được từ những khí sau:

a) 500 ppmC₁ trong không khí ”không”, nồng độ đó tương đương với 500/ 3ppm propan trong không khí ”không”

b) 500 ppmC₁ trong nitơ, nồng độ đó tương đương với 500/ 3ppm propan trong nitơ. Sự khác nhau giữa các lần đọc phải nhỏ hơn 2%.

7.5.3.4 Để đo sự thay đổi ở đầu ra gây nên bởi những dạng cacbua hidro khác nhau, một sự so sánh phải được thực hiện đối với các kết quả đo đã thu được từ các khí sau:

a) 500 ppmC1 propan trong không khí "không";

b) 500 ppmC1 propylen trong không khí "không";

c) 500 ppmC1 toluen trong không khí "không";

d) 500 ppmC1 n-hexan trong không khí "không".

Sự thay đổi trong những lần đọc được biểu diễn theo CH4 phải nhỏ hơn 5%.

7.5.4 Xác định VOCs

7.5.4.1 Khái quát

Đối với giới hạn của hợp chất hữu cơ bay hơi, thì tổng của cacbua hidro không cháy phải được xác định và lượng của các thành phần metan (CH₄), etan (C₂H₆) phải được trừ đi. Việc này được thực hiện bằng sử dụng một máy sắc kí khí hoặc một máy sắc kí khí có detector ion hóa ngọn lửa.

Có hai kiểu máy: Máy phân tích "trực tiếp" và máy phân tích "trừ lùi".

7.5.4.2 Máy phân tích trực tiếp

Loại này gồm một máy sắc kí khí tự động có detector FID. Mẫu được tách thành hai phần: không khí và tổng của metan và etan. Cột khí sau đó được phun trở lại tạo thành phần thứ ba bao gồm tất cả VOCs vì metan, etan và VOCs được tách ra khỏi không khí, nên không xảy ra hiệu ứng tăng cường do oxi. Hai cột khí này có thể được sử dụng với sự ngắt dòng phù hợp để tăng cường sự tách và tăng tốc độ phân tích . Kiểu máy này được đề nghị sử dụng khi cần đo UHCs và VOCs.

7.5.4.3 Máy phân tích kiểu ”trừ lùi”

Nếu nhưphương pháp đã trình bày ở mục 7.5.4.2 không sẵn có thì có thể sử dụng phương pháp sau đây. Phương pháp này dùng hai hệ thống đồng thời: một máy sắc kí để xác định lượng tỉ lệ của metan và etan có trong mẫu và một sắc kí khí có FID để xác định tổng của cacbua hidro không cháy. VOCs thu được bằng cách trừ đi lượng metan và etan từ lượng UHCs.

7.6 Đặc tính kỹ thuật đối với các máy phân tích amoniac

Trong những trường hợp khi mà amoniac (NH₃) có trong khí thải, ví dụ nhưkhí amoniac được sử dụng trong các bộ phận SCR, khi đó cần phải đo amoniac .

7.6.1 Kỹ thuật đo

Phép đo amoniac dựa vào sự vận hành khác nhau của hai kiểu lò chuyển hoá NO₂ thành NO được sử dụng kết hợp với thiết bị huỳnh quang hóa học nhưmô tả trong 7.2. Vì các vật liệu của chúng khác nhau, thép không rỉ và thép cacbon, hai kiểu lò chuyển hoá phản ứng không nhưnhau với các thành phần NO₂ và NH₃ trong khí thải.

Các lò chuyển hoá bằng thép không rỉ thường hoạt động ở gần 700^oC. ở nhiệt độ đó NH₃ bị oxi hóa hoàn toàn thành NO theo phản ứng sau

4 NH₃ + 5 O₂ → 4 NO + 6 H₂O    ... (1)

Lưu ý rằng phép đo này tạo ra những kết quả của NO_x không chính xác.

Các lò chuyển hoá bằng thép cacbon hoạt động ở 300 ^oC là nhiệt độ mà ở đó NH₃ không bị oxi hóa. Sự chuyển hoá từ NO₂ thành NO xảy ra theo phản ứng sau

NO₂ + C → NO + CO                            ... (2)

Sơ đồ cho hai lò chuyển hoá được sử dụng cùng với thiết bị huỳnh quang hóa học nêu ra ở hình 2. Tuỳ theo sự lựa chọn, hai lò chuyển hoá và máy phân tích huỳnh quang hóa học có thể được sử dụng.

7.6.2 Hoạt động

Sự vận hành khác nhau của hai lò chuyển hoá khác nhau được dùng để xác định hàm lượng NH₃ của khí thải. Xem hình 2. Sự hoạt động và các đặc tính kỹ thuật của hai lò chuyển hoá và thiết bị huỳnh quang hóa học phải giống nhưđã được trình bày ở 7.2.2. Các lò chuyển hoá phải được thiết kế và hoạt động để oxi hóa NH₃ và khử NO₂ trong mẫu thành NO.

Hình 2 - Sơ đồ của một hệ thống chuyển hoá để đo NOx / NH3

7.6.3 Hiệu chỉnh hiệu suất của lò chuyển hoá

Giá trị hiệu suất sẽ được dùng để hiệu chỉnh việc đọc khi các giá trị đo được gần với các giới hạn yêu cầu. Hiệu suất của lò chuyển hoá được biểu diễn là

hoặc

7.7 Đặc tính kỹ thuật của máy phân tích oxi

7.7.1 Kỹ thuật đo

Việc đo oxi sẽ được thực hiện theo nguyên lý thuận từ.

Các phân tử oxi, nhờ có tính chất thuận từ mà chúng bị hút trong một từ trường không đồng nhất theo hướng của cường độ trường mạnh hơn.

Nếu nhưhai khí có hàm lượng O₂ khác nhau cùng được dẫn vào một từ trường, thì một sự chênh áp được sinh ra giữa chúng.

Một trong hai khí là khí mẫu, khí khác là khí so sánh. Đối với việc đo khí thải của tuốc bin khí thì một khí có 20,95% O₂ trong N₂ được dùng nhưkhí so sánh. Khí này được đưa vào trong buồng đo bằng hai đường ống (xem hình 3). Một trong hai đường ống đó trộn khí đối chứng với khí mẫu trong vùng từ trường. Vì hai ống dẫn được nối với nhau, sự chênh áp ∆p, tỉ lệ với hàm lượng của oxi trong khí mẫu, tạo ra một dòng mà dòng này sau đó được chuyển thành tín hiệu điện nhờ một sensor dòng siêu nhỏ.

Hình 3 - Sơ đồ chức năng điển hình của máy phân tích O2

7.7.2 Các đặc tính kỹ thuật cơ bản

Các đặc tính kỹ thuật cơ bản được xác định cho các thiết bị hoạt động trong môi trường do nhà chế tạo qui định được trình bày trong bảng 9.

Bảng 9 - Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của các máy phân tích oxi

7.7.3 Những yêu cầu đặc biệt

Hầu hết các khí thể hiện một số tính thuận từ mà có thể ảnh hưởng đến việc đọc kết quả của oxi. Những ảnh hưởng này có thể là không đáng kể so với độ đúng của toàn bộ phép đo, nhưng cũng có thể được tính đến nếu nhưđược thỏa thuận giữa các bên quan tâm.

7.8 Đặc tính kỹ thuật của máy phân tích khói

7.8.1 Kỹ thuật đo

Trong phần sau đây, phương pháp theo ISO 5063 được sử dụng.

Các phép đo khói không để dùng làm phép đo cho các hạt rắn. Trong trường hợp có thỏa thuận giữa các bên liên quan thì những phép đo nhưvậy sẽ được dùng, các phương pháp thích hợp được đề cập tới ở mục 7.9.

Độ đậm đặc của khói của các tuốc bin khí được quy định bằng sử dụng chỉ số vết khói, còn được gọi là chỉ số Bacharach, ở đây phạm vi thang đo khói trải từ 0 đến 9, với những giá trị thấp hơn với giá trị thấp hơn theo thang logarit của khói.

7.8.2 Dụng cụ

7.8.2.1 Bơm (bằng tay), cho phép hút được một thể tích là 160 cm³ ± 5 % qua bề mặt phin lọc hiệu dụng có đường kính 6 mm bằng một thao tác của bơm (nghĩa là xấp xỉ 570 cm³ ± 5 % trên một cm² của bề mặt phin lọc hiệu dụng), khoảng chạy của pitông vào khoảng 200 mm.

Chú thích 5 -  Nếu nhưnhiệt độ mẫu khói không cùng nhiệt độ bình thường của môi trường, thì sự hiệu chỉnh thể tích cần được thêm vào cho những lần đọc bằng cách đo nhiệt độ mẫu và sử dụng đường cong hiệu chỉnh để điều chỉnh việc đọc vết khói đến giá trị bình thường ở 570 cm³ / cm² của bề mặt phin lọc hiệu dụng.

Việc vặn chặt các thiết bị để giữ giấy lọc nên được làm trước khi đưa giấy lọc vào trong khe có sãn, phải bảo đảm là sự vặn chặt đó đủ kín để cho phép pitông được hoạt động từ đầu và được sấy nóng để không xẩy ra mọi sự ngưng tụ.

7.8.2.2 ống lấy mẫu, có đường kính bên ngoài là 6 mm và đáp ứng mọi yêu cầu của 7.8.2.1.

7.8.2.3 Giấy lọc, có độ phản xạ đạt (85 ± 2,5)% được xác định bằng phương pháp đo quang. Đối với phép đo này giấy lọc được đặt trên một mặt phẳng màu trắng và có độ phản xạ lớn hơn hoặc bằng 75%.

Cho một luồng không khí sạch qua giấy lọc mới với tốc độ 3dm3/min/cm2 của bề mặt lọc hiệu dụng sẽ sinh ra sự sụt áp giữa 2 kPa và 10 kPa (20mbar và 100mbar).

7.8.2.4 Thang màu ghi

Thang màu ghi gồm có 10 mức được đánh số từ 0 đến 9 phân bố thành các khoảng bằng nhau từ trắng đến màu ghi tối. Những cấp độ (thang mẫu) này hiện có do được in sẵn hoặc bằng các cách làm khác lên giấy hoặc chất dẻo có độ phản xạ (85 ± 2,5) % được xác định bằng phương pháp đo quang.

Sự phân định của từng cấp độ là bằng một phần mười sự giảm của ánh sáng tới bị phản xạ trên mẫu tương ứng, tính bằng phần trăm.

Số 0 tương ứng với giấy nền và số 6 ứng với độ giảm 60 % của ánh sáng tới bị phản xạ.

Dung sai trên độ phản xạ cho mỗi điểm của thang đo chỉ tối đa là 3 % giá trị của độ phản xạ vừa nêu.

Nếu nhưthang đo được bảo vệ bằng một màng chất dẻo trong suốt, thì cấu tạo của nó phải sao cho vết khói cần đo và các cấp độ chuẩn được quan sát qua cùng một chiều dày của chất bảo vệ. Các cấp của thang khói chuẩn có đường kính khoảng 20 mm và cửa sổ tròn trung tâm có đường kính 6 mm.

7.8.3 Xác định chỉ số khói

Mở nắp thiết bị cố định giấy, đút giấy lọc vào trong khe có sẵn ở trên bơm và vặn thiết bị chặt lại.

Đưa đầu dò lấy mẫu vào vuông góc với hướng đi của dòng khí. Bảo đảm độ kín khí giữa đầu dò lấy mẫu và thành ống nơi mà việc lấy mẫu được thực hiện.

Việc lấy mẫu có thể được tiến hành hoặc là bằng một bơm tay hay là bằng một bơm cơ điện.

Khi dùng bơm tay, thực hiện mười lần hút. Mỗi lần hút phải là nhưnhau và kéo dài khoảng 2 -  3 giây. Việc hút được kết thúc khi người vận hành bơm cảm thấy pitông không di chuyển được nữa.

Rút đầu dò lấy mẫu ra khỏi dòng khí, tháo thiết bị cố định giấy lọc và cẩn thận lấy giấy lọc ra.

Sự so sánh bằng mắt vết khói cần đo với các cấp độ chuẩn bằng cách đặt các băng giấy lọc dựa vào mặt sau của thang chuẩn. Quan sát vết khói qua cửa sổ trung tâm của cấp độ chuẩn. Ghi lại chỉ số của thang mà độ mờ của nó tương tự nhất với độ mờ của vết khói cần đo. Đối với các khoảng của thang giữa 0 và 4, cần phải đánh giá những mức trung gian với sự chú ý đặc biệt.

Phải lấy đủ số mẫu ở các vị trí khác nhau trong ống khói để bảo đảm là các kết quả thu được là đại diện.

7.9 Đặc tính kỹ thuật của các máy phân tích bụi

7.9.1 Lời nói đầu

Nếu nhưcác bên liên quan thỏa thuận thực hiện phép đo bụi thì nó sẽ được tiến hành nhưsau

Lượng bụi của khí thải (và cả của không khí được đưa vào bằng máy nén) sẽ được đo bằng phương pháp phân tích trọng lượng. Một mẫu đại diện cho khí / không khí chứa bụi được lấy từ toàn dòng khí, bụi được tách ra khỏi mẫu, và lượng bụi đã tích tụ được cân và tính theo lượng khí / không khí đã được lấy mẫu. Nếu nhưcác bên liên quan chấp thuận thì việc phân tích thêm các chỉ tiêu khác của mẫu bụi được thực hiện, ví dụ nhưphân tích kích thước, phân tích thành phần hóa học. Trong trường hợp này, phương pháp phù hợp là tuỳ thuộc theo sự thỏa thuận riêng không nằm trong phần này của tiêu chuẩn .

Các phương pháp quang học, ví dụ đo liên tục sự truyền quang hoặc ánh sáng tán xạ, mặc dù nói chung được chấp nhận để kiểm soát sự phát tán liên tục, nhưng tải lượng bụi tính theo khối lượng đo theo phương pháp độ truyền qua hoặc tán xạ lại phụ thuộc vào kích thước hạt, sự phân bố kích thước, hình dạng hạt, trọng lượng riêng của hạt và một vài tính chất quang học của bụi. Chúng có thể được sử dụng sau khi hiệu chuẩn và giả thiết rằng các tính chất đang bàn này một khi đã được thiết lập và kiểm tra, là ổn định.

7.9.2 Vị trí đầu lấy mẫu và lắp đặt hệ thống lấy mẫu

Dây chuyền lấy mẫu hạt rắn phải được lắp tách biệt với dây chuyền lấy mẫu các thành phần khí (xem 6.2).

Dây chuyền lấy mẫu được lắp một máy tách chính nằm trong (xem hình 4) hoặc nằm ngoài (xem hình 5) ống dẫn khí / không khí.

Vì thép không rỉ cũng có thể không phù hợp ở những điều kiện nào đó cho nên những phần sau đây của dây chuyền lấy mẫu phải được chế tạo từ những vật liệu chống ăn mòn và bền nhiệt nhưthuỷ tinh: đầu dò lấy mẫu, chỗ cong, ống vận chuyển và ngăn đựng máy tách. Máy tách chính gồm một cái lọc. Máy tách sơ bộ, ví dụ một xiclon chỉ để lọc những tải lượng bụi rất lớn, mà những lượng này sẽ làm đầy phin lọc trong khoảng thời gian ít hơn thời gian lấy mẫu. Chất liệu của phin lọc phải chịu được nhiệt độ của mẫu ở điều kiện nghiên cứu, phải bền về mặt hóa học và phải đủ mịn để lọc tất cả.

7.9.3 Xem xét những tính năng cơ bản

7.9.3.1 Khái quát

Tính năng của hệ thống phân tích bụi (SPAS) tuỳ thuộc vào

- thu nhận;

- vận chuyển;

- phân tách và;

- đo.

của một mẫu đại diện có phù hợp không.

Trừ phi đã chứng minh được bằng các thử nghiệm trước và được các bên liên quan chấp nhận, các mẫu phải được coi là đại diện của dòng trung bình chỉ khi số vị trí lấy mẫu ít nhất là 4/m² của diện tích bề mặt cắt ngang đường ống thải. Số điểm lấy mẫu phải là giữa 12 và 20.

Các điểm lấy mẫu cũng phải được đặt ít nhất là ở 8 x D_h (D_h = đường kính thuỷ động) theo hướng xuôi dòng và 2 x D_h theo hướng ngược dòng của một điểm mà ở đó có sự nhiễu loạn dòng (chỗ cong, chỗ mở rộng, chỗ thu nhỏ...)

Nếu nhưnhững điều kiện này không thể đạt được trong thực tế thì khoảng cách phải là 2 x D_h và 1 x D_h tương ứng. Trong trường hợp này số điểm lấy mẫu sẽ phải tăng lên.

Ký hiệu

1 Đầu dò lấy mẫu

2 Máy tách

3 Chỗ cong

4 ống vận chuyển được khống chế nhiệt độ

5 Van khởi động, dừng lại

6 Cái tiết lưu

7 Thiết bị chuyển đổi tín hiệu

8 Kiểm soát sự hút

9 Bơm phụt, máy thổi

10 Đo nhiệt độ của mẫu

11 Thiết bị kiểm soát nhiệt độ

12 Đầu dò nhiệt độ

13 Đầu dò áp suất

14 Dây chuyển lấy mẫu cho các thành phần khí

15 Đo vận tốc (gần đầu dò lấy mẫu)

16 Thiết bị đốt nóng sơ bộ máy tách

Hình 4 - Dây chuyển lấy mẫu để đo nồng độ bụi bằng phương pháp trọng lượng

(máy tách chính nằm trong ống)

Ký hiệu

1 Đầu dò lấy mẫu

2 Chỗ cong

3 ống vận chuyển được khống chế nhiệt độ

4 Máy tách

5 Cái tiết lưu

6 Thiết bị chuyển đổi tín hiệu

7 Van khởi động/dừng lại

8 Kiểm soát sự hút

9 Bơm phụt / máy thổi

10 Đo nhiệt độ của mẫu

11 Thiết bị kiểm soát nhiệt độ

12 Đầu dò nhiệt độ

13 Đầu dò áp suất

14 Dây chuyển lấy mẫu cho các thành phần khí

15 Đo vận tốc (gần đầu dò lấy mẫu)

16 Thiết bị đốt nóng sơ bộ máy tách

Hình 5 - Dây chuyển lấy mẫu để đo nồng độ bụi bằng phương pháp trọng lượng

(máy tách chính nằm ngoài ống)

7.9.3.2 Thu nhận

Những đầu dò lấy mẫu một lỗ cần được sử dụng. Đầu dò lấy mẫu phải được thiết kế và SPAS phải hoạt động theo cách nhằm giới hạn sai số do lấy mẫu không đẳng động tới + 10 % đối với bụi có kích thước khí động học nhỏ hơn 5 àm. Đầu dò được đặt sao cho không lệch quá ± 10 % so với lấy mẫu đồng trục.

Thiết kế đầu dò đã tính đến sự phù hợp với thực tế được chỉ ra ở hình 6.

Việc chọn đường kính hiệu dụng phù hợp phụ thuộc vào tốc độ lưu lượng thể tích của khí chứa bụi được lấy mẫu ở những điều kiện đẳng động lý tưởng (vận tốc, ớ, ở chóp đầu dò lấy mẫu bằng vận tốc, W, của dòng chảy rối trong đường ống) chúng ta có

trong đó

d_eff    là đường kính đầu dò hiệu dụng, tính bằng mét;

q_V     là lưu lượng thể tích của khí thải, tính bằng mét khối trên giây;

w      là vận tốc dòng khí, tính bằng mét trên giây.

Sai số do việc lấy mẫu không đẳng động phải được đánh giá bằng cách sử dụng hình 7 (theo Belyaev và Levin) với chỉ số "stockes" thích hợp

trong đó

d_pa             là  kích thước của hạt, tính bằng mét;

ρ_pa             là trọng lượng riêng của hạt, tính bằng kilogam trên mét khối;

μ               là độ nhớt động học của khí, tính bằng pascal trên giây;

w              là tốc độ khí, tính bằng mét trên giây;

deff          là đường kính đầu dò hiệu dụng, tính bằng mét;

C              là hệ số hiệu chỉnh độ trượt Cunningham

Hệ số này hiệu chỉnh cho sự giảm của ma sát dòng, J, của một hạt khi được so sánh với định luật Stockes; khi tỉ lệ của đường đi tự do trung bình của các phân tử khí, ậ, và đường kính hạt, dpa, (số Knudsen) gần bằng đơn vị.

Theo Grassmann ³⁾ J được tính nhưsau

7.9.3.3 Vận chuyển

Chỗ cong và ống vận chuyển phải được thiết kế và SPAS phải được hoạt động theo cách sao cho để giảm thiểu sự mất mát khi vận chuyển do khuyếch tán Brown, sự lắng đọng do lực trọng trường, sự lắng đọng quán tính, sự tích tụ do tĩnh điện và / hoặc do nhiệt chuyển. Để phù hợp với thực tế nên chế tạo những ống càng ngắn càng tốt lắp đặt chúng một cách thẳng đứng và nếu có thể thì không được cong, sử dụng những ống kim loại nối đất và tránh sự chênh lệch nhiệt độ. Đường kính của ống không được nhỏ hơn 5 mm. Một ví dụ về sự bố trí phù hợp của đầu dò, chỗ cong, ống và máy tách cho kỹ thuật máy tách chính nằm bên trong đường ống được chỉ ra ở hình 8.

7.9.3.4 Sự tách

Toàn bộ các hạt bụi từ mẫu khí phải được tách hết để phù hợp với thực tế thì nên dùng một cái lọc bằng sợi thạch anh có đường kính < 10 àm được nhồi chặt vào trong một hộp làm bằng sợi thuỷ tinh. Sự dự phòng phải được tiến hành để thu nốt những hạt mịn còn dưlại trong cái lọc phụ được đặt sau máy tách chính.

7.9.3.5 Đo

Việc đo dòng thể tích của mẫu sẽ được thực hiện bằng những máy đo dòng liên tục theo các tiêu chuẩn đã thiết lập. Khối lượng của bụi được đo bằng cách cân cái lọc và hộp lọc đã làm khô cẩn thận, trước và sau khi lấy mẫu.

Cần phải cẩn thận để lấy hết lượng bụi đã lắng đọng bên trong đường đi theo 7.9.3.3.

Việc cân sẽ được thực hiện đến độ đúng 1% khi mà khối lượng của mẫu đã lấy lớn hơn 100 mg, hoặc ít nhất 0,1 mg cho trường hợp lượng bụi đã lấy nhỏ hơn 100 mg. Tốc độ lưu lượng thể tích (và đường kính đầu dò tương ứng theo 7.9.3.2) sẽ phải sao cho thu được đủ một lượng bụi trong thời gian lấy mẫu là 2 giờ.

Giới hạn dưới của lượng bụi trong dòng khí để có thể được phân tích bằng SPAS là khoảng giữa 1mg/m³ và 5 mg/m³.

Kích thước tính bằng milimét

Chú thích - Đường kính hiệu dung d_eff phải sao cho là 5 mm < d_eff < 30 mm.

Hình 6 - Những ví dụ về đầu dò lấy mẫu hạt rắn

Hình 7 - Hiệu suất lấy mẫu theo phương trình của Belyaev và Levin.

Chú thích

- Đầu dò có thể được nối với máy tách bởi một ống thẳng, và chỗ cong được bố trí phía dưới của máy tách

- Chiều dài l1 của phần ống trụ ở đỉnh đầu dò phải là l1 > deff / 2.

Hình 8 - Ví dụ về đầu dò, chỗ uốn, ống và bộ tách.

8 Chất lượng của phép đo

8.1 Lời nói đầu

Chất lượng của phép đo bị ảnh hưởng do thiết kế và lắp đặt hệ thống đo, qui trình hiệu chuẩn và qui trình đo. Thiết kế hệ thống và các qui trình đo được thể hiện trong các phần trước.

Việc kiểm chứng xem mẫu có phải là đại diện của dòng thải hay không có thể tiến hành bằng cân bằng cacbon là so sánh cacbon đưa vào trong nhiên liệu với cacbon đã đo được trong dòng thải, không kể khói.

8.2 Các phương pháp hiệu chuẩn

Hiệu chuẩn thiết bị phải được tiến hành bằng cách so sánh với khí hiệu chuẩn. Khí hiệu chuẩn phải có chứng chỉ điều chế hỗn hợp theo ISO 6141. Nó phù hợp với thực tế để cung cấp những hỗn hợp khí định chuẩn có những thành phần thích hợp trong nitơ ở các mức nồng độ gần bằng 60 % và 90 % so với toàn thang đo của phạm vi đo của máy phân tích.

Nhà điều chế các khí hiệu chuẩn phải bảo đảm là những khí này được cung cấp với độ chính xác ghi trong bảng 10.

Các khí chuẩn CO và CO₂ có thể được pha trộn đơn giản hoặc được dùng nhưhỗn hợp hai thành phần. Hỗn hợp ba thành phần gồm CO, CO₂ và propane trong khí "Không" có thể được dùng, miễn là độ ổn định của hỗn hợp được đảm bảo.

Khí ”Không” nhưđã được qui định đối với máy phân tích HC sẽ là không khí ”không”, gồm không khí nhân tạo có 20 % đến 22 % O₂ trộn với N₂. Đối với phần còn lại của nitơ tinh khiết của máy phân tích phải được dùng nhưlà khí ”Không”. Những tạp chất của cả hai loại khí phải được giới hạn tới mức ít hơn những nồng độ sau

C                      1 ppm

CO                   1 ppm

CO₂                  100 ppm

NO_x                  1 ppm

SO₂                  1 ppm

Người sử dụng phải bảo đảm rằng các khí thương phẩm được cung cấp cho họ trên thực tế là thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật này hoặc phải được người cung cấp hàng quy định nhưvậy.

Bảng 10 - Những mức chính xác về nồng độ đối với các khí hiệu chuẩn

9 Sự chuyển đổi của dữ liệu

9.1 Khái quát

Các thành phần khí được coi là các khí lý tưởng, vì thế nồng độ phân tử tỉ lệ thuận với tỉ số giữa áp suất riêng phần trên áp suất toàn phần và với phần thể tích.

Nồng độ thể tích sẽ được tính bằng % hoặc là cm³/m³ (ppm).

Nồng độ khói được đo theo chỉ số Bacharach cũng nhưnồng độ bụi không được tính chuyển.

9.2 Sự chuyển đổi giữa khí thải ẩm và khí thải khô

Các phép đo được coi nhưlà "khô" khi hàm lượng nước của mẫu khí đã được làm ngưng tụ ở ngoài, nếu không thì chúng được coi là "ẩm". Hàm lượng nước thể hiện sự khác biệt giữa kết quả "ẩm" và kết quả "khô" và thu được bằng tính toán hoặc đo trên cơ sở thoả thuận của các bên liên quan. Độ ẩm của không khí ở đầu vào của máy nén khí, hàm lượng nước trong nhiên liệu, nước được tạo thành do đốt nhiên liệu, cũng nhưnước hoặc dòng hơi phun ra phải được xem xét. Sự chuyển đổi được tiến hành nhờ sử dụng phương trình sau ϕi,khô

9.3 Sự chuyển đổi thành mức oxi trong khí thải riêng biệt

Để tương quan những số liệu đo đối với khí thải đã chuẩn hóa thì sự hiệu chỉnh sau có thể được áp dụng để có sự so sánh với mức oxi trong khí thải riêng biệt.

Giá trị phát tán theo nồng độ thể tích của thành phần i tương quan với nồng độ thể tích của oxi 15 % trong khí thải khô được tính theo phương trình sau

ở đây hàm lượng oxi của không khí khô xung quanh theo ISO 2533.

Theo lý thuyết thì hiệu chỉnh này có thể được áp dụng cho các mức oxi khác và cho khí "ẩm" cũng nhưkhí "khô".

9.4 Sự chuyển đổi thành dòng khối lượng thành phần tương quan theo dòng thể tích khí thải khô ở những điều kiện thường và theo hàm lượng oxi đặc trưng

Giá trị phát tán của khí thải bằng nồng độ hợp phần tương quan với khí thải khô ở điều kiện thường và với một hàm lượng oxi của khí thải là 15 % được tính theo công thức

Các khối lượng phân tử (Mi) và khối lượng riêng đối chứng ở điều kiện thường (ủn) được trình bày trong bảng C.1.

Những giá trị phát tán nói ở trên có đơn vị là mg/m3 nếu nhưkhối lượng phân tử là kg/kmol và nồng độ là cm³/m³.

Trong trường hợp của NO_x thì đơn vị là mg NO₂/ m³ và trong trường hợp SO_x thì đơn vị là mg SO₂ /m³ và trong trường hợp UHC thì đơn vị là mg CH₄/ m³.

9.5 Sự chuyển đổi thành các giá trị tương quan theo công suất

Các giá trị phát tán tương quan theo công suất được cho bằng công thức

được tính theo phương trình

Khi các giá trị của _{i, ẩm} được tính bằng cm³/m³, các giá trị của q_mg7 kW, thì phương trình bằng kg/s còn các giá trị của P bằng

cho được các giá trị tương quan theo công suất tính bằng g/kWh.

Chú thích 6 -  Khối lượng phân tử Mtổng được lấy từ tính toán với giả thiết là cháy hoàn toàn và trên cơ sở thành phần của nhiên liệu. Bất kỳ một dòng khí hay dòng nước phun nào đều phải được xem xét một cách hợp lý. Ví dụ, sự cháy của metan tinh khiết (CH₄) khi là một nhiên liệu khí đối chứng có lượng không khí với độ ẩm tương đối là 60 % ở 101,3 kPa và 288,15 K (15 ^oC) tạo ra nồng độ oxi là 15 % tương quan với khí thải khô ở điều kiện tiêu chuẩn sinh ra khí thải ẩm với M_tổng = 28,463 kg/kmol. Sự cháy của n-dodecan tinh khiết (C₁₂H₂₆) khi là một nhiên liệu lỏng đối chứng ở những điều kiện tương tự sinh ra khí thải ẩm với Mtổng = 28,753 kg/kmol.

9.6 Sự chuyển đổi thành những giá trị tương quan theo năng lượng nhiên liệu đã tiêu thụ

Năng lượng nhiên liệu đã tiêu thụ tương quan theo những giá trị phát thải được tính nhưsau

Phụ lục A

(Tham khảo)

VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH VỀ CÁC KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM VÀ VIỆC ĐÁNH GIÁ CHÚNG

Bảng A1 - Hồ sơ thử nghiệm phát tán

Bảng A1 - Hồ sơ thử nghiệm phát tán (tIếp theo)

Bảng A.1 (tiếp theo)

Bảng A.1 (kết thúc)

Bảng A.2

Đánh giá

Bảng A.2 - (kết thúc)

Phụ lục B

(Tham khảo)

Thông tin về thành phần chủ yếu của khí thải

B.1 Sự tạo thành các thành phần của khí thải

Sự cháy của các nhiên liệu khí hoặc lỏng, mà có nguồn gốc từ cacbua hidro với oxi đưa đến việc tạo thành những sản phẩm cuối cùng là cacbon dioxit CO2 và hơi nước. Những hợp chất khác được sinh ra do cháy không hoàn toàn và do có mặt của các thành phần khác.

B.2 Các oxit nitơ

Các nitơ oxit được tạo thành từ không khí khí quyển ở nhiệt độ cao. Khi nitơ liên kết với nhiên liệu là một thành phần của nhiên liệu, nó sẽ oxi hóa để tạo thành NO_x trong quá trình cháy.

Trong quá trình phản ứng cháy có NO và NO₂ được tạo thành. Tổng của hai oxit NO + NO₂ được gọi là NOx. Nói chung, NO_x được xử lí nhưNO₂ cho cách tính toán được sử dụng để xác định lượng phát thải đã được trình bày trong tiêu chuẩn này, TCVN 6503-1 :1999/ISO 11042-1.

B.3 Các oxit lưu huỳnh

Lưu huỳnh khi vào trong máy sẽ bị oxi hóa trong quá trình cháy để tạo thành sunfua dioxit SO2 và một ít sunfua trioxit SO₃ . Vì vậy hàm lượng lưu huỳnh của nhiên liệu ảnh hưởng đến sự phát thải SO_x của tuốc bin khí, SO_x được được xử lí như SO₂ cho các tính toán đã sử dụng trong việc xác định lượng phát thải nhưđược mô tả trong tiêu chuẩn này, TCVN 6503-1 :1999/ISO 11042-1. Tổng của hai oxit SO₂ + SO₃ được gọi là SO_x. Với sự có mặt của một chất xúc tác, SO2 được chuyển thành SO₃ , SO₃ hòa tan trong hơi nước tạo thành axit sunphuric.

B.4 Cacbon dioxit, cacbon monoxit và cacbua hidro không cháy hết

Cacbon dioxit, CO₂ , là sản phẩm của sự cháy hoàn toàn cacbua hidro trong nhiên liệu, ngược lại cacbon monoxit, CO, là sản phẩm của sự cháy không hoàn toàn. Nguyên nhân có thể là do phối trộn không khí / nhiên liệu không trọn vẹn (sự nguyên tử hóa, hóa hơi và hỗn hợp kém) và do những vùng lạnh nơi sự cháy bị kết thúc sớm. Nguyên nhân cũng có thể là do sự cung cấp không khí không đầy đủ và thời gian lưu của nhiên liệu trong vùng cháy quá ngắn.

Những đặc điểm nêu trên cũng có thể ngăn cản một phần cacbua hidro không bị oxi hóa hoàn toàn dẫn đến sự phát thải ra các thành phần không cháy hết.

B.5 Amoniac

Amoniac, NH₃, được phun vào trong dòng khí thải nơi sử dụng khử xúc tác chọn lọc của nitơ oxit. Sự phun quá mức và sơ suất làm cho amoniac bị dẫn vào trong khí thải. Amoniac phản ứng với sunphua oxit tạo thành amonium sunphat.

B.6 Khói

Khói, khi được đo bằng phương pháp Bacharach (xem ISO 5063) gồm tất cả các hạt tồn tại trong khí thải có ảnh hưởng đến sự phản xạ của bụi tích tụ trên cái lọc Bacharach.

B.7 Các hạt rắn

Khói bao gồm các sản phẩm rắn khác nhau của phản ứng cháy được tạo thành nhưlà kết quả của sự cháy không hoàn toàn. Những vùng lạnh và nhiều nhiên liệu góp phần vào vấn đền này.

Tro nhiên liệu và bất kỳ hạt rắn nào khi vào trong tuốc bin khí cũng ảnh hưởng đến kết quả cháy. Tuy vậy, nguồn bụi lớn nhất, gọi là bụi bặm trong công việc đường ống thải, hệ thống đường ống và các thiết bị khác liên quan nhưlà lò hơi, do xây dựng cũng nhưdo han/rỉ, phải được xem xét đến.

Phụ lục D

(tham khảo)

THƯ MỤC

 [ 1 ] ISO 3977 - 1: Gas turbines - Procurement - Part 1: General and definitions.

 [ 2 ] ISO 3977 - 2: Gas turbines - Procurement - Part 2: Standard reference conditions and ratings.

 [ 3 ] Grassmann, Physikalische Grundlagen der Verfahrenstechnik, Verlag Sauerlander, Aarau and Frankfurt am Main, 1970 (Physical Principles of Chemical Engineering, Pergamon Press, Oxford, 1971).