Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1 

39 страниц

Определяет стандартный референтный метод для определения массовой концентрации PM с индексом 10 и PM с индексом 2,5 в выбросах стационарных источников с использованием двухступенчатых виртуальных импакторов. Метод измерения подходит для измерений массовой концентрации частиц в трубе с отходящим газом. Метод также может быть использован для отходящего газа, который содержит высокореакционные соединения (например, серу, хлор, азотную кислоту) при высокой температуре или и высокой влажности.

Стандарт применяют к высоким содержаниям пыли. Крупные частицы разделяют на сопле с эффектом незначительного отскока и захвата уловленных крупных частиц. По той же причине достаточно ограничены помехи, возникающие из-за высокого содержания в газах или выбросах.

Стандарт не применяют для определения общего массового содержания пыли.

 Скачать PDF

Идентичен ISO 13271:2012

Оглавление

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины и определения

4 Обозначения и сокращения

     4.1 Обозначения

     4.2 Сокращения

5 Основные принципы

     5.1 Общие положения

     5.2 Теория виртуальных импакторов

6 Спецификация двухступенчатого виртуального импактора

     6.1 Общие понятия

     6.2 Кривые разделения

     6.3 Проверка кривых разделения

     6.4 Условия эксплуатации

7 Отбор проб

     7.1 Установка для измерений

     7.2 Оборудование и рабочие материалы

8 Подготовка, процедура измерения и последующая обработка

     8.1 Общие положения

     8.2 Предварительная обработка

     8.3 Процедура измерения

     8.4 Процедуры взвешивания

     8.5 Обработка взвешиваемых деталей после отбора

9 Вычисление результатов

10 Рабочие характеристики

     10.1 Загрузка виртуального импактора

     10.2 Предел чувствительности

     10.3 Неопределенность измерения

     10.4 Потери частиц

11 Протокол испытаний

Приложение А (справочное) Физическая оценка характеристик для вычисления объемного расхода пробы

Приложение В (справочное) Ошибки, возникающие при отклонении от изокинетического метода отбора проб

Приложение С (справочное) Пример двухступенчатого виртуального импактора

Приложение D (справочное) Влияние колебаний температуры и состава отходящего газа на число Рейнольдса

Приложение E (справочное) Входное сопло

Приложение F (справочное) Список оборудования

Приложение G (справочное) Определение представительной точки отбора проб

Приложение H (справочное) Генерирование стандартного аэрозоля для калибровки виртуального импактора

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам

Библиография

 

39 страниц

Дата введения01.12.2017
Добавлен в базу01.02.2017
Актуализация01.01.2019

Этот ГОСТ находится в:

Организации:

25.10.2016УтвержденФедеральное агентство по техническому регулированию и метрологии1514-ст
ИзданСтандартинформ2016 г.
РазработанАО НИЦ КД

Stationary source emissions. Determination of PM10/PM2,5 mass concentration in flue gas. Measurement at higher concentrations by use of virtual impactors

Стр. 1
стр. 1
Стр. 2
стр. 2
Стр. 3
стр. 3
Стр. 4
стр. 4
Стр. 5
стр. 5
Стр. 6
стр. 6
Стр. 7
стр. 7
Стр. 8
стр. 8
Стр. 9
стр. 9
Стр. 10
стр. 10
Стр. 11
стр. 11
Стр. 12
стр. 12
Стр. 13
стр. 13
Стр. 14
стр. 14
Стр. 15
стр. 15
Стр. 16
стр. 16
Стр. 17
стр. 17
Стр. 18
стр. 18
Стр. 19
стр. 19
Стр. 20
стр. 20
Стр. 21
стр. 21
Стр. 22
стр. 22
Стр. 23
стр. 23
Стр. 24
стр. 24
Стр. 25
стр. 25
Стр. 26
стр. 26
Стр. 27
стр. 27
Стр. 28
стр. 28
Стр. 29
стр. 29
Стр. 30
стр. 30

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ



ВЫБРОСЫ СТАЦИОНАРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Определение массовой концентрации твердых частиц РМ10/РМ2|5 в отходящих газах. Измерение при высоких значениях массовой концентрации с применением виртуальных импакторов

(ISO 13271:2012, ЮТ)

т

Издание официальное

Москва Стандартинформ 201 в

ГОСТ РИСО 13271—2016

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (АО «НИЦ КД») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии международного 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 25 октября 2016 г. Ne 1514-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 13271:2012 «Выбросы стационарных источников. Определение массовой концентрации твердых частиц РМ10/РМ25в отходящих газах. Измерение при высоких значениях массовой концентрации с применением виртуальных импак-торов» (IS013271:2012 «Stationary source emissions — Determination of PM^/PM^mass concentration in flue gas — Measurement at higher concentrations by use of virtual impactors». IDT).

Международный стандарт разработан Техническим комитетом ТС 146/SC1.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочного международного стандарта соответствующий ему национальный стандарт, сведения о котором приведены в дополнительном приложении ДА

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к наспюящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «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 (www.gost.ru)

© Стамдартинформ, 2016

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

1 — сопло ускорения частиц. 2 — сопло для улавливания частиц. 3 — траектории измеряемых мелкодисперсных частиц;

4 — траектории крупных частиц; 5 — направление потока; D0 — диаметр сопла ускорения частиц; О, — диаметр сопла для улавливания частиц; /0 — длина сопла импактора. s— расстояние между выходным отверстием сопла ускорения частиц и входным отверстием сопла для улавливания частиц. — общий расход, ди1 — побочный расход, — основной расход


Рисунок 2 — Принцип устройства виртуального импактора

Проведение стадии разделения характеризуются с кривыми разделения. Ввиду определенных характеристик процесса разделения всегда присутствуют остаточные частицы размером больше и меньше размера проскока побочного потока.

Стадию разделения определяют с диаметром проскока dM. Для частиц с этим аэродинамическим диаметром эффективность разделения на этапе использования импактора составляет 50 %. Диаметр проскока с/эд вычисляют по формуле

(1)

9л Sfjo n Do dso= 4рор Cm <*«, ’

где StsQ — число Стокса по отношению диаметру проскока dM для определенного инструмента;

П — динамическая вязкость газа;

Qvo — общий объемный расход через сопло при рабочих условиях;

D0 — диаметр ускорительного сопла частиц;

Ро р — плотность частиц. 1 г/см3 (инерционный диаметр проскока приведен с точки зрения аэродинамического диаметра);

Ст— коэффициент Каннингема.

К построению и применению формулы (1) относятся следующие условия:

a)    при планировании стадий разделения значение St50 должно составлять (10) 0.4 < Stx < 0,5;

b)    отношение расстояния между концом ускорительного сопла частиц и началом сопла для улавливания частиц s к диаметру ускорительного сопла D0 должно быть 0.8 < s/D0< 2;

c)    отношение длины сопла ускорения частиц Iq к диаметру О0 должно быть /0/ Dq< 2.5.

d)    отношение диаметра сопла для улавливания частиц D, к диаметру сопла ускорения частиц Dдолжно быть 0,/Оэ* 1.33;

e)    число Рейнольдса Re для потока газа в сопле ускорения частиц должно быть в области ламинарного потока 100 < Re < 3000.

ГОСТ РИСО 13271—2016

6 Спецификация двухступенчатого виртуального импактора

6.1    Общие понятия

Настоящий стандарт определяет двухступенчатый виртуальный импактор для определения массовой концентрации РМ10 и РМ25 [10).

Принцип действия двухступенчатого виртуального импактора включает в себя проведение двух стадий разделения. На первой стадии отделяются самые большие частицы с использованием сопла для улавливания частиц. Крупные частицы улавливаются на плоскости фильтра. Частицы меньшего размера направляются на следующую стадию.

Двухступенчатый виртуальный импактор разделяет частицы на следующие три фракции:

a)    частицы с аэродинамическими диаметрами более 10 мкм (первая стадия разделения):

b)    частицы с аэродинамическими диаметрами от 10 до 2.5 мкм (вторая стадия разделения):

c)    частицы с аэродинамическими диаметрами менее 2.5 мкм (фильтр тонкой очистки).

Масса РМ2,5 соответствует фракции с), масса РМ10 соответствует сумме фракций Ь) и с). Фракция с аэродинамическими диаметрами более 10 мкм, не используют для оценки данных по РМ10 и РМ2 5.

6.2    Кривые разделения

Кривые разделения РМ10 и РМ2 5 при измерении выбросов должны соответствовать кривым разделения РМ10 и РМ2 5. приведенным в ИСО 7708 [1 ] для соответствующих диаметров частиц (см. рисунок 3). Стадии разделения виртуального импактора для РМ10 и РМ25 должны быть разработаны таким способом. чтобы кривые РМ10 и РМ25 отвечали требованиям эффективности разделения, установленным в таблице 1. Допустимые отклонения, установленные в таблице 1. представляют собой абсолютные проценты относительной эффективности разделения, установленной в ИСО 7708 (1).

А — степень разделения; d„ — аэродинамический диаметр; 1 — норматив повышенного риска по реслирабельной фракции (РМ25); 2 — норматив по торакальной фракции (РМ10)

Рисунок 3 — Кривые разделения РМ10 и РМ25, определенные в ИСО 7708 [1]

Таблица 1 — Эффективность разделения для стадий виртуального импактора с допустимым отклонением

Диаметр частиц

Стадия РМ10

Стадия РМ2 j

Больше 3 мкм

Допустимое отклонение ± 10 %

Меньше 3 мкм

Допустимое отклонение ± 5 %

Больше 1.5 мкм

Допустимое отклонение ± 10 %

Меньше 1.5 мкм

Допустимое отклонение ± 20 %

7

6.3    Проверка кривых разделения

Характеристики разделения на виртуальном импакторе должны быть оценены производителем для каждой стадии, для подтверждения соответствия критериям эффективности, определенным в 6.2. Проверка правильности должна быть выполнена испытательной лабораторией с общепринятой системой управления качеством.

Примечание — Требования к испытательным лабораториям определены, например, в ИСО/МЭК 17025 (5]

Степень разделения в виртуальном импакторе должна быть определена путем проведения экспериментов с монодисперсным аэрозолем для каждой стадии, например олеиновой кислотой, поли-альфа-олефином или диоктилфталатом (10) — (12). полистирольным латексом [13] или стеклянными сферами [14] различных диаметров в диапазоне от 1 до 20 мкм. Генерирование аэрозоля должно быть выполнено с использованием механических или электрических методов с усилителем (см. приложение Н).

Для стадии отделения РМ: 5 должны быть проведены испытания, по крайней мере, с частицами шести различных диаметров от 1 до 10 мкм. Для стадии отделения РМ,0 должны быть проведены испытания. по крайней мере, с частицами шести различных диаметров от 2 до 20 мкм. В обоих случаях диаметры частиц должны быть распределены по всему диапазону диаметра проскока. Один из этих диаметров частиц должен быть близким к диаметру проскока настолько, насколько это возможно.

Значения числа Стокса Stм для стадий разделения в импакторе частиц диаметрами 2,5 и 10 мкм при испытании для определения диаметра проскока должны быть вычислены на основе экспериментальных данных и формулы (1).

Эффективность разделения и определенные значения числа Стокса следует задокументировать.

6.4    Условия эксплуатации

6.4.1    Общий подход

Для соответствия заданному пределу в отношении диаметров частиц 2.5 и 10 мкм импактор должен работать с постоянной величиной объемного расхода, определенной заранее. Для виртуального имлактора величина объемного расхода зависит только от условий отходящего газа и его вычисляют, как указано в 6.4.2 и 6.4.3.

6.4.2    Переменные для вычисления объемного расхода пробы имлактора

Для вычисления объемного расхода пробы необходимы следующие переменные:

a)    состав газа;

b)    параметры газа;

c)    скорость газа.

6.4.3    Объемный расход пробы и линии всасывания

Требуемый общий объемный расход каждой стадии qVl в условиях эксплуатации вычисляют по формуле

(2)

Qvi ~

9тт Р„, -Sfapj-n-N, 9<*м.(' Ст/Ро р

где /— идентификация фракции частиц (/ = 2.5, 10 мкм);

D0I— диаметр сопла имлактора (константа);

St50 — число Стокса (константа);

П — вязкость газа;

Л/,— количество сопл имлактора (константа);

с/50j— диаметр проскока частиц (50%-ное значение разделения на сопле; константа);

Ст1— коэффициент Каннингема для фракции частиц /;

Po p — плотность частиц, 1 г/см3.

(3)

Объемный расход для обеих стадий вычисляют отдельно. Объемный расход пробы qv в двухступенчатом виртуальном импакторе имеет следующее соотношение

Qv = Qv. iouuh •

Изменение объемного расхода всасывающей линии в двухступенчатом виртуальном импакторе показано на рисунке 4 и может быть упрощено по формулам (4) — (6).

8


■ 9У.ФУ1

= ФУ2

Рисунок 4 — Схематичное представление объемного расхода в двухступенчатом виртуальном импакторе

Qv. ОУ1 “ $,0 и»м • Qv .10 шм ” Qv .10 мш “ Qv .2,5 мш •    (4)

Qv. ФУ2 = $2.5 мш • Qv .2.5 мш •    (5)

Qv. ФТО = (1 - $2.5 мш) Qv .2.5 Him .    (6)


где qv — объемный расход пробы:

Qv.2.5 мш — входящий объемный расход на стадии РМ2 5;

Qvyi — всасываемый объемный расход на стадии РМ10;

Qv. «У2 всасываемый объемный расход на стадии РМ2 5;

Qvtoto всасываемый объемный расход фильтра тонкой очистки;

Qv 1 .(Омкм — побочный поток через сопло на стадии РМ10;

Nюмш — номер сопла импактора на стадии РМ10;

Qv\ .2. s мш — побочный поток через сопло на стадии РМ25;

Л/25км — номер сопла импактора на стадии РМ25;

Qv2 ,2,5нш — основной расход через сопло на стадии РМ25;

^омш — отношение побочного потока на стадии РМ10;

$2.5 мш — отношение побочного потока на стадии РМ25.

Приблизительно 10 % общего всасываемого потока на каждой стадии уходит. Поэтому ^10иш* 0.1

И $2.5 шм* 0.1-

Объемный расход пробы при нормальных условиях и для сухого газа qVn вычисляют по формуле


Qv=Qv-


7„(P.m*♦ Ры)


Рп Т


1+


ТпНдО.» 5n MjO.v


(7)


где Т — температура газа в условиях эксплуатации;

Тп — стандартная температура, равная 273,15 К;

Рать— атмосферное давление на месте измерения; р„ — нормальное давление, равное 1 013.25 гПа;

р« — различие между статическим давлением в поперечном сечении при измерении и атмосферным давлением на месте измерения (атмосферное давление);

K.mjO. — массовая концентрация паров воды при нормальных условиях и с сухим газом;

PnHjO.v — плотность паров воды при нормальных условиях, равная 0.8038 кг/м3.


9


Для вычисления объемного расхода согласно формуле (2) должны быть рассчитаны следующие параметры:

-    динамическая вязкость г\(Т) газовой смеси в условиях эксплуатации;

-    коэффициент Каннингема Ст/фракции частиц/.

Формулы для вычисления этих параметров приведены в приложении А.

6.4.4    Диаметр входного сопла

Диаметр входного сопла вычисляют из требуемого объемного расхода пробы qv и скорости отходящего газа в месте отбора проб по формуле

0.9S,- -^/v„S1,3.    (8)

Наиболее предпочтителен сверхизокинетический метод отбора проб воздуха, т. к. ошибка в эффективности разделения в этом методе меньше, чем при изокинетическом отборе проб (см. приложение В).

6.4.5    Применимые условия эксплуатации

Метод измерения, определенный в настоящем стандарте, применим для режимов работы, установленных в таблице 2. Составы газа колеблются от воздуха до отходящих газов с углекислым газом объемной долей 30 %.

Таблица 2 — Типичные рабочие условия для метода измерения

Наименование параметра

Среднее значение

Минимальное значение

Максимальное значение

Концентрация пыли, мг/м3

40

1

200

Температура. °С

135

20

250

Давление. гПа

1000

850

1100

Содержание водяного пара, мг/м3*

30

0

100

* Точка росы должна быть ниже температуры отходящего газа

Если эти рабочие условия не соблюдены, особенно при высоком содержании паров воды или высоких температурах отходящего газа, то измерения должны быть проведены таким способом, чтобы число Рейнольдса каждой стадии разделения составляло от 100 до 3000. В таком случае выполняется условие подобия в соответствии с теорией Марпла и Лю (15]. Число Рейнольдса потока для кахщой стадии может быть определено в соответствии с приложением D.

6.4.6 Компоненты

В структуру двухступенчатого виртуального импактора должны входить следующие компоненты:

-    входная воронка в соответствии с требованиями ИСО 12141, при необходимости;

-    сопла ускорения частиц для стадии разделения РМ10;

-    сопла для улавливания частиц, фильтр для улавливания и держатель фильтра для фракции частиц с диаметром более 10 мкм;

-    сопла ускорения частиц для стадии разделения РМ25;

-    сопла для улавливания частиц, фильтр для улавливания и держатель фильтра для фракции частиц диаметром от 10 до 2.5 мкм;

-    фильтр тонкой очистки и держатель фильтра для фракции частиц с диаметром менее 2.5 мкм.

Пример каскадного виртуального импактора приведен в приложении С.

7 Отбор проб

7.1 Установка для измерений

На рисунке 5 приведен общий пример установки для измерения. Приборы для измерения объема газа необходимо использовать под давлением, измеряемым манометрами.

Ю

ГОСТ Р ИСО 13271-2016

jgku

1 — входное сопло; 2 — двухступенчатый виртуальный импаггор; 3 — опорная труба; 4 — колонки охлаждения и сушки,

5 — клапаны; б — манометры. 7 — расходомеры; 8 — приборы для измерения объема газа с термометром. 9 — всасывающее устройство. 10 — приборы для измерения температуры. 11 — трубки Пито с дифференциальным измерителем давления,

12— направление потока отходящего газа

Рисунок 5 — Пример конструкции системы отбора проб

При измерении допустимо использование трех устройств всасывания. В этом случае, требования к компонентам ниже по потоку от импактора должны соответствовать ИСО 12141.

Системы отбора проб с прямым входным соплом могут применяться для измерений внутри дымовых труб. Измерения внутри трубы с s-образным соплом могут привести к более высоким потерям частиц. В процессе измерений необходим точный контроль внешней температуры импактора для получения точного диаметра проскока. Если выполняют измерения внутри трубы с s-образным соплом перед импактором. то предварительно должны быть выполнены испытания по проверке, включающие количественный анализ потерь, связанных с крупными и мелкодисперсными частицами. Такие измерительные установки могут быть использованы, только если потери частиц в процессе отбора проб составляют менее 10 % общей массы мелкодисперсных частиц, уловленных на фильтре тонкой очистки.

7.2 Оборудование и рабочие материалы

7.2.1    Оборудование для отбора проб

Виртуальный импактор должен быть изготовлен из коррозионно-устойчивого материала, например, титана или нержавеющей стали. Входное сопло должно быть изготовлено из того же самого материала, что и виртуальный импактор. Должен быть доступен ряд сопл с различными эффективными диаметрами, по крайней мере, от 3 до 18 мм (см. приложения С и Е).

7.2.2    Оборудование для экстракции и регулирования объемного расхода пробы

Используется следующее оборудование для экстракции и регулирования объемного расхода пробы:

-    гибкие трубки для газа достаточной длины для соединения частей пробоотборной линии ниже по потоку от всасывающей трубки;

-    крепление с закрепленной трубкой или стержнем для настройки виртуального импактора;

-    специальный нагреватель для регулирования температуры всего импактора, при необходимости;

-    сушильная колонка с влагопоглотителем для осушения пробы газа;

-    всасывающее устройство (например, коррозионно-устойчивый газонепроницаемый насос с защитным фильтром и минимальной подачей в 2 м3/ч при 0.04 МПа в области всасывания, предпочтительно с автоматическим регулятором потока);

11

ГОСТ Р ИСО 13271-2016

Содержание

1    Область применения.............................................................................................................................. 1

2    Нормативные ссылки............................................................................................................................. 1

3    Термины и определения........................................................................................................................ 1

4    Обозначения и сокращения................................................................................................................... 4

4.1    Обозначения............................................................................................................................... 4

4.2    Сокращения................................................................................................................................. 5

5    Основные принципы................................................................................................................................ 5

5.1    Общие положения....................................................................................................................... 5

5.2    Теория виртуальных импакторов.............................................................................................. 5

6    Спецификация двухступенчатого виртуального импактора............................................................... 7

6.1    Общие понятия............................................................................................................................ 7

6.2    Кривые разделения .................................................................................................................... 7

6.3    Проверка кривых разделения..................................................................................................... 8

6.4    Условия эксплуатации.................................................................................................................. 8

7    Отбор проб............................................................................................................................................... 10

7.1    Установка для измерений .......................................................................................................... 10

7.2    Оборудование и рабочие материалы ....................................................................................... 11

8    Подготовка, процедура измерения и последующая обработка.......................................................... 12

8.1    Общие положения ...................................................................................................................... 12

8.2    Предварительная обработка...................................................................................................... 13

8.3    Процедура измерения.................................................................................................................. 13

8.4    Процедуры взвешивания............................................................................................................ 14

8.5    Обработка взвешиваемых деталей после отбора................................................................... 15

9    Вычисление результатов....................................................................................................................... 15

10    Рабочие характеристики...................................................................................................................... 15

10.1    Загрузка виртуального импактора........................................................................................... 15

10.2    Предел чувствительности......................................................................................................... 16

10.3    Неопределенность измерения.................................................................................................. 16

10.4    Потери частиц............................................................................................................................ 16

11    Протокол испытаний ............................................................................................................................ 16

Приложение А (справочное) Физическая оценка характеристик для вычисления объемного расхода

пробы................................................................................................................................ 17

Приложение В (справочное) Ошибки, возникающие при отклонении от изокинетического метода

отбора проб.......................................................................................................................20

Приложение С (справочное) Пример двухступенчатого виртуального импактора .............................. 22

Приложение D (справочное) Влияние колебаний температуры и состава отходящего газа на число

Рейнольдса.......................................................................................................................25

Приложение Е (справочное) Входное сопло............................................................................................27

Приложение F (справочное) Список оборудования................................................................................ 28

ГОСТ РИСО 13271—2016

Приложение G (справочное) Определение представительной точки отбора проб............................... 30

Приложение Н (справочное) Генерирование стандартного аэрозоля для калибровки виртуального

импактора......................................................................................................................... 31

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов

национальным    стандартам............................................................................................. 32

Библиография............................................................................................................................................ 33

IV

ГОСТ РИСО 13271—2016

Введение

В целях количественного определения величин РМ,0 и РМ2 5 в выбросах стационарных источников или установления вклада источников РМ10 и РМ2 5 в атмосферном воздухе необходимо измерять тонкодисперсные твердые частицы в отходящих газах промышленных источников.

Настоящий стандарт описывает метод измерения массовой концентрации РМ10 и РМ2 5 в соответствии с кривыми разделения, которые были установлены в ИСО 7708 (1) для РМ10 и РМ25 в атмосферном воздухе. Метод основан на принципе разделения потока газа с использованием двухступенчатого виртуального импактора. Этот метод применяют к более высоким содержаниям пыли, чем содержание, при котором используют каскадные импакторы. оснащенные пластинами.

Метод измерения позволяет одновременное определение содержания РМ10 и РМ^в выбросах. Метод предназначен для измерения внутри трубы стационарных источников выбросов с возможными реакционными газами и/или парами воды.

Вклад в выбросы стационарных источников содержания РМ10 и РМ25 в атмосферном воздухе классифицируют как первичный и вторичный. Те выбросы, которые существуют в виде твердых частиц внутри трубы с отходящим газом и которые испускаются непосредственно в воздух, можно считать «первичными». Вторичные частицы состоят из тех выбросов, которые формируются в окружающем воздухе из-за химических реакций в атмосфере. Техника измерений в настоящем стандарте не позволяет измерить вклад выбросов дымовых газов в формирование вторичных твердых частиц в атмосферном воздухе.

V

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВЫБРОСЫ СТАЦИОНАРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Определение массовой концентрации твердых частиц РМ10/РМ26в отходящих газах. Измерение при высоких значениях массовой концентрации с применением виртуальных импакторов

Stationary source emissions Determination of PM10/PM25 mass concentration in flue gas Measurement at higher concentrations by use of virtual impactors

Дата введения — 2017—12—01

1    Область применения

Настоящий стандарт определяет стандартный референтный метод для определения массовой концентрации РМ10 и PIV/Ц s в выбросах стационарных источников с использованием двухступенчатых виртуальных импакторов. Метод измерения подходит для измерений массовой концентрации частиц в трубе с отходящим газом. Метод также может быть использован для отходящего газа, который содержит высокореакционные соединения (например, серу. хлор, азотную кислоту) при высокой температуре или высокой влажности.

Настоящий стандарт применяют к высоким содержаниям пыли. Крупные частицы разделяют на сопле с эффектом незначительного отскока и захвата уловленных крупных частиц. По той же причине достаточно ограничены помехи, возникающие из-за высокого содержания в газах или выбросах.

Настоящий стандарт не применяют для определения общего массового содержания пыли.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий международный стандарт. Для недатированной ссылки применяют последнее издание ссылочного стандарта (включая его изменения).

IS012141, Stationary source emissions — Determination of mass concentration of particulate matter (dust) at low concentrations — Manual gravimetric method [Выбросы стационарных источников. Определение массовой концентрации твердых частиц (пыли) при низких концентрациях. Ручной гравиметрический метод]

3    Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1

аэродинамический диаметр (aerodynamic diameter): Диаметр сферы плотностью 1 г/см3, обладающий одинаковой предельной скоростью за счет силы гравитации в условиях спокойного воздуха и при преобладающих значениях температуры, давления и относительной влажности.

Примечание — Адаптировано из ИСО 7708 [1], статья 2 2

3.2

фильтр тонкой очистки (backup filter): Плоский фильтр, используемый для улавливания фракции

РМ2.5.

(ИСО 23210:2009 [7], статья 3.2.3)_

Издание официальное

3.3    фильтр для улавливания (collection filter): Плоский фильтр, используемый для улавливания крупных частиц.

3.4 _

коэффициент Каннингема (Cunningham factor): Поправочный коэффициент, принимающий во внимание изменение во взаимодействии меэду частицами и газовой фазой.

(ИСО 23210:2009 [7]. статья 3.1.7)

Примечание — См А2_

3.5 _

диаметр проскока (cut-off diameter): Аэродинамический диаметр, при котором эффективность разделения в импакторе составляет 50 %.

(ИСО 23210:2009 [7], статья 3.1.2)_

Примечание — Разделение частиц в реальных импакторах не идеально, и это отражается на кривых разделения, аналогичных кривым в примере, приведенном на рисунке 1.

А — эффективность разделения; — аэродинамический диаметр 1 — идеальное разделение, 2 — реальное разделение

Рисунок 1 — Эффективность разделения импактора в зависимости от аэродинамического диаметра (адаптирован из ИСО 23210 2009 рисунок 2. (7])

3.6 _

держатель фильтра (filter holder): Держатель подложхи, предназначенный для поддержки фильтра, при этом анализу (взвешиванию) подлежит только осадок на фильтре.

(ИСО 15767:2009 (4), статья 2.4)

3.7

измерительная плоскость, плоскость отбора проб (measurement plane, sampling plane): Плоскость, перпендикулярная к оси газохода в месте отбора проб.

(ИСО 23210:2009 (7), статья 3.3.3)

3.8

измерительная секция (measurement section): Область в газоходе, включающая измеритель-ную(ые) плоскость(и) и секции входного и выходного отверстий.

(ИСО 23210:2009 (7). статья 3.3.2)

ГОСТ РИСО 13271—2016

3.9 _

место измерения, место пробоотбора (measurement site, sampling site): Место в газоходе в обпасти измерительной(ых) плоскости(ей). включающее конструкционное и техническое оборудование.

Примечание — Место измерения состоит из, например, рабочих площадок, измерительных портов, систем обеспечения электропитания

(ИСО 23210:2009 (7J. 3.3.1)

3.10

РМ2 5 (РМ25): Частицы, которые проходят через селективные по размеру сопла с 50%-ной эффективностью проскока при аэродинамическом диаметре 2.5 мкм.

Примечание — РМ25 соответствует «нормативу повышенного риска по респирабельной фракции», как определено в ИСО 7708 1995 (1). 7.1.

(ИСО 23210:2009 (7), статья 3.1.4)

3.11

РМ10 (РМ10): Частицы, которые проходят через селективные по размеру сопла с 50%-ной эффективностью проскока при аэродинамическом диаметре 10 мкм.

Примечание — РМ10 соответствует «нормативу по торакальной фракции», как определено в ИСО 7708 1995 (1], раздел 6

3.12    число Рейнольдса, Re (Reynolds number. Re):

где p — массовая плотность:

v— скорость газа в сопле ускорения частиц; /— длина;

П — динамическая вязкость.

Примечания

1    Адаптировано из ИСО 80000-11 2008 (8], 11-4 1

2    «Безразмерный» параметр (параметр с размерностью 1). описывающий условия потока

3.13 число Стокса, St (Stokes's number, SO:

f‘ |i - 9n D0

где po p — массовая плотность. 1 r/см3; di, — аэродинамический диаметр, м;

Ст — коэффициент Каннингема: v— скорость газа в сопле ускорения частиц, м/с; П — динамическая вязкость газа, Па с;

D0 — диаметр ускорительного сопла частиц, м.

Примечания

1    Адаптировано из ИСО 23210 2009 (7]. В 2

2    «Безразмерный» параметр для определенного инструмента (параметр с размерностью 1), описывающий меры инерционного движения частицы в газовом потоке вблизи препятствия

3.14    сопло ускорения частиц (particle acceleration nozzle): Ускорительное сопло, используемое для ускорения загруженного частицами газа перед разделением в сопле для улавливания частиц.

3.15    сопло для улавливания частиц (particle collection nozzle): Накопительное сопло, используемое для разделения крупных частиц.

3

ГОСТ Р ИСО 13271-2016

4 Обозначения и сокращения

4.1 Обозначения

А — эффективность разделения;

Ст — коэффициент Каннингема;

О0 — диаметр сопла ускорения частиц;

О, — диаметр сопла для улавливания частиц; dae — аэродинамический диаметр;

—    внутренний диаметр входного сопла; с/м — диаметр проскока;

/ — номер серии 1,2,3.....тдля идентификации фракции частиц (2,5 мкм, 10 мкм);

j — номер элемента серии 1,2.3.....л;

/0 — длина сопла импактора; т0то — масса частиц на фильтре тонкой очистки;

тсY2 — масса частиц на фильтре для улавливания второй стадии разделения;

N— номер сопла импактора; л — номер сдвоенных измерений;

Рать — атмосферное давление в месте измерений; рп — нормальное атмосферное давление;

рл — различие между статическим давлением в поперечном сечении и атмосферным давлением места измерения;

qv — объемный расход при рабочих условиях;

Qvn — объемный расход при стандартных условиях и для сухого газа;

<7^ — объемный расход через сопло при рабочих условиях для общего потока;

Ру, — объемный расход через сопло при рабочих условиях для побочного потока;

qv2 — объемный расход через сопло при рабочих условиях для основного потока;

Re — число Рейнольдса;

Sfgо — число Стокса относительно среднего диаметра;

$ — расстояние между концом сопла ускорения частиц и вершиной сопла для улавливания;

Т— температура газа;

7„ — стандартная температура; и(у) — стандартная неопределенность в сдвоенных измерениях; v — скорость газа в сопле ускорения частиц;

—    скорость отходящего газа;

Vn — объем пробы при стандартных условиях и для сухого газа;

Yn.M.o*— массовая концентрация водяного пара при стандартных условиях и с сухим газом;

4

ГОСТ Р ИСО 13271-2016

Ypm 5 — содержание PM2i5;

Урм, — содержание РМ10; у1( — ье значение содержания первой измерительной системы;

Y2,i — ье значение содержания второй измерительной системы;

П — динамическая вязкость газа; р„ H O v — плотность водяного пара при стандартных условиях;

Pop — плотность частиц (1 г/см3);

(, — отношение побочного потока на этапе использования импатора.

4.2 Сокращения

ФТО — фильтр тонкой очистки;

ФУ1 — фильтр для улавливания первой стадии разделения;

ФУ2 — фильтр для улавливания второй стадии разделения.

5 Основные принципы

5.1    Общие положения

При измерении частиц можно выделить три основных физических свойства;

-    массовую концентрацию (например, общую пыль. РМ10, РМ25) и распределение массовых фракций;

-    счетную концентрацию частиц и распределение частиц по размерам в ряды;

-    морфологию частиц (например, форму, цвет, оптические свойства).

Массовую концентрацию РМ10 и РМ25 определяют с помощью селективного по размеру разделения взвешенных частиц в отходящих газах с использованием различных инерционных параметров частиц.

Настоящий стандарт устанавливает метод измерения для определения высокой массовой концентрации РМ10 и РМ2 5 с использованием двухступенчатых виртуальных импакторов. основанных на принципе разделения газового потока без импакторных пластин и с эффектом незначительного отскока и захвата уловленных крупных частиц.

5.2    Теория виртуальных импакторов

Разделение по размеру на этапе использования виртуального импактора основано на инерционных параметрах ускоренных и замедленных частиц в потоке газа. Принцип действия, стадии разделения и основные параметры, определяющие проведение разделения, приведены на рисунке 2.

Стадия разделения состоит, в своей базовой схеме, из ускорительного сопла коаксиально ориентированного к частицам и сопла для улавливания, диаметры которых обозначены как D0 и D, соответственно (см. рисунок 2). Газ. содержащий частицы, входит в сопла и ускоряется в зависимости от D0 и общего расхода, при этом часть потока направляется в сопло для улавливания частиц. Расход, через сопло для улавливания частиц, который называется побочным расходом, составляет приблизительно 10 % от общего потока. Основная фракция или основной поток перенаправляется и отводится от сопла для улавливания частиц. Следовательно, частицы, имеющие диаметр выше определенного аэродинамического размера (размер проскока), определяются в побочном потоке, полученном соплами для улавливания частиц, и собираются на фильтре. Тонкодисперсные частицы размером менее размера проскока остаются в основном потоке и направляются на следующую стадию разделения.