Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6192:2010 Phát thải nguồn tĩnh - Lấy mẫu

• Số hiệu: TCVN6192:2010
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2010

1 Ống khí 2 Đầu đo mẫu 3 Lối vào khí hiệu chuẩn (a) 4 Bộ tạo nhiệt 5 Cái lọc sơ cấp 6 Ống dẫn khí đã làm nóng

7 Lối vào khí hiệu chuẩn (b) 8 Van 9 Thiết bị thoát ẩm 10 Loại nước 11 Cái lọc thứ cấp 12 Bơm lấy mẫu

13 Van tràn 14 Lối vào khí hiệu chuẩn (c) 15 Thiết bị phân tích 16 Ống phân phối 17 Dụng cụ đo lưu lượng 18 Xả khí

Bơm có thể đặt trước hoặc sau thiết bị thoát ẩm tùy thuộc vào thiết kế của hệ thống

Hình 1 - Ví dụ về hệ thống lấy mẫu hút và hệ thống ổn định mẫu

CHÚ DẪN

1 Ống dẫn hoặc ống khói

2 Ngăn đo

3 Cái lọc đầu đo

4 Đầu đo

5 Giá đỡ đầu đo

...

...

...

7 Chụp bảo vệ

8 Bộ ghi dữ liệu

9 Ống khí hiệu chuẩn

Hình 2 - Ví dụ bộ quan trắc theo điểm không hút

CHÚ DẪN

1 Đèn

2 Bộ phát ánh sáng

3 Ngăn chứa khí hiệu chuẩn bên trong

...

...

...

5 Bộ thu ánh sáng

6 Detector và modul điện

7 Bộ ghi dữ liệu

8 Ống khói hoặc ống dẫn

9 Thiết bị thổi sục khí

10 Ống khí hiệu chuẩn

Hình 3 - Ví dụ bộ quan trắc theo đường truyền không hút

CHÚ DẪN

...

...

...

2 Detector và modul điện

3 Đèn

4 Bộ thu và phát ánh sáng

5 Ống khí hiệu chuẩn

6 Ngăn chứa khí hiệu chuẩn bên trong

7 Cửa sổ bảo vệ

8 Bộ phản xạ ánh sáng

9 Gương phản xạ

10 Ống khói hoặc ống dẫn

...

...

...

Hình 4 - Ví dụ bộ quan trắc theo đường truyền không hút mẫu (phương pháp phản xạ ánh sáng)

CHÚ DẪN

1 Dòng khí ống khói

2 Đầu đo mẫu

3 Bao chống thấm nước

4 Bộ tạo nhiệt

5 Cái lọc

6 Ống lấy mẫu

...

...

...

8 Bộ tạo nhiệt

9 Ống khí hiệu chuẩn

10 Lỗ lấy mẫu

Hình 5 - Ví dụ trường hợp vật liệu lọc được gắn sau đầu đo mẫu của hệ thống lấy mẫu hút

CHÚ DẪN

1 Dòng khí ống khói

2 Đầu đo mẫu

3 Ống bảo vệ

...

...

...

5 Bao chống thấm nước

6 Cái lọc

7 Ống lấy mẫu

8 Khí

9 Ống khí hiệu chuẩn

10 Thành ống dẫn

Hình 6 - Ví dụ đầu đo kiểu nhiệt điện với ống bảo vệ đầu đo của hệ thống lấy mẫu hút

a) Kiểu làm mát nhiệt độ phòng

...

...

...

c) Kiểu làm mát không khí cưỡng bức

d) Kiểu nước ống đôi

e) Kiểu làm mát đông lạnh

f) Kiểu làm mát bằng điện

g) Vật liệu bán thấm, Teflon hoặc loại tương đương

CHÚ DẪN

...

...

...

2 Thiết bị tách lỏng-khí

3 Thiết bị thổi làm mát

4 Nước

5 Làm mát bằng chất làm lạnh etylen glycon hoặc chất khác

6 Nước ngưng tụ

7 Modul làm lạnh (yếu tố Peltier)

8 Khí lấy mẫu (hoặc khí đã khô)

9 Ống thấm

10 Khí đã khô (hoặc khí lấy mẫu)

...

...

...

Hình 7 - Ví dụ hệ thống loại bỏ hơi ẩm

CHÚ DẪN

X Chi tiết của đầu đo độ pha loãng

1 Đầu đo độ pha loãng

2 Ống dẫn khí pha loãng

3 Ống mẫu đã pha loãng

4 Bộ phận kiểm tra

5 Bộ phân phối khí

...

...

...

7 Khí thải

8 Dẫn đến bộ phân tích

9 Khí đã nén (khí “không”)

10 Khí hiệu chuẩn

11 Ống khí hiệu chuẩn

12 Đồng hồ đo chân không

13 Khí ống khói

14 Khí lấy mẫu (Q2)

15 Vòi phun tới hạn

...

...

...

17 Mẫu đã pha loãng (Q1 + Q2)

18 Khí pha loãng (Q1)

19 Cái lọc

Tốc độ dòng (khí pha loãng) = Q1

Tốc độ dòng (khí lấy mẫu) = Q2

Tỷ lệ pha loãng =

Q1 + Q2

Q2

Nồng độ ban đầu của nguồn =

...

...

...

x nồng độ đo được

Q2

Hình 8 -Ví dụ về đầu đo pha loãng

PHỤ LỤC A

(tham khảo)

VẬT LIỆU CHẾ TẠO THIẾT BỊ

A.1. Các bộ phận lấy mẫu

Việc lựa chọn đúng vật liệu chế tạo thiết bị là phần rất quan trọng trong việc thiết kế giao diện lấy mẫu. Vật liệu chế tạo được chấp nhận phải đáp ứng ba tiêu chí sau:

...

...

...

b) Vật liệu đó phải không được tương tác một cách quá mức (phản ứng, hấp thụ, hấp phụ) với các mẫu khí;

c) Vật liệu dùng bên trong hoặc gần ống khói phải bền nhiệt.

Đối với hệ thống lấy mẫu có thiết kế tối thiểu, những tiêu chí ở trên phải được xem xét về chi phí vật liệu.

A.2. Độ bền hóa học

Các thành phần ăn mòn gặp phải trong nguồn quan trắc là khí kiềm hoặc khí axit như nitơ dioxit, lưu huỳnh dioxit, axit nitric loãng, axit sunfurơ loãng, axit sunfuric loãng hay đậm đặc [lưu huỳnh trioxit (SO₃) ẩm hoặc mù axit], amoni, và hydro clorua. Độ bền hóa học của các vật liệu khác nhau đối với các thành phần này được thu thập từ một số tư liệu (8 đến 12) của nguồn và được tóm tắt trong Bảng A.1. Toàn bộ vật liệu được đánh giá ở nhiệt độ phòng và có thể xem như kém bền vững ở nhiệt độ cao hơn.

Trong các kim loại, thép không gỉ carpenter 20 SS và Hastelloys là bền vững nhất, kế tiếp là 316 SS, 304 SS, và cuối cùng là nhôm. Thủy tinh và PTFE (Teflonâ)1) khá bền vững đối với tất cả các thành phần của mẫu. Polyvinyl clorua (PVC) kém bền hơn với tất cả các thành phần trừ axit nitric đậm đặc, chất này chưa thấy có ở bề mặt lấy mẫu. PVC bền vững với sự ăn mòn nhưng có thể phản ứng với các thành phần ăn mòn. Để xác định nitơ dioxit và lưu huỳnh dioxit ở nồng độ thấp trong mẫu ẩm, PTFE, thủy tinh và silic thủy tinh được khuyên nên dùng. Polyetylen và polypropylen có cùng tính chất chống ăn mòn và được chấp nhận để dùng trừ những nơi có axit nitric đặc (mù axit từ nhà máy sản xuất axit sunfuric). Nilon là vật liệu ít được dùng trong hệ thống lấy mẫu; trong khi thông tin lại không thống nhất về tính chất bền của Viton®^1) trong các thử nghiệm độ bền.

Bảng A.1 - Độ bền hóa học của một số vật liệu (ống lấy mẫu và đầu lấy mẫu)

Vật liệu

khô

...

...

...

Loãng

Loãng

Loãng

Đặc ^b

Đặc

Loãng

Nhiệt độ lớn nhất

SO₂^a

NO₂^a

...

...

...

H₂SO₃

H₂SO₄

HNO₃

H₂SO₄

H₂S

HCN

NH₃

Cl

HCl

...

...

...

Mercaptan

K

Thép không gỉ, loại 304 SS

S (một số quan sát bị rổ)

S

S

Q

U

S

...

...

...

S

S

S

U

S

S

S

1 075

Thép không gỉ, loại 316 SS^d

...

...

...

S

S
(< 0,051)^c

S

S hoặc Q (< 0,508)

S
(< 0,508)

U
(> 1,27)

S

S

S

...

...

...

S

S

S

1 075

Thép không gỉ, loại mộc 20 SS ^d

S

S

S

S

...

...

...

S

S

S

S

S

U

S

S

S

...

...

...

Hastelloy®

S

S

S

S

S

S

S

S

...

...

...

S

S

S

S

S

Nhôm

S

N/A

...

...

...

S
(0,127 đến 0,508)

Q
(0,508 đến 1,27)

U
(>1,27)

U
(>1,27)

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

...

...

...

N/A

Thủy tinh bosilicat

S

S

S
(< 0,127)

N/A

S
(< 0,127)

S
(>1,27)

...

...

...

S

S

S

S

S

S

S

675

Thủy tinh thạch anh

...

...

...

S

S
(< 0,127)

N/A

S
(< 0,127)

S
(>1,27)

S
(> 1,27)

S

S

S

...

...

...

S

U

S

1 275

Polytetrafloethylen

S

S

S

S

...

...

...

S

S

S

S

S

U

S

S

S

...

...

...

Polyvinyl clorua không dẻo

S

S

S

S

Q

U

S hoặc Q

N/A

...

...

...

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

Polyvinyl clorua

S

S

...

...

...

S

S

Q hoặc U

S hoặc Q

S

S

U

S

S

...

...

...

U

345

Polyethylen

S

S

S hoặc Q

S

S

U

...

...

...

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

Polypropylen

...

...

...

S

S

S

S

U

Q hoặc U

N/A

N/A

N/A

...

...

...

N/A

N/A

N/A

Nylon

-

S

S

U

...

...

...

U

U

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

...

...

...

Viton

S hoặc U

S

S

S

S

S hoặc Q

S hoặc Q

N/A

...

...

...

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

S = thỏa mãn, Q = nghi ngờ, U = Không thỏa mãn, N/A = không có số liệu

a Khuyến nghị: Nếu hoạt động ăn mòn chiếm ưu thế, có thể sử dụng polytetrafloethylen (Teflon®) đối với SO₂ khô và NO₂ khô.

b Nồng độ HNO₃ cao chưa thấy có ở bề mặt lấy mẫu.

...

...

...

d Thép không gỉ chứa Mo cho sai số dương khi NH₃ có mặt trong phép đo NO₂ do hoạt động xúc tác của Mo có chứa trong thép không gỉ lên amoni.

Bảng A.2 - Độ bền hóa học của một số loại vật liệu (đường ống nối, cái lọc)

Bộ phận

Vật liệu

Khô

Khô

Loãng

Nhiệt độ tối đa

...

...

...

NO₂^a

H₂S

HCN

NH₃

Cl₂

HCI

HF

Mercaptan

K

...

...

...

Thủy tinh bosilicat thiêu kết

S

S

S

S

S

S

S

U

...

...

...

675

Lưới thép không gỉ ^b

S

S

S

S

S

U

U

...

...

...

U

975

Thép không gỉ thiêu kết ^b

S

S

S

S

S

U

...

...

...

U

U

975

Hastelloy

S

S

S

S

S

...

...

...

S

S

S

Gốm tổ ong

S

S

S

S

...

...

...

U

S

U

U

1 275

Polytetra-floethylen

S

S

S

...

...

...

S

U

S

S

U

475

Ống nối

Cao su flo

S

...

...

...

S

S

S

S

S

S

S

455

Cao su Silicon

...

...

...

S

S

S

S

U

S

S

S

425

...

...

...

S

S

U

U

U

U

U

U

U

...

...

...

S = thỏa mãn, Q = nghi ngờ, U = không thỏa mãn

a Khuyến nghị: Nếu hoạt động ăn mòn chiếm ưu thế, có thể sử dụng polytetrafloethylen (Teflon®) đối với SO₂ khô và NO₂ khô.

b Thép không gỉ chứa Mo cho sai số dương khi NH₃ có mặt trong phép đo NO₂ do hoạt động xúc tác của Mo chứa trong thép không gỉ lên amoni.

A.3. Bảng A.2 - Thông tin bổ sung

a) SUS 316 và SUS 316L cho sai số dương khi NH₃ có mặt trong phép đo NO₂ do hoạt động xúc tác của Mo chứa trong thép không gỉ lên amoni.

b) Trường hợp thời gian áp dụng ngắn, nhựa ethylen tetra-florua có thể chịu được nhiệt độ tới 535 K.

c) Do có nhiều chủng loại vật liệu có trong thép không gỉ như 304 SS, 316 SS, Carpenter 20 SS, .... cần phải chọn các vật liệu này phù hợp với loại khí và điều kiện tồn tại của vật liệu.

d) Lý do sử dụng thủy tinh bosilicat, mà không sử dụng thủy tinh thạch anh dùng cho đầu đo hydro florua là vì, hai vật liệu được thu thập trong chất hấp thụ thì sau sự ăn mòn của silicon tetra-fIorua, thủy tinh thạch anh bị ăn mòn nhiều hơn thủy tinh bosilicat và lại rất đắt. Hơn nữa, lý do sử dụng thép không gỉ cho đầu đo, mà không sử dụng thép không gỉ thiêu kết dùng cho vật liệu của cái lọc là thép không gỉ thiêu kết tạo ra trên vật liệu lỗ đường kính 0,8 mm phải được sử dụng làm vật liệu cái lọc đối với hợp chất florua.

e) Lý do sử dụng titan cho hydro clorua, mà không sử dụng clo là vì, titan bền với clo ẩm, và phản ứng mạnh mẽ với khí clo khô.

...

...

...

Bảng A.3 - Thành phần chung và đặc tính của thép không rỉ

Thép không gỉ

Thành phần chung

Đặc tính và sử dụng

SUS 304

18Cr-8Ni

Hầu như được sử dụng rộng rãi vì thép bền nhiệt cho nhà máy chế biến thức ăn và sản xuất hóa chất chung.

SUS 316

18Cr-12Ni-2,5Mo

...

...

...

SUS 316J1

18Cr-12Ni-2Mo-2Cu

Vật liệu bền với axit sunfuric, đặc tính chống ăn mòn và không tạo rỗ bề mặt tốt hơn SUS 316

SUS 317

18Cr-12Ni-3,5Mo

Đặc tính không tạo rỗ bề mặt tốt hơn SUS 316J1, sử dụng cho vật liệu quá trình nhuộm

SUS 317J1

18Cr-12Ni-5Mo

Sử dụng chuyển đổi nhiệt, nhà máy sản xuất axit nitrit, nhà máy sản xuất axit phosphoric, quy trình tẩy màu, sử dụng dung dịch chứa ion clo

...

...

...

25Cr-4,5Ni-2Mo

Vật liệu cấu trúc hai pha vật liệu bền với axit mạnh và chống tạo rỗ bề mặt và cường độ cao, được sử dụng như vật liệu bền với nước biển

SUS 329J2L

25Cr-6Ni-3,5Mo-0,2N

Tính không ăn mòn cao bền với clorua đậm đặc và môi trường như nước biển, v.v.. , độ bền và các đặc tính khác tốt bằng hoặc tốt hơn SUS 329J1

Carpenter 20 SS

20Cr-29Ni-2Mo-3Cu

Bền với axit sunfuric nồng độ cao

Hastelloy A

...

...

...

Đặc tính kỹ thuật cao dưới điều kiện nhiệt độ cao và bền với oxy hóa mạnh

Hastelloy B

64Ni-28Mo-6Fe

Hastelloy C

57Ni-17Mo-6Fe-15Cr-4W

Vì Mo được thêm vào đóng vai trò như chất xúc tác trong trường hợp đo hàm lượng nitơ dioxit trong khí ống khói thấp, tức là thấp hơn 50 ppm, có thể xảy ra các sai số âm trong giá trị phép đo

Bảng A.4- Đặc tính của nhựa florua

Tên hóa học

...

...

...

Tetrafloethylen-erfloalkyvinylether Co-polyme

Tetrafloethylen- Hexaflo propylen Co-polyme

Polyclotrifloethylen

Polyvinylden florrua

Tetrafloethylen- Ethylen Co-polyme

Tetrafloethylen-Ethylen Co-polyme: chứa silic thủy tinh

Clotrifloethylen- Ethylen Co-polyme

Tên thương mại và các chất khác

Teflon® Polyflon® Aflor®

...

...

...

Teflon® Neoflon ®

Dyflon®

Kainer KF polyme

Tefzer Afron COP

Teflon® Chứa silic thủy tinh

Teflon®

Chữ viết tắt

PTFE

PFA

...

...

...

PCTFE

PVDF

ETFE

ETFE

ECTFE

Đặc tính

Đơn vị

ASTM

...

...

...

Vật lý

Điểm nóng chảy

K

...

...

...

600

583

548

493

444

553

543

518

Trọng lượng riêng

...

...

...

D 792

2,14-2,20

2,12-2,17

2,12- 2,17

2,1-2,2

1,75-1,78

1,70

1,80

1,68- 1,69

...

...

...

Tính dẫn nhiệt

10^-4cal-m-Sec-K

C 177

6,0

6,0

6,5

4,7-5,3

3,0

5,7

...

...

...

5,8

Đặc trưng nhiệt

Cal/K/ g

N/A

0,25

0,25

0,28

0,22

0,33

...

...

...

N/A

N/A

Hệ số giãn nở tuyến tính

10^-5/K

D 696

10

12

8,3-10,5

4,5-7,0

...

...

...

9-9,3

1,7-3,2

8

Điểm biến dạng do nhiệt

D 648

...

...

...

18,5 kg/cm^2

K

328

320

...

...

...

N/A

363

347

483

350

4,6 kg/cm^2

K

394

...

...

...

345

399

405-422

377

538

389

Nhiệt độ đưa vào tối đa

K

(không có)

...

...

...

533

473

450-473

423

423- 453

473

438- 453

Độ bền....

Hấp thụ nước (24h)

...

...

...

D 570

0,00

0,03

< 0,01

0,00

0,04

0,029

0,022

0,001

...

...

...

(UL-94)

v-0

v-0

v-0

v-0

N/A

v-0

v-0

...

...

...

Chỉ số ô xy

-

D 2863

> 95

> 95

> 95

> 95

N/A

30

...

...

...

60

Ảnh hưởng của ánh sáng mặt trời

-

-

không

không

không

không

không

...

...

...

N/A

không

Ảnh hưởng của axit yếu

D 543

không

không

không

không

...

...

...

không

N/A

không

Ảnh hưởng của axit mạnh

-

D 543

không

không

không

...

...

...

phân hủy với mù axit sunfuric

không

N/A

không

Ảnh hưởng của kiềm yếu

-

D 543

không

không

...

...

...

không

không

không

N/A

không

Ảnh hưởng của kiềm mạnh

-

D 543

không

...

...

...

không

không

không

không

N/A

không

Ảnh hưởng của dung môi

-

D 543

...

...

...

không

không

Giãn nở ít với hợp chất halogen

Bền với hầu hết dung môi

không

N/A

Độ bền tốt

Nguồn: Nhựa Encyclopedia Modern 76/77 với các số liệu bổ sung của Du Pont Corp.

Độ bền nhiệt của nhựa tetraflorua ethylen khác so với nhiệt độ đưa vào tối đa trong trường hợp đo liên tục. Chú ý rằng nhiệt độ của Teflon PFA dưới 473 K, còn nhiệt độ của Neoflon FEP là dưới 423 K, và của Diflon CTFE dưới 393 K. Nhiệt độ làm nóng phải được lựa chọn dựa trên vật liệu đã sử dụng.

...

...

...

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TCVN 5975 (ISO 7934), Sự phát thải của nguồn tĩnh - Xác định nồng độ khối lượng lưu huỳnh dioxit - Phương pháp hydro peoroxit/bari perclorat/thorin

[2] TCVN 5976 (ISO 7935), Khí thải nguồn tĩnh - Xác định nồng độ khối lượng của lưu huỳnh dioxit (SO₂) - Đặc tính của các phương pháp đo tự động

[3] TCVN 5977 (ISO 9096), Phát thải nguồn tĩnh - Xác định nồng độ khối lượng của bụi bằng phương pháp thủ công

[4]  TCVN 6501 (ISO 10849), Sự phát thải của nguồn tĩnh - Xác định nồng độ khối lượng của các oxit nitơ - Đặc tính của hệ thống đo tự động

[5] TCVN 7172 (ISO 11564), Sự phát thải nguồn tĩnh - Xác định nồng độ khối lượng nitơ oxit - Phương pháp trắc quang dùng naphtyletylendiamin

[6] ISO 12039, Stationary source emissions - Determination of carbon monoxide, carbon dioxide and oxygen - Performance characteristics and calibration of automated measuring systems

1) Teflon® và Viton® là các ví dụ về các sản phẩm thích hợp có sẵn trên thị trường. Thông tin này được đưa ra để thuận tiện cho người sử dụng tiêu chuẩn này và không phải là xác nhận của TCVN về các sản phẩm này.