refik.in.ua   1 ... 6 7 8 9 10

7.1.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ CH, SO, СО и NO

С ПРИМЕНЕНИЕМ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОВ МИКРОКОНЦЕНТРАЦИЙ И

УСТРОЙСТВ ДИНАМИЧЕСКОГО РАЗБАВЛЕНИЯ ГАЗОВОЙ ПРОБЫ

Настоящая методика предназначена для организации и проведения контроля с помощью автоматических газоанализаторов микроконцентраций ЗВ и устройства динамического разбавления (УДР) с коэффициентом разбавления пробы от 5 до 100 раз.
7.1.4.1. Средства измерений и вспомогательные устройства. При измерении концентраций CH, SO, СО, NO применяют следующие средства измерений и вспомогательные ycтpoйcтва:
1) для контроля CH - газоанализатор 623ИН-03;
2) для контроля SO - газоанализаторы ГКП-1, Атмосфера-1, 667 ФФ03;
3) для контроля СО - газоанализаторы ГМК-3, "Палладий";
4) для контроля NO - газоанализатор 645 ХЛ-03.
Для определения CH, SO, CO и NО можно использовать другие газоанализаторы с аналогичными техническими характеристиками:
1) ротаметр РН-А-0,063, #M12291 1200021816ГОСТ 1304-81#S;
2) трубка фторопластовая диаметром более 6 мм и длиной 20 м, можно соединять отрезки трубки штуцерами из стекла или высоколегированной стали;
3) редуктор ГДФ-3-1, ТУ 25.02.1896-75;
4) устройство динамического разбавления газовой пробы УДР, ТЕИШ. 422381.001ТУ, 1988 г.;
5) газосчетчик барабанный ГСБ-400, ТУ 25-04-2261-75;
6) манометр образцовый, ГОСТ 6521-72;
7) секундомер СДП Пр-25, ГОСТ 5072-79К;
8) линейка измерительная, #M12291 1200004030ГОСТ 427-75#S;
9) баллоны с поверочными газовыми смесями (CH, SO, СО, NO),
10) баллон с азотом особой чистоты по #M12291 1200006220ГОСТ 9293-74#S.

7.1.4.2. Газовая схема измерительного комплекса. Измерительный комплекс (черт.7.3) состоит из устройства динамического разбавления 7, газовых магистралей рабочего воздуха 12, газовых магистралей 3 блока газоанализаторов и поверочной смеси 1, блока газоанализаторов 9, подключенных к магистрали 10 через распределитель 8. В состав устройства пробоподготовки входят металлокерамический фильтр 4, эжектор 13, дроссельная мембрана 6 и пневматические магистрали со штуцерами "Контроль", "Сброс", "Питание" и "Выход пробы". Баллон с поверочной газовой смесью подсоединяется через кран 2 и ротаметр 5. Источник рабочего воздуха подключается через редуктор 14. Устройство пробоподготовки подсоединяется к газоходу через унифицированный узел пробоотбора 11. Давление рабочего воздуха контролирует манометр 15.


Черт.7.3. Схема измерительного комплекса

Проба разбавлялся в эжекционном разбавителе, работающем следующим образом. Сжатый воздух от источника рабочего воздуха по магистрали 12 через редуктор 14, устанавливающий давление 0,14 МПа, поступает на эжектор. На входном штуцере эжектора создается разрежение, и газовая проба просасывается из газохода через фильтр и сопло, поступая в эжектор, где смешивается с рабочим воздухом. Часть разбавленной пробы по магистрали 10 поступает в блок анализатора, а оставшаяся часть сбрасывается в атмосферу. Блок анализаторов представляет собой один или несколько газоаналитических приборов.
7.1.4.3. Условия выполнения измерений. При выполнении измерений надо соблюдать следующие условия.
Газоаналитическая часть измерительного комплекса должна работать при внешней температуре 10-35 °С, относительной влажности воздуха 10-98% и атмосферном давлении 90-105 кПа.
Устройство динамического разбавления предназначено для работы в следующих условиях эксплуатации:
- температура окружающей среды от -50 до 50 °С,
- атмосферное давление от 90,6 до 104,6 кПа,
- относительная влажность окружающей среды от 30 до 95% при температуре 25 °С,
- производственные вибрации амплитудой не более 0,1 мм и частотой не более 25 Гц.
Газовый поток имеет следующие максимальные параметры:
- температура до 500 °С,
- влажность до 100%,
- запыленность не более 100 г/м,
- давление от 60 до 110 кПа,
- скорость потока до 40 м/с.
При измерении концентрации СО газоанализаторами ГМК-3 и Палладий газовая среда может иметь следующий состав:


#G0Вещество


SO





NO


CO


Концентрация, об. %


0,10


0,20


0,15


16


При измерении концентрации NО газоанализатором 645ХЛ-03 газовая среда имеет следующий состав:


#G0Вещество


NO


СО

CH


HS


SO

Концентрация, г/м


30


500

20


95


5

При измерении концентрации SO газоанализаторами ГКП-1, Атмосфера-1 и 667 ФФ03 газовая среда может иметь следующий состав:


#G0Вещество


SO


CO


CO


NO


Концентрация, г/м


18


314,3


12,5


2,0


При измерении концентраций CH газоанализатором 623ИН-02 допускается содержание CH в измеряемой газовой среде не более 50 г/м.

7.1.4.4. Подготовка к выполнению измерений. При подготовке к выполнению измерений надо провести работы по монтажу и подготовке аппаратуры, проверке работоспособности, калибровке комплекса. При работе с газоанализатором следует руководствоваться "Техническим описанием и инструкцией по эксплуатации", входящим в комплект прибора.

При работе с газоанализатором 645 ХЛ-03 следует руководствоваться "Техническим описанием и инструкцией по эксплуатации", входящим в комплект прибора, и "Временными методическими указаниями по определению окиси, двуокиси и суммы окислов азота с использованием автоматического газоанализатора 645 ХЛ-03".
При работе с газоанализатором ГМК-3 следует руководствоваться "Техническим описанием и инструкцией по эксплуатации", входящим в комплект прибора, и "Временными методическими указаниями по определению концентрации окиси углерода с использованием автоматических газоанализаторов".
При работе с газоанализаторами ГКП-1 и Атмосфера-1 следует руководствоваться "Техническим описанием и инструкцией по эксплуатации", входящим в комплект прибора, и "Временными методическими указаниями по использованию автоматических газоанализаторов ГКП-1, Атмосфера-1 для регистрации концентрации диоксида серы в атмосферном воздухе".
7.1.4.5. Контрольная проверка герметичности газовых магистралей и коэффициента разбавления УДР. Измерительный комплекс монтируют после контрольной проверки герметичности газовых магистралей и коэффициента разбавления УДР.
Для проверки герметичности собирают схему по черт.7.4. Металлокерамический фильтрующий элемент заменяют заглушкой. Заглушку ставят также на штуцера "Выход пробы", "Сброс" и "Контроль". К штуцеру "Питание" подключают баллон высокого давления с азотом или с сжатым воздухом давлением 97 кПа (1 кгс/см). Давление устанавливают редуктором РДФ-3 по манометру, диапазоном 1,6 кгс/см, класс точности 1. Затем перекрывают линию "Питание" и наблюдают за давлением. Если в течение 10 мин спад давления не превышает 4 кПа, то система герметична. Если падение давления превышает 4 кПа, то все места соединений системы покрывают мыльным раствором и обнаруженные участки разгерметизации устраняют путем уплотнения соединений.

Черт.7.4. Схема проверки герметичности:

1 - металлокерамический фильтр, 2 - дроссельная мембрана (сопло), 3 - эжектор, 4 - редуктор, 5 - манометр образцовый


Для проверки коэффициента разбавления собирают схему по черт.7.5. Вместо металлокерамического фильтрующего элемента ставят заглушку. Заглушку ставят также на штуцер "Выход пробы". Вход ротаметра диапазоном 0-0,2 л/мин подсоединяют к штуцеру "Контроль". Вход ротаметра остается свободным.

Черт.7.5. Схема определения коэффициента разбавления:
1 - металлокерамический фильтр, 2 - дроссельная мембрана, 3 - эжектор, 4 - ротаметр, 5 - газовый счетчик

Газовые счетчики подсоединяют к штуцерам "Сброс" и "Питание". Устанавливают давление питания 137 кПа и определяют по газовым счетчикам расход воздуха за 1 ч.
Коэффициент разбавления определяют по соотношению
, (7.1)
где и - расход воздуха за 1 ч через газовые счетчики, подключенные к штуцерам "Сброс" и "Питание" соответственно, м.
Если полученный при проверке коэффициент разбавления отличается от паспортного не более чем на 5%, можно приступить к монтажу измерительного комплекса.
7.1.4.6. Монтаж измерительного комплекса. Внешние газовые магистрали монтируют из фторопластовой трубки или трубок из высоколегированных сталей, при необходимости короткие отрезки фторопластовой трубки соединяют через стеклянные трубки с наружным резиновым уплотнением мест соединения. Линию сжатого воздуха подсоединяют ко входному штуцеру редуктора РДФ-3. Штуцер "Выход пробы" подсоединяют к газоанализатору. На штуцер "Контроль" ставят заглушку.
Внешние электрические соединения газоанализатора и самопишущий потенциометр монтируют согласно "Инструкциям по эксплуатации" на применяемые газоанализаторы. Корпуса всех приборов надо надежно заземлить. После завершения монтажа газовых и электрических магистралей устройство динамического разбавления устанавливают в газоходе. Комплекс готов к проведению измерений.
7.1.4.7. Выполнение измерений. Для выполнения измерений подключают источник рабочего воздуха и включают газоанализаторы.

При выполнении измерений надо выполнять следующие операции.

Раз в сутки производят внешний осмотр измерительного комплекса, снимают показания редуктора, контролируют нулевые показания, проверяют коэффициент разбавления, корректируют работу самопишущего потенциометра. В режиме непрерывной регистрации комплекс функционирует после проведения перечисленных операций без вмешательства оператора в течение суток.
Следует отметить, что:
1) герметичность устройства динамического разбавления проверяют регулярно, но не реже 1 раза в 30 сут;
2) коэффициент разбавления при эксплуатации проверяют не реже 1 раза в 30 сут и при изменении условий эксплуатации УДР;
3) регенерацию металлокерамического фильтрованного элемента сжатым воздухом давлением 137 кПа в течение 10 с или азотом из баллона производят 1 раз в 6 мес и при падении давления на выходе УДР, для чего необходимо сжатый воздух подать на вход "Калибровка".
7.1.4.8. Проверка коэффициента разбавления при эксплуатации. Для проверки коэффициента разбавления при эксплуатации собирают схему по черт.7.6. К штуцеру "Питание" подают азот или сжатый воздух под давлением, соответствующим паспортному значению УДР. Давление устанавливают редуктором давления РДФ-3.

Черт.7.6. Схема проверки коэффициента разбавления при эксплуатации

1 - устройство подготовки пробы, 2 - унифицированный узел отбора проб, 3 - ротаметр,

4 - баллон с поверочной газовой смесью, 5 - блок газоанализаторов, 6 - редуктор

Поверочная газовая смесь подается из баллона через ротаметр РН-А-0,063. Установив расход 1-2 л/мин, записывают показания газоанализатора и определяют коэффициент разбавления по формуле
,
где - концентрация поверочной газовой смеси в баллоне, - концентрация по показанию газоанализатора.
Если значение отличается не более чем на 5% oт паспортного, комплекс готов к работе.

7.1.4.9. Проверка нулевых показаний. Для проверки стабильности нулевых показаний на вход тракта рабочего воздуха подают азот из баллона высокого давления. Азот пропускают в течение 20 мин и показания прибора сравниваются с данными, полученными при использовании в качестве рабочего газа сжатою воздуха. При прокачивании воздуха допускаются не более чем 50%-ные увеличения нулевого уровня на ленте самопишущего потенциометра по сравнению с азотом. Затем проверяют нулевые показания прибора при подключенной газовой схеме всего измерительного комплекса. Для этого через штуцер "Контроль" из баллона подают азот особой чистоты. Измерение фонового тока газоанализатора и регистрацию его на самописце производят в течение 20 мин. Нулевые показания проверяют при непрерывных измерениях 1 раз в сутки.

7.1.4.10. Обработка результатов измерений. Данные измерений обрабатывают в целях получения осредненных за 20 мин концентраций измеряемого ингредиента.
Обработка диаграммных лент газоанализатора состоит из следующих операций:
1) нахождение линии нуля,
2) разметка времени,
3) вычисление диапазона измерений концентрации путем умножения предела измерения шкалы газоанализатора на коэффициент разбавления,
4) определение концентраций, осредненных за 20 мин,
5) определение максимальной концентрации.
Данные обрабатывают за весь период измерений. После завершения цикла наблюдений ленту самопишущего потенциометра обрезают и подают на обработку. Линию нуля находят путем соединения двух соседних меток нуля, полученных при проверке нулевых показаний измерительного комплекса.
В соответствии с коэффициентом разбавления на ленте отмечают предельный диапазон измерений.
Средние концентрации снимают за каждые 20 мин измерений.
Максимальные значения концентрации за сутки принимают осредненными за интервал измерений 20 мин.
Все концентрации, снятые с ленты, корректируют относительно линии нуля.
Полученные концентрации записывают на ленте у середины временного интервала, к которому они относятся.
7.1.4.11. Оформление результатов измерений. Результаты измерений следует записать в журнал. На титульном листе журнала записывают тип газоанализатора, заводские номера самописца газоанализатора, УДР и характеристику места установки прибора.
Все значения, снятые с ленты, записывают на ленте тремя значащими цифрами с погрешностью до сотых долей грамма на метр кубический у середины интервала, к которому они относятся. При пропуске в записи на ленте или сомнительности результатов записи против соответствующего промежутка времени записывают знак брака (999).

7.2. МЕТОДОЛОГИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНО-ЛАБОРАТОРНОГО КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗВ

В настоящее время в СССР основной объем данных о количественном составе выбросов в атмосферу получают, используя инструментально-лабораторные методы контроля. Это связано, с одной стороны, со значительной сложностью и большими затратами, необходимыми для создания и налаживания массового выпуска автоматических газоанализаторов. С другой - уже сейчас число веществ, подлежащих контролю, достигло нескольких сотен, что делает невозможным создание автоматических приборов для каждого из ЗВ. По-видимому, в обозримом будущем будут создаваться и относительно широко использоваться газоанализаторы для определения приоритетных газовых примесей (NO, SO, CO) и наиболее важных специфических ЗВ (NН, HS, фториды, меркаптаны, галогены и их соединения и др.). Анализ зарубежного опыта в области использования газоанализаторов для контроля ИЗА показывает, что в последние годы наблюдается определенное снижение интереса к автоматическим приборам определения концентраций ЗВ в отходящих газах. Это связано с их дороговизной, сложностью и большими затратами на эксплуатацию и обслуживание, а также избыточностью получаемой информации.

Таким образом, в ближайшие годы, очевидно, сохранится ведущая роль инструментально-лабораторных методов как источников получения информации о выбросах в атмосферу и средств контроля соблюдения нормативов. В этой связи особое значение приобретают создание и внедрение в практику контроля наиболее эффективных и производительных лабораторных методов контроля, их унификация по отраслям и по стране в целом с учетом современных требований к методам определения концентраций.
Государственными нормативными актами определено, что при контроле ИЗА можно использовать только методики, согласованные в установленном порядке. В период до октября 1988 г. функции согласующего ведомства выполнял Госгидромет СССР, а с октября 1988 г. - Министерство природопользования СССР.
Все остальные методические документы по контролю ИЗА, в том числе и согласованные Минздравом СССР методики, нельзя применять при контроле содержания ЗВ в выбросах в атмосферу. Это распространяется как на государственный, так и на отраслевой и производственный контроль.
При осуществлении общесоюзной программы по созданию научно-методической базы контроля ИЗА определены основные требования к методам контроля, а также порядок их разработки и согласования. Для обеспечения унификации методик в предельном случае предусмотрен принцип "одно вещество - одна методика" для всех отраслей и для всей страны. В ряде случаев этот принцип не удается соблюдать из-за больших различий ИЗА по составу, температуре газов и условиям отбора проб.
Однако согласовывать альтернативные методики можно только при убедительно аргументированной невозможности получить достоверные данные с помощью имеющихся методик. Методики должны отвечать основным требованиям к методикам выполнения измерений и специфическим требованиям к методам контроля концентраций ЗВ в выбросах ИЗА. Одним из основных требований является обязательная экспериментальная проверка методики на поверочных газовых смесях в лабораторных условиях и на реальных выбросах.

Наиболее часто используемые на практике методики изданы в виде сборника [6]. В прил.3 приведены перечень согласованных методик по веществам и данные о разработчиках методик.


7.3. МЕТОДОЛОГИЯ КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗВ С ПРИМЕНЕНИЕМ

ИНДИКАТОРНЫХ ТРУБОК (ИТ)

Номенклатура ИТ для определения загрязняющих веществ в ИЗА достаточно ограниченна. Вместе с тем, для всех ИТ существует общий подход в их применении, который можно распространить и на разрабатываемые ИТ.
1. Необходимо корректно выбирать область применения ИТ, с целью не допустить влияния сопутствующих компонентов на показания ИТ. Так, например, работа ТИСО-0,2 и ТИСО-5 основана на реакции окисления-восстановления:
СО + JO J + CO,
и, соответственно, наличие сильных окислителей или восстановителей будет влиять на показания ИТ, занижая или завышая результаты измерения. Это относится и к ИТ для определения SO, NO. Работа ИТ для определения NН основана на кислотно-щелочном взаимодействии, и наличие летучих соединений щелочного характера, например, аминов, будет завышать концентрацию NH в определенных выбросах. При использовании ИТ для определения HS на показания могут влиять вещества, образующие малорастворимые осадки или сильные комплексообразователи.

2. Очень важно учитывать при измерениях влажности газовых потоков и наличие аэрозольной влаги. Влияние этих факторов может проявиться двояко: 1) ряд газов - HS, SO и NН - легко растворяются в сконденсировавшейся воде, что приводит к занижению результатов; 2) конденсирующаяся в ИТ вода может растворять нанесенные на носитель реагенты, что приводит к непредсказуемому смещению границы окрашенного слоя. При концентрации измерений СО, не растворяющегося в воде и реакционно мало активного газа, это препятствие устраняют, используя промежуточные емкости, в качестве которых можно применить камеры или мешки из пленки (например, Ф-26, ПНЛ-3 и др.) В этом случае пробу при помощи аспиратора нагнетают в промежуточную емкость, в которой ее выдерживают до температуры 10-35 °С, затем из этой емкости прокачивают необходимый объем через ИТ. При этом становится возможным осреднить пробу на любой период. Этот же метод можно применять и при определении NO, но здесь существует ряд ограничений. Совершенно неприемлемо использовать резиновые камеры, а каждый тип пленки, из которой изготовлена промежуточная емкость, надо предварительно тщательно проверить. Необходимо отметить, что это относится только к отходящим газам, которые содержат в основном NO, a NO отсутствует или присутствует в малых количествах. Для устранения паров воды, которые при конденсации могут дать капли жидкости, целесообразно устанавливать небольшой поглотительный патрон, заполненный осушителем. Так, например, можно использовать цеолиты, гранулы КОН (для NН), PO (для SO) и т.д. Вместе с тем, совершенно недопустимо использовать в качестве осушителя силикагель, так как он неселективный сорбент по отношению к полярным веществам и будет поглощать как пары воды, так и анализируемый компонент. Еще одним способом устранения излишней влаги является установка между пробоотборным зондом и ИТ каплеотбойника, однако при этом на результат сильно влияет растворимость газов в воде.

3. При анализе с помощью ИТ необходимо учитывать запыленность отходящих газов. При непосредственном отборе пробы возможно значительное повышение аэродинамического сопротивления, что приводит к дополнительной погрешности. Поэтому целесообразно использовать зонды с внешней фильтрацией, например, металлокерамические или из пористого стекла.
4. Важными параметрами, требующими учета, являются температура и разрежение или избыточное давление в газоходе. При избыточном давлении или небольшом разрежении и низкой температуре рекомендуются схемы отбора с аспиратором типа AM-5 (черт.7.7).

Черт.7.7. Схема отбора пробы при избыточном давлении и невысоких температурах (а) и

при небольшом разрежении в газоходе или при измерении концентрации ЗВ в вентиляционных выбросах (б)

Все сказанное относится к отходящим газам с температурой внутри газохода не более 150-200 °С, так как при небольших расходах газа через ИТ (0,2-0,3 дм/мин) уже на расстоянии 30-50 мм от стенки газохода температура пробы практически равна температуре окружающей среды. При большом разрежении аспиратор типа АМ-5 непригоден, и поэтому надо использовать другие способы отбора проб, например, использовать электроаспиратор. При этом необходимо дозировать объем пропущенного газа, изменяя время отбора пробы и соблюдая постоянный расход газа в диапазоне 0,2-0,3 дм/мин. Такой способ достаточно проверен на практике и дает хорошие результаты*.

_____________

* Способ проверен сотрудниками ВНИИприроды М.Ю.Прокофьевым, Е.Н.Семенюком и И.Н.Звягиной.

Большие проблемы возникают при использовании ИТ при низкой температуре окружающей среды. Здесь возможны следующие приемы: выносить ИТ из теплого помещения непосредственно перед анализом, при анализе использовать тепло стенки газохода или держать ИТ в руке. Создавать специальные обогреватели нецелесообразно, так как это снижает основное достоинство метода - его оперативность.



<< предыдущая страница   следующая страница >>