TCVN 12029:2018 tiêu chuẩn về phát thải nguồn tĩnh

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 12029:2018

PHÁT THẢI NGUỒN TĨNH - XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG THỂ TÍCH VÀ VẬN TỐC KHÍ ỐNG KHÓI (TRONG ỐNG PITOT KIỂU S)

Determination of stack gas velocity and volumetric flow rate (Type S pitot tube)

Lời nói đầu

TCVN 12029:2018 xây dựng trên cơ sở tham khảo EPA Method 2 Determination of stack gas velocity and volumetric flow rate (Type S pitot tube) của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ.

TCVN 12029:2018 do Tổng cục Môi trường biên soạn, Bộ Tài nguyên và Môi trường đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

PHÁT THẢI NGUỒN TĨNH - XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG THỂ TÍCH VÀ VẬN TỐC KHÍ ỐNG KHÓI (TRONG ỐNG PITOT KIỂU S)

Determination of stack Gas Velocity and Volumetric Flow Rate (Type S Pitot Tube)

CẢNH BÁO: Phương pháp này có thể bao gồm các chất nguy hại, quy trình vận hành và thiết bị. Phương pháp thử này có thể không đề cập đến tất cả các vấn đề về an toàn liên quan đến việc sử dụng chúng. Người sử dụng phương pháp thử này phải có trách nhiệm thiết lập các quy định về an toàn và sức khỏe phù hợp cũng như xác định khả năng áp dụng các giới hạn quy định trước khi thực hiện phương pháp thử này.

1  Phạm vi áp dụng

1.1  Tiêu chuẩn này áp dụng để xác định tốc độ trung bình và lưu lượng thể tích của một dòng khí.

1.2  Phương pháp này không áp dụng cho các vị trí đo không đáp ứng các tiêu chí của TCVN 11303:2016 (EPA method 1). Ngoài ra, không được sử dụng phương pháp này để đo trực tiếp trong dòng khí xoáy hoặc rối. Khi tồn tại các điều kiện không thể chấp nhận được, thì các quy trình thay thế phải được chấp thuận của cơ quan có thẩm quyền, và sử dụng để đưa ra các phép xác định tốc độ dòng chảy chính xác. Ví dụ về các quy trình thay thế là: (1) lắp đặt cánh quạt thẳng; (2) tính toán hệ số tỷ lượng tổng lưu lượng thể tích, hoặc (3) chuyển đến vị trí đo khác tại đó các dòng khí là chấp nhận được.

2  Tài liệu viện dẫn

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

• TCVN 11303, Phát thải nguồn tĩnh - Lấy mẫu và đo vận tốc
• TCVN 11304 3, Phát thải nguồn tĩnh - Phương pháp phân tích khí khối lượng mol phân tử khí khô
• TCVN 11305, Phát thải nguồn tĩnh - Xác định hàm ẩm của khí thải ống khói
• EPA Method 1, Sample and velocity traverses for stationary Sourccs (Mẫu và vận tốc đi qua các nguồn tĩnh).
• EPA Method 5, Determination of particulate matter emissions from stationary sources (Xác định phát thải bụi từ các nguồn tĩnh).

3  Tóm tắt phương pháp

Tốc độ trung bình của dòng khí thải trong ống khói được xác định từ khối lượng riêng của khí và từ phép đo tốc độ trung bình tại đầu ống bằng ống pitot kiểu S (kiểu Stausscheibe hoặc loại đổi chiều).

4  Thiết bị và dụng cụ

Sử dụng thiết bị dụng cụ thông thường trong phòng thử nghiệm và các thiết bị sau:

4.1  Ống pilot kiểu S

4.1.1  Ống pitot làm bằng ống kim loại, (ví dụ, thép không gỉ) như thể hiện trên Hình 1. Khuyến cáo đường kính ngoài của ống (Kích thước Dt. Hình 2b) nằm trong khoảng từ 0,48 cm đến 0,95 cm (3/16 in. và 3/8 in.). Khoảng cách từ đáy của từng chân ống pitot đến mặt phẳng khe hở (các khoảng cách PA và PB, Hình 2b) là bằng nhau; khuyến cáo là khoảng cách này bằng khoảng 1,05 đến 1,50 lần đường kính ngoài của ống. Các mặt khe hở của ống pitot nên được sắp xếp như thể hiện trên Hình 2, tuy nhiên giữa các khe hở cho phép có các sai lệch nhỏ (xem Hình 3).

Hình 1 – Cụm lắp ráp áp kế có ống pitot kiểu S

Hình 2 - Ống pitot kiểu S được chế tạo đúng kỹ thuật

4.1.2  Ống pitot kiểu S có hệ số cho trước được xác định theo Điều 7. Mỗi ống có một số nhận dạng được ấn định, số này được đánh dấu hoặc khắc cố định lên thân ống. Có thể sử dụng ống pitot chuẩn thay cho ống pitot kiểu S, miễn là thỏa mãn các tiêu chuẩn kỹ thuật nêu tại 4.7 và 7.2. Tuy nhiên cần chú ý là các lỗ áp suất tĩnh và áp suất động của các ống pitot chuẩn dễ bị bịt kín khi các dòng khí thải có các tạp chất dạng hạt-nặng. Vì vậy, bất cứ khi nào sử dụng ống pitot chuẩn chạy ngang, thì phải có đủ bằng chứng là các lỗ của các ống pitot đã không bị bịt tắc khi đưa ống chạy ngang. Điều này có thể thực hiện bằng cách so sánh các số đo của áp suất động (∆p) ghi được tại một điểm theo phương ngang đã lựa chọn (giá trị ∆p đọc được) với số đo ∆p thứ hai ghi lại sau "làm sạch lại" với áp suất không khí để làm sạch các lỗ áp suất động và áp suất tĩnh của ống pitot chuẩn. Nếu các số đo ∆p trước và sau khi đo nằm trong phạm vi 5 phần trăm, thì các số liệu được chấp nhận. Nếu không, thì loại bỏ các dữ liệu và thực hiện lại các phép đo. Lưu ý rằng các điểm theo phương ngang được lựa chọn phải là một điểm mà chứng minh giá trị ∆p có thể đọc được. Nếu việc "làm sạch lại" được thực hiện tại các khoảng thời gian đều đặn là một phần của một quy trình thường lệ, thì sau đó thực hiện các phép đo ∆p so sánh như trên cho hai điểm theo phương ngang mà cho thấy các phép đo ∆p phù hợp.

Các kiểu sắp xếp mặt lỗ sai quy cách như thể hiện ở trên không gây ảnh hưởng giá trị cơ bản của Cp(s) cũng như của α1 và α2 ≤ 10°, β1 và β2 ≤ 5°, z ≤ 0,32 cm (1/8 in.), và w ≤ 0,08 cm (1/32 in.) (Tài liệu tham khảo [11])

Hình 3 – Các loại lỗ xếp đặt sai quy cách do sử dụng ngoài hiện trường hoặc do chế tạo các ống pitot kiểu S không đúng kỹ thuật

4.2  Áp kế vi sai

Đối với Áp kế nghiêng, hoặc các áp kế vi sai loại tương đương. Hầu hết các dãy lấy mẫu đều được lắp áp kế ống nghiêng-thẳng đứng 10 in. (cột nước), có các vạch chia 0,01 in. H2O trên thang đo nghiêng 1 in., và các vạch chia 0,1 in. H2O trên thang đo dọc từ 1 in. đến 10 in.. Đây là loại áp kế (hoặc loại đồng hồ đo khác có độ nhạy tương đương) phù hợp cho các phép đo có các giá trị Δp thấp bằng 1,27 mm (0,05 in.) H2O. Tuy nhiên, nếu sử dụng áp kế vi sai có độ nhạy tốt hơn (phải được phê duyệt của cơ quan quản lý), thì các điều sau đây phải đảm bảo đúng: (1) trung bình cộng của tất cả các số đọc Δp tại các điểm ngang trong ống khí thải là ít hơn 1,27 mm H2O (0,05 in.); (2) đối với các phương ngang của 12 hoặc nhiều điểm, có nhiều hơn 10 % một số đọc Δp là thấp hơn 1,27 mm H2O (0,05 in.); hoặc (3) đối với các phương ngang của ít hơn 12 điểm, nhiều hơn một số đọc Δp là thấp hơn 1,27 mm (0,05 in.) H2O. Tài liệu tham khảo 18 mô tả thiết bị thương mại có sẵn dùng cho các phép đo vận tốc khí có dải tốc độ thấp.

Để thay thế cho các tiêu chí từ (1) đến (3) nêu trên, có thể sử dụng Công thức (1) (10.2) để xác định sự cần thiết sử dụng áp kế vi sai có độ nhạy tốt hơn. Nếu T lớn hơn 1,05, các số liệu áp suất động là không chấp nhận và như vậy cần sử dụng áp kế vi sai có độ nhạy tốt hơn.

CHÚ THÍCH: Nếu áp kế vi sai khác ngoài các áp kế ống nghiêng đang được sử dụng (ví dụ, các đồng hồ xoắn từ), thì cần tiến hành kiểm tra hiệu chuẩn sau mỗi loạt thử nghiệm. Để kiểm tra hiệu chuẩn cho áp kế vi sai, so sánh các số đọc Δp của áp kế này với những số đọc của áp kế loại-dầu tại mức tối thiểu của ba điểm, gần bằng đại diện cho dải các giá trị Δp trong ống khí thải. Nếu, tại mỗi điểm, các giá trị của Δp như đọc trên áp kế vi sai và trên áp kế-dầu phù hợp với nhau, trong vòng 5 phần trăm, thì các áp kế vi sai được coi là đạt hiệu chuẩn. Nếu không, thì loại bỏ các loạt thử nghiệm, hoặc các quy trình đo để điều chỉnh các giá trị Δp đo và các kết quả cuối cùng sẽ được sử dụng, tùy thuộc vào sự phê duyệt của cơ quan có thẩm quyền.

4.3  Cảm biến nhiệt độ

Cặp nhiệt điện, nhiệt kế lưỡng kim, nhiệt kế có bầu chứa đầy chất lỏng, nhiệt kế thủy tinh thủy ngân, hoặc dụng cụ đo khác có khả năng đo nhiệt độ trong phạm vi 1,5 % nhiệt độ tuyệt đối tối thiểu của ống khí thải. Cảm biến nhiệt độ được gắn vào ống pitot sao cho đầu cảm biến không chạm vào bất kỳ phần kim loại nào; và được bố trí không tạo nhiễu đối với các lỗ trên mặt ống pitot (xem Hình 1 và Hình 4). Có thể sử dụng các vị trí khác nếu hệ thống dụng cụ đo nhiệt độ và ống pitot được hiệu chuẩn phù hợp theo quy trình của Điều 8. Với điều kiện là chênh lệch không lớn hơn 1 % so với số đo vận tốc trung bình, dụng cụ đo nhiệt độ không cần phải gắn liền với các ống pitot. Phương án này là tùy thuộc vào sự phê duyệt của cơ quan có thẩm quyền.

4.4  Áp kế và đầu đo

Một ống đo áp điện và áp kế ống chữ U nạp đầy thủy ngân hoặc nước, có khả năng đo áp suất ống khí thải chính xác đến 2,5 mm (0,1 in) Hg. Cũng có thể được sử dụng đầu xả tĩnh của ống Pitot chuẩn hoặc một chân của ống pitot kiểu S cùng với các mặt phẳng lỗ được định vị song song với dòng khí làm đầu đo áp suất

Hình 4 – Vị trí đúng đặt cảm biến nhiệt độ để ngăn ngừa gây cản trở; Dt nằm trong khoảng 0,48 cm đến 0,95 cm (3/16 in. và 3/8 in.)

4.5  Khí áp kế

Áp kế thủy ngân, bằng sắt, hoặc khí áp kế khác có khả năng đo áp suất khí quyển chính xác đến 2,54 mm (0.1 in.) Hg.

CHÚ THÍCH: Các số đọc áp suất khí quyển có thể được lấy từ một trạm khí tượng quốc gia lân cận. Trong trường hợp này, giá trị của trạm (đó là áp suất khí quyển tuyệt đối) phải điều chỉnh về sự chênh lệch độ cao giữa các trạm khí tượng và điểm lấy mẫu với mức bằng trừ đi 2,5 mm (0.1 in.) Hg trên mỗi khoảng độ cao tăng 30 m (100 ft) hoặc cộng với 2,5 mm (0.1 in.) Hg trên mỗi độ cao giảm 30 m (100 ft.).

4.6  Thiết bị xác định mật độ khí

Thiết bị của phương pháp TCVN 11304, nếu cần (xem 5.6), để xác định phân tử lượng khí khô của ống khí thải, và thiết bị của phương pháp TCVN 11305 (phương pháp chuẩn) hoặc EPA Method 5 để xác định hàm lượng ẩm. Có thể sử dụng các phương pháp khác, nhưng phải được sự phê duyệt của cơ quan quản lý.

4.7  Hiệu chuẩn ống pitot

Nếu cần phải hiệu chuẩn ống pitot kiểu S (xem 7.1), thì phải sử dụng ống pitot chuẩn để quy chiếu. Cách khác, có thể được sử dụng ống pitot chuẩn được thiết kế theo các tiêu chí nêu trong 4.7.1 đến 4.7.5 sau đây và được minh họa trên Hình 5 (xem Tài liệu tham khảo [7], [8], [17]). Các ống pitot được thiết kế theo các yêu cầu kỹ thuật này sẽ có các hệ số chuẩn bằng 0,99 ± 0,01.

Hình 5 - Các yêu cầu thiết kế đối với ống pitot chuẩn

4.7.1  Cấu trúc của ống pitot chuẩn

4.7.1.1  Đầu bịt hình bán cầu (thể hiện như trên Hình 5), elip, hoặc hình nón.

4.7.1.2  Một đoạn thẳng tối thiểu bằng sáu lần đường kính (dựa theo D, đường kính ngoài của ống) giữa đầu và các lỗ áp suất tĩnh.

4.7.1.3  Một đoạn tối thiểu bằng tám lần đường kính giữa các lỗ áp suất tĩnh và đường tâm của ống bên ngoài, sau đoạn uốn cong 90°.

4.7.1.4  Các lỗ áp lực tĩnh có kích cỡ bằng nhau (khoảng 0,1 D), cách đều nhau trong cấu hình vòng tròn của mặt áp kế điện.

4.7.1.5  Đoạn uốn cong 90°, có mối nối cong hoặc vát.

4.8  Áp kế vi sai dùng để hiệu chuẩn ống pitot kiểu S

Là loại áp kế nghiêng hoặc tương đương. Nếu sử dụng phương pháp hiệu chuẩn theo đơn vận tốc (xem 7.1.2.3), thì khi tiến hành hiệu chuẩn áp kế vi sai có thể đọc chính xác đến 0,127 mm (0.005 in.) H2O. Đối với các phương pháp hiệu chuẩn đa-vận tốc, máy có thể đọc chính xác đến 0,127 mm (0.005 in.) H2O đối với các giá trị Δp giữa 1,27 mm và 25,4 mm (0,05 in. và 1,00 in.) H2O, và máy có thể đọc chính xác đến 1,27 mm (0,05 in.) H2O đối với các giá trị Δp trên 25,4 mm (1,00 in.) H2O. Áp kế loại đặc biệt, có độ nhạy cao hơn được yêu cầu khi đọc các giá trị Δp dưới 1,27 mm (0,05 in.) H2O (xem Tài liệu tham khảo [18]).

--- Nhấn nút TẢI VỀ hoặc XEM ONLINE để tham khảo đầy đủ nội dung của TCVN 12029:2018----