Gaz - Planificarea masuratorilor, Efectuarea masuratorilor, Prelevare de probe extractive pentru masurarea gazului

1.1           Planificarea masuratorilor

Înainte de efectuarea unei masuratori trebuie elaborat un plan de masurare. Acesta va contine formularea sarcinii de masurare si o strategie, care va fi selectata pantru a obtine informatiile solicitate in urma masuratorii. Parimetrul de desfasurare precum si alte criterii pentru planificarea masuratorii se regasesc in directiva IPPC, „Planificarea de masuratorii de emisie punctuale, la surse indicate“ .

In cadrul planului de masurare ar trebui aboradte urmatoarele intrebari:

Unde                    vor fi efectuate masuratorile ?

Ce                                       trebuie masurat ?

Pentru ce                          sunt neceasre cu exactitate rezultatele ?

Cu ce                    mijloace sunt obtinute rezultatele ?

Cine                      va efectua masuratorile ?

Când                    ar gtrebui sa aiba loc masuratorile ?

In vederea planificarii masuratorii trebuie de asemenea sa sa tina cont si de cunostintele preliminare despre statie. Aprecierea posibilelor stadii de functionare este foarte importanta din punctul de vedere al stabilirii unui numar suficient de masuratori, cât si din punctul de vedere al duratei masuratorii. Prin selectia corecta a numarului de masuratori si a duratei procesului de masurare, cheltuiala aferenta poate fi redusa la maxim in vederea indeplinirii sarcinii de masurare stabilite.

Durata unei masuratori discontinue nu ar trebui sa depaseasca in general o jumatate de ora. Prin analogia cu acest lucru, rezultatele masuratorii trebuie transmise de regula ca o medie a jumatatilor de ora.

Planul de masurare este hotarât intre operatorul instalatiei si cei care efectueaza masuratoare. Daca este vorba de masuratori solicitate de autoritatile competente, trebuie ca acordul incheiat intre parti sa includa si autoritatea respectiva.

Planul de masurare reglementeaza raportul dintre operator – institutia de masurare – autoritate in cazul unei masuratori a emisiei si poate indeplini functia unui caiet de sarcini, deoarece contine performantele ce trebuie atinse, stabilite de actre institutia masuratoare in cadrul sarcinii de masurare.

1.2           Efectuarea masuratorilor

1.2.1            Selectarea distantei si a suprafetei de masurare

În vederea efectuarii unei masuratori a valorilor de emisie si pentru a obtine niste rezultate de calitate, este foarte important ca distanta si suprafata de masurare sa fie alese cu foarte mare grija. Locul in care se va efectua masuratoarea de proba trebuie astfel selectat, incât rezultatul sa reflecte o masuratoare reprezentativa in vederea evaluarii comportamentului de emisie al instalatiei respective . De aceea, in cazul instalatiilor noi, ar trebui consultat un institut de specialitate inca din faza planificarii, pentru a putea stabili distantele si suprafata de masurare, atât pentru supravegherea continua a emisiei, cât si pentru masuratorile discontinue, punctuale.

Distributia vitezei gazelor reziduale si a concentratiei masica ale unui obiect de masurare, pot fi neomogene in urma masurarii sectiunii transversale. In anumite cazuri se poate stabili o suprafata de masurare adecvata abia dupa o analiza preliminara.

Cele mai importante criterii se refera la:         

-starea si forma distantei de masurare in canalul de scurgere a gazelor reziduale

-starea suprafetei de masurare in cadrul distantei de masurat

În sectiunea transversala ar trebui sa existe un curent normal.

Conform experientei, acesta este cazul, in care sectiunea transversala de masurare este selectata in cadrul unei distante drepte de masurare, cu marimea si forma sectiunii transversale constante, si cu intrare si scurgere fara elemente disturbatoare. Devierile, ramificatiile, organele de inchidere, ventilatoarele sau alte elemente construite in interior, precum si modificarile sectiunii transversale si depozitarile de pulberi , se constituie ca factori disturbatori in calea curentului.

Lungimile distantelor de intrare respectiv iesire trebuie sa reprezinte fiecare cel putin de trei ori diametrul^[1]) hidraulic al sectiunii transversale de masurare. Daca aceasta conditie nu poate fi îndeplinita, atunci distanta de intrare trebuie selectata mai lunga decat cea de iesire.“

In alegerea suprafetei de masurare este de preferat sa fie selectate suprafetele de masurare de dupa (ventilatorul de aspiratie, deoarece in acea portiune este mai probil sa existe un amstec mai omogen al gazelor reziduale, decât inainte de ventilator). Luarea de probe pentru masurarea substantelor sub forma de poarticule din canalele orizontale pentru gaze reziduale ar trebui efectuata de-a lungul unei axe de masurare verticale, deoarece exista posibilitatea aparitiei unor fenomene de sedimentare.

Masuratoarea domeniului de masurare trebuie realizata in conditii de siguranta. Masuratorile domeniului de masurare trebuie sa fie suficiente pentru sarcina aferenta (de ex. Fig. 1.1.),astfel:

trebuie sa existe suficient spatiu pentru depozitarea aparatelor. Dupa ce aparatele au fost instalate trebuie sa mai existe suficient spoatiu, astfel incât personalul de masurare sa se poata misca.

Trebuie efectuate masuratori ale retelei, apoi trebuie sa ramâna suficient spatiu de traversare pentru a putea împinge sondele. Trebuie tinut cont de faptul ca  grilajul de protectie sau balustradele nu  reprezinta niste obstacole in vederea deplasarii sondelor.

Înaltimea de lucru de la domeniul de masurare pâna la axele de masurare ar trebui sa fie cam de 1,2 pâna la 1,5 m. Introducerea sondelor in deschizaturile de masurare trebuie sa se desfasoare in conditii de maxima siguranta si nu trebuie sa fie împiedicata de grilaje sau balustrade de protectie.

Fig. 1.1:       Modelul unui domeniu de masurare dintr-un cos perpendicular de eliminare a gazelor reziduale, cu 2 axe de masurare si 4 deschideri de masurare, pentru efectuarea unei masuratori de traversare (sunt posibile concomitent mai multe proceduri de masurare)

1.2.2            Masuratori în retea

In vederea efectuarii unei masuratori  in retea se imparte sectiunea transversala de masurare in mai multe suprafete egale. Figura 1.2 evidentiaza pe marginea exemplului unei sectiuni transversale al unui canal dreptunghiular si al unui rotund, împartirea în suprafete egale. Sectiunile transversale dreptunghiulare se divizeaza in suprafete asemanatoare, sectiunile rotunde se impart in inele circulare. Punctele de masurare se gasesc in punctele cele mai importante ale suprafetelor divizate.

In cazul sectiunilor transversale circulare, distantele punctelor de masurare fata de peretele conductei se calculeaza cu ajutorul ecuatiei 1.1 in stransa legatura cu numarul „i“ de suprafete subdivizate si de numarul ordinal „n“.

   Ecuat.1.1

i= numarul de subdiviziuni

n= numarul ordinal

Fig. 1.2:       Situatia punctelor de masurare in sectiunea transversala dreptunghiulara si circulara a unui canal,

1.3.3. Prelevarea isocinetica extractiva de probe

Prelevarea de probe extractiva in vederea colectarii de particule, de substante conexe particulelor sau de aerosoli trebuie efectuata isocinetic. Acest lucru inseamna ca  extragerea de bunuri de masurare din fluxul volumetric de gaze reziduale  este efectuata cu aceeasi viteza ca si la punctul de masurare din fluxul volumetric  de gaze reziduale. Pentru aceasta este necesar sa se cunoasca dinainte foarte bine  care este fluxul din sectiunea transvesala. Influenta  unei aspiratii ne-isocinetice asupra luarii de probe de particule si aerosoli este evidentiata de fig.1.3.  Fluxul de gaz este influentat înainte de apertura sondei, din cauza unei viteze neadecvate de aspiratie. Particulele mai mari (mai grele) nu respecta cursul liniilor de gaz din cauza inertiei masice. Acest lucru determina fie colectarea lor supraprportionala (cazul B), la o viteza de aspiratie prea mica, fie colectarea lor subproportionala, in cazul unei viteze de aspiratie prea mari (cazul C).

Fig. 1.3:           Influenta erorilor de aspiratie (luarea de probe ne-isocinetica) la luarea de probe

Luarea de probe in cazul aparatelor de masurare continua se efectueaza, de regula, punstual sau liniar, de-a lungul unei axe de masurare in sectiunea transversala de masurare.  Prin masuratorile in retea efectuate pe baza unor proceduri de masurare comparative (masuratori manuale) trebuie sa se demonstreze ca locul ales pentru luarea de probe este reprezentativ pentru  fiecare obiect de masurare din planul de masurare.

Masuratorile manuale de particule, substante atasate particulelor sau aerosoli se realizeaza, de regula, întotdeauna prin masuratori in retea.

In ceea ce priveste luarea de probe isocinetice corespunzatoare unui profil de curgere stabilit in prealabil la fiecare punct de masurare se adapteaza viteza de aspiratie la viteza de curgere masurata anterior. Durata de aspiratie se selecteaza a fi aceeasi pentru fiecare punct de masurare. Un calcul al densitatii diverselor concentratii masice la puncte de masurare diferite se efectueaza automat prin intermediul volumului absolut  aspirat al obiectului supus masurarii.

Sistemele manuale automatizate de luare de probe de pulberi masoara continuu viteza de curgere sau raporturile de presiune la sonda si regleaza viteza de aspiratie automat.

1.3.4.     Prelevare de probe extractive pentru masurarea gazului

Luarea de probe extractive pentru masurarea gazului poate fi efectuata fie sub foprma unei masuratori in retea (integrand sectiunea transversala), fie punctual. Luarea de probe la un punct de masurare in planul de masurare (luare de probe punctuala) presupune, ca punctul de masurare ales sa fie reprezentativ pentru toata sectiunea transversala de masurare, in ceea ce priveste densitatea masica a fluxului obiectului supus masurarii. Aceasta reprezentativitate trebuie sa fie demonstrabila. Pentru a dovedi ca punctul de masurare este reprezentativ, de regula, se apeleaza la proceduri de masurare continue aplicate obiectului supus masurarii sau unei componente principale. Luarea de probe poate fi efectuata in orice punct din planul de masurare, daca poate fi demonstrata o omogenitate suficienta a obiectelor supuse masuratorii. Daca se constata existenta unui profil de viteza sau concentratie neomogen, atunci valorile masurate  trebuie cântarite, proportional cu masa, în functie de punctul de luarea a probelor.

În cazul luarii de probe extractive este adesea necesar ca obiectul supus masurarii sa fie adaptat la conditiile aferente, inca inainte de procedura de verificare propriu-zisa. Prin aceasta se intelege, de ex. indepartarea particulelor (filtru/filtru pentru pulbere fina) sau a umiditatii (racitor/uscator pentru gazul de masurare) din obiectul supus masurarii.

Pentru a putea descrie cât mai clar un flux de gaz este necesar sa se urmareasca urmatorii parametriui ai gazelor reziduale, care pot fi condsiderati conditii marginale pentru gazele reziduale:

densitatea gazelor reziduale,

umiditatea,

viteza de curgere si presiunea statica,

temperatura.

Densitatea standard a unui gaz uscat se calculeaza din compozitia gazului. Ea rezulta din suma densitatilor fiecarei componente a gazului, înmultita cu procentul volumetric corespunzator fiecareia.

                        Ecuat. 1.2

ρ_n:      Densitatea standard a gazului (uscat)

ρ_{n, i}:    Densitatea standard a componentei „i“ a gazului (uscat)

r_{n, i}:    procentul volumetric al componetei „i„ a gazului (uscat)

Trebuie avute in vedere componentele gazului, al caror procentaj depaseste 1% din volumul de gaz. În cartile de specialitate sunt indicate valorile numerice pentru masa moleculara relativa, volulul molilor si densitatea standard ale celor mai importante substante care polueaza aerul.  În masuratorile de zi cu zi este suficient daca se masoara procentajul de azot (N₂), oxigen (O₂), si bioxid de carbon (CO₂). Exista însa si exceptii, cum ar fi procentul de monoxid de carbon (CO) din gazele de furnal. Pe baza densitatii standard, a temperaturii, a umiditatii si a raporturilor de presiune din canal se calculeaza densitatea de functionare (umeda).

1.3           Evaluare/Întocmirea raportului/Documentatie

In vederea evaluarii, valorile de masurare se raporteaza de regula la un volum de gaze reziduale uscat, la temperatura si presiune standardizate. Rezultatele masurarii se raporteaza la o perioada de timp de evaluare. De regula acest interval de timp pentru evaluare corespunde perioadei de luare a probelor/de aglomerare si este de o jumatate de ora.  Sunt posibile si alte perioade de timp pentru evaluare, daca din motive tehnice sau operationale au fost selectate perioade de timp deviate pentru luare probelor sau aglomerare. Din rezultatul determinat al concentratiilor maselor si fluxurilor volumetrice ale gazelor reziduale se calculeaza incarcaturile (masele fluxului) materiei supuse masurarii.

De multe ori limitele de emisie se raporteaza la un continut orientativ de oxigen, stabilit in certificatul de autorizare. In acest caz concentratiile maselor emise trebuie recalculate, raportandu-le la acest continut orientativ de oxigen. Recalcularea acestora se efectueaza conform ecuatiei 1.3 [2]

                     Ecuat. 1.3

E_M:     Emisia masurata

E_B:      Emisia raportata la continutul orientativ de oxigen

O_M:    continutul de oxigen masurat

O_B:     continutul orientativ de oxigen

In cazul proceselor de incinerare cu oxigen pur sau cu aer îmbogatit cu oxigen trebuie stabilite niste reglementari speciale, cum ar fi de ex. o evaluare a concentratiei maselor in functie de continutul de bioxid de carbon.

In cazul instalatiilor de incinerare a deseurilor, recalcularea pentru substantele, ale caror emisii sunt reduse si limitate prin intermediul instalatiilor de epurare a gazelor reziduale, nu poate fi efectuata decât in intervalele de timp in care continutul de oxigen masurat este mai mare decat continutul orientativ de oxigen.

Rezultatele unei masuratori se transmit mai departe sub forama unui raport de masurare. Acest raport de masurare a emisiilor contine, pe lânga rezultatele masuratorii, si alte informatii adiacente, care sunt importante pentru aprecierea unei masuratori de emisii si pentru interpretarea rezultatelor obtinute in urma masuratorii.

1.4.1. Structura raportului modelde masurare:

1. Formularea sarcinii de masurare

2. Descrierea statiei, substantele utilizate

3. Descrierea locului de luare a probelor

4. Procedee de masurare si analiza, aparate

5. Stadiul de functionare al instalatiei in timpul masuratorii

6. Sintetizarea rezultatelor masuratorii si discutii

7. Anexa cu: - Plan de masurare

                            - Valori de masurare si calcul

                            - proces verbal de masurare