Hướng dẫn vận hành thiết bị quan trắc khí thải ống khói bằng phương pháp thủ công (isokineitic)

Đây là tài liệu hướng dẫn chi tiết việc vận hành thiết bị lấy mẫu khí thải bằng phương pháp thủ công bán tự động, tài liệu này như là một quyển sổ tay chỉ dẫn cho các bạn trẻ mới vào nghề quan trắc chưa có kiến thức cơ bản.

APEX INSTRUMENTS, INC

Thiết bị Lấy mẫu Isokinetic (Model Series 500)

Sổ tay Hướng dẫn

Vận hành

THIẾT BỊ LẤY MẪU ISOKINETIC

Sổ tay Hướng dẫn Vận hành

Apex Instrument, Inc

125 Đường Quantum, PO Box 727 Holly Springs, NC 27540 Điện thoại 919-557-7300 • Fax 919-557-7110

Web: www.apexinst.com

E-mail: info@apexinst.com

Sửa đổi lần thứ 4

MỤC LỤC

GIỚI THIỆU 1

MÔ TẢ HỆ THỐNG 4

Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn 5 Hệ thống Điện 7

Hệ thống cảm biến nhiệt 8

Hệ thống chân không 8

Vacuum Pump ngoài Error! Bookmark not defined Bộ probe 9

Ống lót probe 11

Bộ gia nhiệt probe 13

Vỏ ngoài probe 13

Bộ phụ tùng nhỏ 13

Hộp đựng mẫu dạng mô-đun 15 Umbilical cable với Bộ tiếp hợp trung tâm17 Trình tự mẫu trong dụng cụ thủy tinh Error! Bookmark not defined QUY TRÌNH VẬN HÀNH 19

LẮP ĐẶT VÀ KIỂM TRA HỆ THỐNG LẤY MẪU NGUỒN 19

Quy trình lắp đặt ban đầu 19

Kiểm tra hệ thống 21

Kiểm tra rò rỉ hệ thống lấy mẫu ban đầu 21 THIẾT KẾ THỬ NGHIỆM 21

CHUẨN BỊ VỊ TRÍ 22

LẮP RÁP THIẾT BỊ LẤY MẪU VÀ CHẤT THỬ 28

ĐO SƠ BỘ VẬN TỐC KHÍ, KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ VÀ ĐỘ ẨM 28

PHƯƠNG PHÁP 1 - XÁC ĐỊNH MẪU VÀ CÁC ĐIỂM LẤY MẪU VẬN TỐC 29

PHƯƠNG PHÁP 1A – ĐA GIÁC ĐIỂM LẤY MẪU VÀ VẬN TỐC ĐỐI VỚI ỐNG KHÓI VÀ ỐNG DẪN NHỎ 37

PHƯƠNG PHÁP 2 – VẬN TỐC KHÍ ỐNG KHÓI VÀ TỐC ĐỘ DÒNG KHÍ THEO THỂ TÍCH 38

Áp suất tĩnh 42

Áp suất không khí 42

Trọng lượng phân tử và độ ẩm khí ống khói 43 PHƯƠNG PHÁP 3 – PHÂN TÍCH KHÍ ĐỐI VỚI TRỌNG LƯỢNG PHÂN TỬ KHÔ 44

PHƯƠNG PHÁP 4 – HÀM LƯỢNG ẨM CỦA KHÍ ỐNG KHÓI 47

Phương pháp chuẩn 4 49

Phương pháp gần đúng 51

PHƯƠNG PHÁP 5 – XÁC ĐỊNH LƯỢNG PHÁT THẢI BỤI 54

PHƯƠNG PHÁP 5 QUY TRÌNH THỬ NGHIỆM 56

DANH MỤC TÀI LIỆU ĐỀ XUẤT CHO QUY TRÌNH LẤY MẪU ĐẲNG ĐỘNG LỰC 67

HIỆU CHUẨN VÀ BẢO TRÌ 68

QUY TRÌNH HIỆU CHUẨN 68 Đồng hồ đo khí khô và ống Orifice 70 Quy trình kiểm tra rò rỉ cho hệ thống đo (Bên chân không) 70

Quy trình kiểm tra rò rỉ hệ thống đo (Bên áp suất) 71

Hiệu chuẩn ban đầu và định kỳ nửa năm một lần cho Đồng hồ đo khí khô và Ống Orifice 72

Hiệu chuẩn sau thử nghiệm cho Bảng điều khiển thiết bị lấy mẫu nguồn 75

Hiệu chuẩn cảm biến nhiệt 76

Hiệu chuẩn cảm biến áp suất 77

Hiệu chuẩn Ống Pitot 78

Hiệu chuẩn Sampling Nozzles 80

Hiệu chuẩn ban đầu cho bộ gia nhiệt probe

80 BẢO TRÌ 82

Bơm bên ngoài 82

Bảng điều khiển thiết bị lấy mẫu nguồn 85 Đồng hồ đo khí khô 85

Áp kế nghiêng hai cột 86

Van điện từ mức không của áp kế 87

Bộ điều chỉnh nhiệt độ 88

Dây cảm biến nhiệt và màn hình hiển thị cảm biến nhiệt 89

Mạch công suất điện 89

Đầu ra mối nối tròn trên Bảng điều khiển thiết bị lấy mẫu nguồn 90

Umbilical cable Erro r! Bookmark not defined Hộp đựng mẫu theo mô-đun 90

Bộ gia nhiệt ống của bộ probe 90

Ống dẫn mẫu (chân không) và Pitot (áp suất) trên Umbilical cable 90 Đầu nối nhanh 90

Đường chân không 90

Đường ống Pitot 91

PHỤ Ụ A A-1

THIẾT BỊ LẤY MẪU ĐẲNG TỐC ĐỀ XUẤT A-2

PHỤ T NG ĐỀ XUẤT A-3 DANH MỤC KIỂM TRA THIẾT BỊ A-5

PHỤ Ụ B-1

SƠ ĐỒ M CH ĐIỆN VÀ ĐƯỜNG ỐNG B-1

PHỤ Ụ C-1

BẢNG DỮ LIỆU TINH CHỈNH C-1

PHỤ Ụ D-1

BẢNG DỮ LIỆU KIỂM TRA THỰC NGHIỆM ỐNG KH I D-1

PHỤ Ụ E-14

BẢNG DỮ LIỆU TÍNH TOÁN E-14

GIỚI THIỆU

Sổ tay hướng dẫn này nhằm mục đích cung cấp kiến thức cơ bản về bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn Model Series MC-500 và hệ thống lấy mẫu isokinetic của Apex Instruments Nội dung của sổ tay hướng dẫn này bao gồm Mô tả hệ thống, Quy trình hiệu chuẩn, Quy trình lấy mẫu và Bảo trì, và Xử lý sự cố Sổ tay hướng dẫn này được căn cứ theo các quy trình do

Cơ quan Bảo vệ Môi sinh Hoa Kỳ (USEPA) xây dựng dựa trên các Phương pháp chuẩn 1 đến

5 - Xác định Phát thải dạng hạt của nguồn tĩnh

Hệ thống lấy mẫu isokinetic của Apex Instruments cho phép người vận hành tách mẫu khí từ

ống khói theo phương pháp isokinetic Từ gốc tiếng Anh “isokinetic” (đẳng tốc) bao gồm hai

gốc từ Hy Lạp “iso” có nghĩa là “tương tự” và “kinetic” có nghĩa “liên quan tới chuyển động của vật thể” Do đó, lấy mẫu isokinetic là việc tách mẫu khí từ dòng khí tại một vận tốc không đổi khi khí đi qua ống khói Cần thực hiện lấy mẫu isokinetic vì bụi trong dòng khí có hiệu ứng quán tính Tỷ lệ lấy mẫu isokinetic, hay tỷ lệ isokinetic (%I) là tỷ số vận tốc của mẫu tại cửa vào Nozzle trên vận tốc khí trong ống khói

Thử nghiệm isokinetic đòi hỏi người thực hiện phải nắm rõ năm phương pháp thử nghiệm đầu tiên được trình bày trong Điều 40 Phần 60 Phụ Lục A của Bộ Điều lệ Liên bang (40CFR60 Phụ lục A) Phương pháp 5 đưa ra quy ước trình tự thực hiện lấy mẫu chung, còn các Phương pháp từ 1 đến 4 quy định các kỹ thuật làm cơ sở cho các hoạt động lấy mẫu liên quan tới Phương pháp 5 Những phương pháp này cùng nhau đề ra những quy ước cơ bản để xác định nồng độ hạt và tỉ lệ phát thải khối hạt

Phương pháp Mô tả

Phương pháp 1 Xác định Vị trí lấy mẫu và tính số điểm lấy mẫu

Phương pháp 2 Xác định Vận tốc khí trong ống khói và Lưu lượng theo thể tích

Phương pháp 3 Xác định Khối lượng phân tử khô và Tỉ lệ khí dư

Phương pháp 4 Xác định Hàm ẩm

Phương pháp 5 Xác định Phát thải dạng hạt của nguồn tĩnh

Trình tự lấy mẫu trong Phương pháp cơ bản 5 dễ dàng được áp dụng cho việc kiểm tra nhiều thông số bụi và khí gas mục tiêu khác từ các nguồn tĩnh Những thông số mục tiêu này có thể bao gồm kim loại, polychlorinated biphenyls (PCB), dioxin/furan, chất thơm đa vòng

hương

dụng các phương pháp thử nghiệm cơ bản Mặc dù những phương pháp khác nhau được US EPA hoặc các tổ chức gọi tên theo các số hiệu phương pháp khác nhau, chúng vẫn là các biến thể của các quy trình theo Phương pháp 5, ví dụ như dùng: các dung dịch hấp thu khác nhau, ống gom nhựa hữu cơ, các phương tiện lọc khác nhau, nhiệt độ lấy mẫu hoặc một số các quy trình thay thế khác

Hệ thống lấy mẫu Model MC-500 Series được dùng cho những phương pháp lấy mẫu isokinetic và các chất ô nhiễm sau:

Phương pháp số Chất ô nhiễm

5A Bụi (PM) từ công tác lợp mái bằng atphan

5E PM từ các Nhà máy sản xuất sợi thủy tinh

5F PM không chứa sunfat từ Thiết bị cracking xúc tác tầng sôi

8 Sương axit sunfuric, lưu huỳnh đioxit và PM

13A & 13B Florua tổng

23 Polychlorinated Dibenzo-p-Dioxins và Dibenzofurans

306 Crom hóa trị sáu từ các thao tác mạ điện và anốt hóa

315 PM và Chất có thể trích ly metylen clorit (MCEM) từ quá trình sản xuất

nhôm nguyên liệu

316 Formandehit từ Công nghiệp sản xuất Bông khoáng và Bông thủy tinh

ác Phương pháp nguồn đốt chất thải trong EPA-SW-846

Phương pháp số Chất gây ô nhiễm

0011 Formandehit, các Andehit và Xeton khác

0023A Polychlorinated Dibenzo-p-Dioxins và Dibenzofurans

2 Vacuum Pump ngoài, gồm bơm, ống cao su, phụ tùng ráp nối nhanh và dụng cụ bôi trơn

3 Bộ probe, gồm một ống lót tháo lắp được, ống gia nhiệt tháo lắp được bọc trong vỏ bảo vệ probe có bó chập bốn gồm 2 ống pitot, ống đo nhiệt độ ống khói và dây orsat

4 Hộp đựng mẫu theo mô-đun (Modular Sample Case), gồm có Hot box (hộp nóng) chứa bộ lọc, cold box (hộp lạnh) để chứa impingers (bộ dụng cụ thủy tinh) và các bộ phận kết nối điện

5 Umbilical cable (cáp nối dài), bao gồm tất cả các đường dẫn điện và khí nén để nối Hộp đựng mẫu theo mô-đun với Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn

Hình 1-1 Bộ thiết bị lấy mẫu isokinetic của Apex Instruments

Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn (Console)

Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn là bộ phận điều khiển của người vận hành có chức năng theo dõi vận tốc và nhiệt độ khí tại vị trí lấy mẫu, đồng thời điều chỉnh tỷ lệ lấy mẫu của

hệ thống và nhiệt độ của hệ thống Hình 1-2 minh họa mặt trước của Bảng điều khiển Thiết

bị lấy mẫu nguồn Model MC-572 của Apex Instruments Model 572 là phiên bản theo hệ mét của Model 522

Hình 1-2 Mặt trước của Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn Model MC-572

Bảng điều khiển này dễ dàng lắp ráp tại thực địa Các đầu cắm dành cho ống dẫn mẫu, đường ống pitot, bơm chân không (vacuum pump) (một chiều), và nguồn điện (4 chân và cảm biến nhiệt) được bố trí ở mặt trước để dễ tiếp cận

Mặt trước có bốn (4) chốt cài mỗi chốt cài ở một góc có thể tháo ra và cho phép người vận hành dễ dàng lấy Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn ra khỏi vỏ thiết bị bằng tay cầm

Bảng 1-1 Trình bày so sánh các đặc điểm và thông số kỹ thuật của mỗi Bảng điều khiển

Thiết bị lấy mẫu nguồn của Apex Instruments Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn

Bộ điều khiển nhiệt độ Filter và

nhiệt độ Đầu nối nhanh với

kế về không

Điều chỉnh mức áp kế

Đầu nối nhanh ống pitot

Van cánh quạt được bôi trơn

Công tắc đảo điện

dẫn mẫu

 Áp kế 250-mm (10 inch) nghiêng/đứng cột kép và Van điều chỉnh lưu lượng để theo dõi vận tốc khí trong ống khói, chiều cao cột áp và áp suất ở lỗ tiết lưu để lấy mẫu bằng phương pháp isokinetic

 Đồng hồ đo khí khô hiển thị thể tích mẫu khí theo đơn vị mét khối (hoặc feet khối) đến ba chữ số thập phân

 Các bộ điều khiển nhiệt độ mạch rắn, tự động với các bộ ngắt mạch riêng cho filter hot box (lò) và nhiệt độ Probe

 Màn hình hiển thị nhiệt độ điện tử và Công tắc Bộ chọn cảm biến nhiệt 6 kênh cho phép người vận hành giám sát tất cả các nhiệt độ của hệ thống lấy mẫu

 Áp kế chân không hiển thị chân không hệ thống 0-100 kPa (0-30 in Hg)

 Bộ hẹn giờ kỹ thuật số đo thời gian lấy mẫu bằng công tắc lật bật/tắt

 Công tắc chuyển về không (0) của áp kế cho phép người vận hành chuyển áp kế ống Orifice về không (0) tại bất cứ thời điểm nào trước hoặc trong quá trình lấy mẫu bằng các van điện từ tác dụng trực tiếp

Bảng 1-1 Đặc điểm và Thông số kỹ thuật của các đồng hồ đo trên ảng điều khiển

Model Series MC- 500 của Apex Instruments

Đồng hồ đo

khí

Rockwell 110, đọc chỉ số trực tiếp, 0,1 feet

khối/vòng, chính xác đến 0,001 feet khối

Kimmon SK-25 với chỉ số đọc trực tiếp, công suất định mức 68 lít/phút, chính xác đến 0,1 lít, với bộ chỉ báo lưu lượng giúp phát hiện rò rỉ

Màn hình

đồng hồ đo

Bộ đếm bằng số đọc trực tiếp với công

suất 9999,999 feet khối

Bộ đếm bằng số đọc trực tiếp với công suất 9999,999 feet khối

Điều khiển

nhiệt độ

Bộ điều khiển mạch rắn tương tự với rơ-le bên ngoài là rơ le bán dẫn, tải điện trở 120

VAC/5A hoặc 240 VAC/3A

Bộ điều khiển mạch rắn tương tự với rơ-le bên ngoài là rơ le bán dẫn, tải điện trở 120 VAC/5A hoặc 240 VAC/3A

Hiển thị

nhiệt độ

Màn hình LCD đỏ hiển thị 3½ chữ số, phạm vi đo -15°F đến 1999°F, có công tắc

bộ chọn 7 kênh

Màn hình LCD đỏ hiển thị 3½ chữ số, phạm vi đo -105°C đến 1372°C (có °F), có công tắc bộ chọn 6 kênh

ơm mẫu

Bơm cánh quạt (Tiêu chuẩn) Bơm màng kép (Tùy chọn)

Xem mô tả bên dưới

Bơm cánh quạt (Tiêu chuẩn) Bơm màng kép (Tùy chọn) Xem mô tả bên dưới

Ống pitot: đầu nối nhanh 6,35 mm (1/4

inch) (3/8 inch Tùy chọn)

Cảm biến nhiệt: loại K kích thước tiêu

chuẩn

Nguồn điện: Đầu cắm tròn 4 chân Ống dẫn mẫu: đầu nối nhanh 12,7 mm (1/2

inch)

Ống pitot: đầu nối nhanh 6,35 mm (1/4

inch) (3/8 inch Tùy chọn)

Cảm biến nhiệt: loại K kích thước tiêu chuẩn

Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn gồm các hệ thống Điện, Cảm biến nhiệt và Chân không

Bộ ngắt mạch có thể ngắt nhầm, gây khó khăn khi kiểm tra Để giảm xác suất ngắt nhầm, khởi động mạch điện theo trình tự có thể làm giảm sự tăng vọt điện áp Vì máy bơm đòi hỏi dòng điện và độ đột biến điện áp khi khởi động cao nhất; do đó, trình tự khởi động tối

ưu là bật máy bơm đầu tiên Sau đó, khởi động các máy lọc và bộ gia nhiệt probe

Các hệ thống điện cung cấp nguồn chuyển mạch tới một số mạch điện, là: NGUỒN CHÍNH (MAIN POWER), NGUỒN MÁY BƠM (PUMP POWER), ÁP KẾ MỐC ZERO (MANOMETER ZERO), BỘ HẸN GIỜ (TIMER), bộ gia nhiệt cho PROBE (ĐẦU DÒ) và

LÒ (OVEN)

 Công tắc NGUỒN CHÍNH điều khiển nguồn điện đến tất cả các mạch bên trong thiết

bị lấy mẫu nguồn Ngoài ra, khi công tắc này đang bật, quạt làm mát tủ điện phải trong trạng thái hoạt động

 Để kích hoạt máy bơm, cắm dây nguồn bơm vào Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn và bật công tắc NGUỒN MÁY BƠM

 Công tắc của ÁP KẾ MỐC ZERO vận hành hai (2) van điện từ 3 ngã Các van này

mở cả hai chân phía ΔH của áp kế hai cột ra ngoài khí quyển, do đó, có thể kiểm tra mức áp suất chất lỏng bằng không của áp kế; đồng thời, người vận hành có thể điều chỉnh lại nếu cần thiết Khi công tắc của ÁP KẾ MỐC ZERO ở vị trí ON, có thể nghe thấy tiếng “click” ở các van

 Bộ hẹn giờ bắt đầu đếm khi công tắc BỘ HẸN GIỜ được bật và dừng lại khi tắt công tắc Màn hình hiển thị sẽ về Không khi nhấn vào công tắc trên màn hình hiển thị của

bộ hẹn giờ Theo cài đặt mặc định của nhà sản xuất, bộ hẹn giờ sẽ đọc giờ/phút/giây, nhưng có thể đọc theo từng phút và mười phút nếu được chỉ định trong đơn đặt hàng

 Để kích hoạt các bộ gia nhiệt trong khoang lọc (nằm trong Hot box) và bộ gia nhiệt probe, bật các công tắc được dán nhãn FILTER và PROBE Đèn báo trên các bộ điều khiển nhiệt tự động sẽ sáng Điều chỉnh các đồng hồ báo nhiệt ở mức xấp xỉ 120°C (248°F) và kiểm tra màn hình hiển thị nhiệt độ để xác minh xem bộ phận gia nhiệt có đang làm việc hay không Chờ đến khi nhiệt độ ổn định và xác minh hoạt động của các mạch điện

Hệ thống Cảm biến nhiệt (Thermocouple)

Các màn hình hiển thị hệ thống cảm biến nhiệt, đo và/hoặc điều khiển nhiệt độ tới hạn tới hoạt động lấy mẫu isokinetic Hệ thống cảm biến nhiệt gồm có các cảm biến nhiệt Loại K, dây dẫn kéo dài, giắc cắm dương/âm, ổ cắm, công tắc lựa chọn 6 kênh và màn hình hiển thị nhiệt độ kỹ thuật số với khớp nối bù trong

Có các bộ điều khiển nhiệt độ tự động đối với probe và lò sấy Filter, các bộ điều khiển này nhận tín hiệu vào từ hệ thống điện và duy trì các mức nhiệt độ này ở khoảng gần với điểm cài đặt Các bộ điều khiển nhiệt độ là các thiết bị tương tự mạch rắn có điều khiển mặt số Các bộ điều khiển nhiệt độ được lập trình kỹ thuật số có khả năng tùy chọn Sơ đồ điện được trình bày trong phần Sơ đồ Mạch điện

Hệ thống phụ chân không

Hệ thống phụ chân không ngoài gồm có cụm vacuum pump, các đầu nối nhanh, các khớp nối trong, hai (2) van điều khiển (Thô và Tinh), một đồng hồ đo ống tiết lưu và một áp kế nghiêng hai cột

Cụm vacuum pump tạo chân không phục vụ cho quá trình tách mẫu khí từ ống khói sau đó đi qua các bộ phận khác nhau của hệ thống lấy mẫu isokinetic

Lưu lượng mẫu được kiểm soát bằng Van điều chỉnh thô và Van tăng độ mịn và Van điều chỉnh thô là van bi với tay van quay 90o từ đóng tới mở hoàn toàn Van này có vai trò chặn dòng khí từ đầu nối vào cửa lấy MẪU tới cửa vào của vacuum pump

Van tăng độ mịn thuộc loại van bi, có bốn (4) vòng từ đóng sang mở hoàn toàn Van tăng độ mịn cho phép dòng khí được tái tuần hoàn từ cửa ra của bơm quay trở lại cửa vào của bơm Cấu hình van kép này cho phép điều chỉnh lưu lượng mẫu cực kỳ chính xác

Ống tiết lưu đặt tại cửa ra của Đồng hồ đo khí khô có vai trò chỉ báo lưu lượng mẫu Độ sụt

áp trong ống tiết lưu được đo trên mặt ∆H (phía trước hoặc màu da cam) của áp kế hai cột

Độ sụt áp trong vận tốc của khí trong ống khói được đo trên mặt ∆p (phía sau hoặc màu đỏ) của áp kế Thông qua quan sát chỉ số ống tiết lưu (∆H) trên áp kế, người vận hành có thể điều chỉnh nhanh lưu lượng mẫu bằng Van tăng độ mịn để có tách mẫu ở các điều kiện isokinetic Công tắc chuyển áp kế về không (0) trên mặt trước cho phép người vận hành điều chỉnh áp kế

∆H trước hoặc trong khi tiến hành lấy mẫu Khi chuyển công tắc sang BẬT, van điện từ được kích hoạt để khai thông ống áp lực tới không khí và người vận hành có thể điều chỉnh mức lưu chất của áp kế bằng núm điều chỉnh tại đáy của áp kế Để đặt áp kế ống pitot về không (0), các ống pitot có thể được rút khỏi các đầu nối nhanh trên Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn

Vacuum pump ngoài

Vacuum pump (bơm chân không) có vai trò tạo chân không để hút mẫu từ ống khói Cụm pump gắn với Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn bằng đầu nối 9,525mm (3/8 inch) một

chiều và một ổ cắm điện Có hai kiểu bơm có thể thay đổi: bơm cánh quạt được bôi trơn 0523; và bơm màng kép không bôi trơn E-DAA, với các thông số kỹ thuật được trình bày

E-trong Bảng 1-2 E-0523 là bơm cánh quạt yêu cầu bôi trơn Khi được xuất xưởng, bơm chưa

có dầu Do đó, cần tháo vít bình dầu bôi trơn và đổ dầu bôi trơn khối lượng nhẹ (Gast AD220, SAE-10 hoặc SAE-5) đầy tới khoảng ¾ bình Cả hai cụm bơm đều có các loại vận hành ở 120VAC hoặc 240VAC Xin vui lòng xem Chương 6 Bảo trì và Khắc phục sự cố để biết thêm thông tin về các loại bơm của Apex Instruments

Bơm ngoài gồm có:

 Bơm chân không,

 Dụng cụ bôi trơn điều chỉnh được (chỉ E-0523),

 Hai (2) ống mở rộng 1,524-m (5-ft) với đầu nối nhanh 9,252-mm (3.8-inch) khớp với giắc cắm dương trên mặt áp lực và giắc cắm âm trên mặt hút,

 Một khung nhôm cứng bảo vệ bơm và cho phép tiếp cận dễ dàng phục vụ cho bảo dưỡng

Vỏ có khớp ghép đều có cho mỗi loại

Hình 1-3 Ảnh ơm cánh quạt được bôi trơn -0523 và E-DAA tùy chọn

Bảng 1-2 ác đặc điểm và thông số kỹ thuật của Vacuum pump Model MC-500 Series

của Apex Instruments

42,5 lit/phút tại 3,73 kPa (1,5 Feet3/phút tại 15 inch Hg)

Áp suất chân không cực đại: 86,4 kPa (25,5 inch Hg) Khối lượng: 15,9 kg (35 lb)

E-DAA Optional

Unit

Bơm màng kép Động cơ: 370 watt (1/2 hp), 120 VAC / 60 Hz, 1/2 Amp Lưu lượng đo được: 82 lit/phút ở 0,25 kPa (2,9 Feet3/phút ở 1 inch Hg);

40 lit/phút ở 3,73 kPa (1,4 Feet3/phút ở 15 inches Hg) Maximum Vacuum: 89,7 kPa (26,5 inch Hg)

Khối lượng: 13,6 kg (30 lb)

 Ống lót probe - ống OD 15,9mm (5/8in) làm từ Thủy tinh Borosilicat, Thạch anh, Thép không gỉ, Inconel hoặc Teflon ®,

 Bộ gia nhiệt probe - Bộ gia nhiệt probe ống cứng tháo lắp được có phần tử gia nhiệt dạng ống xoắn, bộ phận cách nhiệt, điện, ống pitot loại S dạng mô-đun, cảm biến nhiệt ống khói và một ống thép không gỉ OD 6,35-mm (1/4 inch) có nhiệm vụ gom mẫu khí cho phân tích Orsat,

 Bộ phụ tùng nhỏ - Khớp nối để gắn Nozzle với bộ Probe Các khớp nối bao gồm: vành bít, đai ốc và đầu bịt 15,9mm (5/8in) với vòng đệm chữ O và đai đệm

Hình 1-4 minh họa Bộ probe tiêu chuẩn và bộ Probe với Vỏ ngoài 50,8mm (2in) tùy chọn và Vòng bít Hình 2.4 cũng nêu chi tiết kết nối giữa Nozzle và Probe bằng các khớp nối từ Bộ phụ tùng nhỏ Các chiều dài probe thay đổi trong khoảng chiều dài danh định 0,914-m (3-ft)

đến 4,877-m (16-ft) ưu ý: Chiều dài probe hiệu dụng trong ống khói = 0,305-m (1-ft) ngắn

hơn so với chiều dài danh định

Hình 1-4 Sơ đồ các Probe và Bộ probe

*Chiều dài danh định

Chiều dài hiệu dụng

Probe theo Phương pháp 5 Tiêu chuẩn

Probe theo Phương pháp 5 có vỏ bọc và

vòng bít tùy chọn

Nozzle

Vòng đệm chữ O

Đầu nối 5/8

Đai ốc

ống 5/8

Vành bít Đai đệm

Vỏ bọc probe

Ống lót Đai ốc ống

Ống lót probe (Probe Liner)

Ống lót probe tiêu chuẩn được làm từ ống OD 15,9mm (5/8in) và có gắn khớp cầu #28 Các loại vật liệu lót hiện có là thủy thinh borosilicate, thạch anh, thép không gỉ, Inconel và Teflon® Ống lót Teflon®, ống lót thẳng và ống lót tích hợp nozzle cần có bộ tiếp hợp khớp

cầu Có nhiều cấu hình khác nhau, như được trình bày trong Hình 1-5 dưới đây Bảng 1-3, và Bảng 1-4 lần lượt liệt kê các giới hạn nhiệt độ đối với Vật liệu ống lót probe và các Cấu hình

Bảng 1-4 Định mức nhiệt độ cho cấu hình probe

Vỏ ngoài bằng thép không gỉ và Ống lót thủy

Vỏ ngoài và Ống lót bằng thép không gỉ 650°C (1200°F)

Vỏ ngoài Inconel và ống lót bằng thạch anh 980°C(1800°F)

Bộ gia nhiệt probe

Các Bộ gia nhiệt probe của Apex Instruments được thiết kế nhằm duy trì nhiệt độ của mẫu đi qua probe ở 120oC ± 14 oC (248 oF ±25 oF) Thiết kế của chúng tôi nổi bật với phần tử gia nhiệt dạng ống xoắn, bộ phận cách nhiệt với cảm biến nhiệt tích hợp và dây nguồn được bít kín trong lớp cách điện thủy tinh tẩm silicon Thiết kế bộ gia nhiệt loại trục gá cho phép thay ống lót mà không cần tháo phần tử gia nhiệt Hiện có sẵn các bộ gia nhiệt tiêu chuẩn có cấu hình hoạt dộng với nguồn điện 120VAC và 240VAC Nhiệt độ tiếp xúc với ống khói được khuyến cáo tối đa là 260oC (500oF) Tiếp xúc với các nhiệt độ tăng cao có thể làm hỏng lớp

cách ly và làm giảm tuổi thọ của bộ gia nhiệt Bảng 1-5 liệt kê các mức công suất yêu cầu đối

với chiều dài danh định của probe

Bảng 1-5 Các yêu cầu về công suất đối với Bộ gia nhiệt probe

Vỏ ngoài Inconel khả thi đối với các mức nhiệt độ khí lên tới 1800oF

Bộ phụ tùng nhỏ

Bộ phụ tùng nhỏ (PK-SP) của Apex Instruments gồm có vành bít, đai ốc và đầu bịt 15,9mm

(5/8in) với vòng đệm chữ O và đai đệm như được minh họa trên Hình 1-4

Bộ probe kết nối với Hộp đựng mẫu dạng mô-đun bằng các kiểu kết nối sau đây:

 Vỏ ngoài probe gắn trên Hộp đựng mẫu dạng mô-đun bằng một kẹp probe được gắn vào giá probe của hộp đựng mẫu

 Mở rộng từ bộ probe là giắc nối dương của cảm biến nhiệt, giắc nối này cắm vào giắc nối âm cảm biến nhiệt của Umbilical cable

 Phích cắm điện cắm vào ổ điện trên Hot box đựng mẫu dạng mô-đun

 Bi trên cửa ra của Ống lót Probe được đưa qua lỗ vào của bộ lọc (trong Hot box) cho

 Ống nối nhanh ống pitot, dây cảm biến nhiệt bộ gia nhiệt probe, cảm biến nhiệt ống khói và ống dẫn mẫu khí Orsat đƣợc nối với Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn bằng Umbilical cable

Hộp đựng mẫu dạng mô-đun

Hộp đựng mẫu dạng mô-đun được sử dụng cho nhiệm vụ nâng đỡ, bảo vệ và kiểm soát môi

trường của dụng cụ thủy tinh trong trình tự lấy mẫu Hình 1-6 minh họa các bộ phận và dây

nối phụ tùng trên Hộp đựng mẫu dạng mô-đun Hộp đựng mẫu dạng mô-đun gồm có buồng lọc gia nhiệt được cách ly (còn gọi Hot box) và các impinger được cách ly (gọi là Cold box) Các đặc điểm nổi bật của Hot box:

 Bộ lọc (bằng gốm ½ inch) được cách ly với kích thước 24x24x60 cm(9½ x 9½ x 23 ½ inch),

 Phần tử gia nhiệt 500-watt,

 Cảm biến nhiệt lò với ổ cắm cảm biến nhiệt ngoài,

 Các cửa công tác kép,

 Tay cầm và phụ tùng ray đơn có kẹp quai SS,

 Kẹp probe bằng thép không gỉ có khớp khép tháo lắp được – chiều dài 19cm (7½ inch),

 Rãnh trượt bằng thép không gỉ cho việc lắp/tháo các impinger

Hình 1-6 Các Bộ phận và Phụ tùng của Hộp đựng mẫu dạng mô-đun

Tay cầm có kẹp

an toàn Chốt cửa (Cả hai mặt)

Kẹp giữ Bộ tiếp hợp trung tâm

Lỗ xả vỏ chứa impinger

Nguồn phụ Đầu nối cảm biến nhiệt lò sấy

Đầu nối Amphenol

Ổ cắm nguồn cho probe

Kẹp probe

có khớp ghép

Cold box Hot box

Cold box giữ các impinger trong bình nước đá để mẫu khí trong ống khói được làm mát khi

đi qua các impinge và làm ngưng tụ hơi nước Quá trình này cho phép đo khối lượng hơi ẩm của khí trong ống khói từ đó có thể tính được mật độ khí trong ống khói Hầu hết các thiết bị quan trắc đều có nhiều Cold box phức hợp và các bộ impinger nhằm đẩy nhanh sự xoay vòng giữa những lần đo đạc Các đặc điểm của Cold box gồm có:

 Lớp cách ly bằng bọt xốp polyetylen tuổi thọ cao cộng với các tấm chèn bằng bọt xốp đục lỗ trước có nhiệm vụ giữ cố định các impinger,

 Sống trượt slide on/off cộng với chốt có lò xo có vai trò giúp tránh sự cố trượt,

 Tay cầm gấp xuống được có sống định tâm dây,

 Giá đỡ bằng nhựa cường độ cao để đỡ Bộ tiếp hợp trung tâm, và

 Có sẵn bốn loại Hộp lạnh khác nhau (để chứa Impinger) có thể tháo lắp và được cách ly: SB-3 giữ 4 impinger, SB-4 giữ 8 impinger, SB-5 giữ được lên tới 14 impinger và SB-3C

phù hợp với các ống lót giá thành rẻ có thể tháo lắp được Xem Hình 1-7

Hình 1-7: Hộp chứa Impinger SB-3C, Hộp chứa Impinger SB-3, Hộp chứa Impinger

SB-4, Hộp chứa Impinger SB-5

Umbilical cable với Bộ tiếp hợp Umbilical

Umbilical cable nối Hộp đựng mẫu dạng mô-đun và Bộ probe thuộc hệ thống lấy mẫu isokinetic đến Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn Umbilical cable bao gồm:

Ống dẫn mẫu khí sơ cấp, 12,7-mm (1/2-inch) với một đầu nối nhanh dương tới Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn ở đầu đối diện, một đầu nối nhanh âm 12,7-mm tới

Bộ tiếp hợp trung tâm

Hai (2) ống pitot, 6,35-mm (1/4-inch) với các đầu nối nhanh âm tới Bộ probe và các đầu nối âm 6,35-mm (1/4-inch) tới Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn Các ống pitot có màu đỏ và trắng theo quy ước màu mang lại sự thuận tiện

Một ống khác màu vàng, 6,35-mm (1/4-inch), phục vụ cho việc thu mẫu khí cho phân tích Orsat, có thể dùng ống này làm ống pitot dự phòng

Năm (5) cáp cảm biến nhiệt kéo dài dùng cho cảm biến nhiệt loại K có đầu cuối là đầu nối cỡ lớn nhất để đảm bảo độ bền Các đầu nối có các chân cắm tròn với đường kính khác nhau nhằm duy trì độ phân cực phù hợp, và sẽ không cắm được hoàn toàn khi bị đảo chiều Mỗi cáp cảm biến nhiệt kéo dài trong Umbilical cable được dán nhãn và quy ước màu phục vụ cho việc đo nhiệt độ của Ống khói, Probe, Lò sấy (Hot box), Cửa ra (Cold box), và Bộ phận phụ (dự phòng)

Các dây nguồn AC dùng cho các bộ gia nhiệt trong khoang lọc (Hot box) và Bộ probe Cáp nguồn có các đầu cuối là đầu nối tròn (kiểu quân dụng) Thân đầu nối tròn là dây tiếp đất Đầu của mỗi đầu nối có sống trượt thẳng hàng, và có thể có các ren giữ để

tạo tiếp xúc tốt Hình 1-8 minh họa một đầu nối tròn có các chân cắm được dán nhãn

Umbilical cable được bọc bằng vỏ nylon đan dạng lưới giúp giữ cố định cáp và giảm

ma sát khi dịch chuyển cáp

Umbilical Adapter nối cửa ra của chuỗi impinger thủy tinh với Umbilical cable và gồm các cảm biến nhiệt đầu ra Bộ tiếp hợp này đóng vai trò làm giảm gánh nặng giữa Umbilical cable và chuỗi dụng cụ thủy tinh impinger

Chuỗi dụng cụ thủy tinh lấy mẫu

Chuỗi dụng cụ thủy tinh lấy mẫu gồm có bộ giữ Filter để thu bụi, impinger thủy tinh để hấp

thu hơi ẩm, và các dụng cụ thủy tinh đấu nối Hình 1-9 minh họa chuỗi dụng cụ thủy tinh của

quy trình lấy mẫu theo Phương pháp 5 của USEPA Trình tự điển hình theo Phương pháp 5 của USEPA được xây dựng theo thứ tự như sau:

1 Ống vòng kiểu xyclon (GN-1) Tùy chọn: Xyclon (GN-2) và Bình Xyclon (NG-3)

2 Cụm lọc thủy tinh 3 inch (GNFA-3) Cụm này gồm có Cửa vào Filter (GN-3S), Đĩa lọc Teflon hoặc “Frit” (GA-3T), Đầu ra Filter (GN-3B), Kẹp giữ Filter (GA-3CA) và Filter sợi thủy tinh (GF-3C)

10 Impinger Greenburg-Smith cải tiến thứ tư (GN-9A)

11 Hộp đựng mẫu/Bộ tiếp hợp Umbilical (GA-100)

Hình 1-9 Sơ đồ trình tự lấy mẫu của dụng cụ thủy tinh

HƯƠNG 2

QUY TRÌNH VẬN HÀNH

Có nhiều yếu tố cần xem xét trước khi quan trắc bụi (PM), gồm có:

 Lắp đặt và kiểm tra hệ thống lấy mẫu nguồn

 Thiết kế quan trắc

 Chuẩn bị vị trí

 Hiệu chuẩn thiết bị lấy mẫu (Mô tả trong Chương 3)

 Lắp ráp thiết bị lấy mẫu và phụ tùng, chất thử, thiết bị khôi phục mẫu, và bình chứa mẫu

 Đo sơ bộ kích thước ống khói, vận tốc khí, khối lượng phân tử khô, và độ ẩm

Lắp đặt và kiểm tra Hệ thống lấy mẫu nguồn

Mở thiết bị bên trong ra một cách cẩn thận, giữ vật liệu đóng gói cho đến khi đã thực hiện kiểm tra xong các bộ phận xem có bị hư hỏng trong quá trình vận chuyển hay không và lắp ráp xong toàn bộ hệ thống lấy mẫu Kiểm tra từng mục theo danh sách đóng gói Nếu có bất

cứ bộ phận nào bị hư hỏng hoặc thất lạc, lập tức thông báo cho Apex Instruments theo số 800-882-3214 hoặc gửi email theo địa chỉ info@apexinst.com Khuyến cáo nên sử dụng Phụ lục A liệt kê các thiết bị trong Hệ thống lấy mẫu isokinetic để kiểm tra hệ thống

Quy trình lắp đặt ban đầu

Những chỉ dẫn này dành cho lắp đặt “chạy thử” của trình tự lấy mẫu theo Phương pháp 5 của

US EPA Không đặt Filter sợi thủy tinh vào cụm lọc, hoặc nạp các chất lỏng và silica gel vào các impinger Mục đích là để lắp đặt thiết bị nhằm xác minh hoạt động của mọi bộ phận

1 Dỡ tất cả các bộ phận trong bao bì và đặt ở nơi rộng rãi

2 Trượt Vỏ impinger (Cold box) lên trên khoang lọc được gia nhiệt của Hộp đựng mẫu dạng mô-đun (Hot box) bằng các sống trượt bằng thép Kiểm tra sự ăn khớp và chiều cao của Hộp đựng mẫu và Umbilical Adapter Các thanh trượt có thể điều chỉnh được

để thu được độ khít mong muốn Lắp chốt lò xo giữ Cold box vào vị trí

3 Kiểm tra Ống lót probe và Bộ probe Lau sạch các đầu nối nhanh trên Bộ probe Nhỏ một giọt dầu để giữ các đầu nối ở điều kiện hoạt động tốt Kiểm tra các miệng ống pitot xem có hư hỏng hay sai lệch gì không, nếu cần có thể thay thế hoặc sửa chữa

4 Trượt Ống lót probe vào trong vỏ bọc probe Đầu mút trơn (không có khớp cầu) của ống lót phải nhô ra khoảng 1,27-cm (1/2-inch) ở đầu ống pitot của Bộ probe

5 Đưa và vặn chặt bộ probe vào kẹp probe được gắn vào Hot box Luồn cẩn thận bi ở cửa ra của Ống lót Probe qua lỗ vào Hot box và mặt sau của vỏ phải phẳng với phía trong của Hot box Cắm phích cắm điện của Bộ gia nhiệt Probe vào ổ cắm của Probe trên Hot box

6 Tham khảo Hình 2-1 để lắp đặt Nozzle và Bộ probe Kéo hệ thống vành bít lên đầu

hở phẳng của Ống lót probe Khi nhiệt độ ống khói >260oC (500oF), nên thay vòng đệm chữ O bằng vòng đệm bằng sợi thủy tinh bện chịu được nhiệt độ cao Bộ phụ tùng của Bộ probe (túi dán trên vỏ bọc probe) có các khớp ghép cho hai (2) tùy chọn lắp đặt vành bít khác nhau: 1) Vành bít đơn bằng thép không gỉ, và 2) Đai đệm với Vòng đệm chữ O Các cấu hình khuyến cáo với các tùy chọn ống lót khác nhau được nêu chi tiết dưới đây:

a Ống lót bằng thép không gỉ Vành bít đơn bằng thép không gỉ, hoặc

Đai đệm với Vòng đệm chữ O

Vành bít đơn Teflon® (Tùy chọn) Vành bít đơn Teflon® tráng khoáng chất (Tùy chọn)

Hình 2-1 Lắp đặt Đầu lấy mẫu (nozzle) trên probe

7 Lắp ống nối 15,875 mm (5/8 inch) lên đai ốc được hàn vào vỏ bọc probe Đây là khớp nối áp lực được vót nhọn để bít kín hệ thống vành bít được chèn vào Ống lót probe Vặn chặt khớp nối cho đến khi ống lót kín chặt, nhưng không được VẶN CHẶT QUÁ MỨC

8 Nối chuỗi dụng cụ lấy mẫu bằng thủy tinh vào hoàn toàn trong Hot box và Cold box,

và vặn chặt tất cả các khớp nối bằng Kẹp khớp cầu Công việc đấu nối cuối cùng là Umbilical Adapter, đẩy bộ này trượt vào kẹp đỡ bên ngoài Cold box Không đặt Filter vào cụm lọc, và không được nạp chất gì vào các impinger vì đây chỉ là lắp đặt “chạy thử”

9 Đấu nối Umbilical cable tới Hộp đựng mẫu dạng mô-đun Cắm phích cắm đầu nối

tròn của Umbilical cable vào ổ cắm ở mặt bên của Hot box (xem Hình 1-6) Cắm

phích cắm cảm biến nhiệt Umbilical cable đã được dán nhãn vào các ổ cắm trên Hot box, Bộ probe, và Bộ tiếp hợp trung tâm Cắm đầu nối nhanh âm trên ống dẫn mẫu của Umbilical cable vào đầu nối dương của Bộ tiếp hợp trung tâm Cắm các đầu nối nhanh của ống pitot âm của Umbilical cable vào các đầu nối nhanh dương của Bộ probe

10 Đấu nối Umbilical cable vào Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn Cắm phích

Ống nối 5/8 Đai ốc

ống 5/8

Thiết bị lấy mẫu nguồn Cắm các phích cắm của cảm biến nhiệt trên Umbilical cable được dán nhãn vào các ổ cắm trên mặt trước của Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn Cắm đầu nối nhanh âm của ống dẫn mẫu trên Umbilical cable vào đầu nối nhanh âm của Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn Cắm các đầu nối nhanh dương của các ống pitot trong Umbilical cable vào các đầu nối nhanh âm của Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn (dán nhãn + và -) Các ống pitot được sơn màu để phân biệt ống dương và âm đảm bảo độ chắc chắn giữa ống pitot và Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn

11 Đấu nối Cụm vacuum pump tới Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn Lau sạch các đầu nối nhanh, sau đó nối các ống áp lực và ống chân không trên Cụm vacuum pump tới các đầu nối ở góc trái dưới của mặt trước Bảng điều khiển Thiệt bị lấy mẫu nguồn Cắm dây nguồn của Cụm vacuum pump vào ổ cắm trên Bảng điều khiển Thiết

bị lấy mẫu nguồn được dán nhãn BƠM

12 Đấu nối Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn tới nguồn điện thích hợp

Kiểm tra hệ thống

Tuân thủ theo quy trình lắp đặt ở phần trước trước khi bắt đầu quy trình kiểm tra hệ thống

Kiểm tra rò rỉ hệ thống lấy mẫu ban đầu

Kiểm tra rò rỉ hệ thống là một quá trình “khô”, cụ thể như sau:

1 Đóng Van thô trên Bảng điều khiển Thiết bị lấy mẫu nguồn

2 Chèn nút cao su vào cửa vào của nozzle

3 Bật vacuum pump bật NGUỒN MÁY BƠM BẬT

4 Từ từ mở dần Van thô, và tăng (đóng hoàn toàn) Van tăng độ mịn

5 Độ chân không của bơm, theo như chỉ thị trên Đồng hồ đo chân không, phải chỉ độ chân không của hệ thống trong khoảng 10kPa (3-in Hg) so với áp suất khí quyển Ví dụ, nếu

áp suất khí quyển là 100-kPa (30-in Hg), thì Đồng hồ đo chân không phải chỉ báo ít nhất

là 92-kPa (27-in Hg)

6 Đợi một vài giây để áp suất ổn định Khi chênh lệch áp suất trong Ống tiết lưu (∆H) đã trở về mốc không, đo tỉ lệ rò rỉ trong một phút theo như được hiển thị trên màn hình hiển thị của đồng hồ đo khí khô Tỉ lệ rò rỉ phải dưới 0,56 lít trên phút (lít/phút) (0,02 feet khối trên phút (cfm)) Nếu tỉ lế rò rỉ lớn hơn mức này, kiểm tra độ chặt của các khớp nối trong trình tự lấy mẫu và thử lại

 Cách thức tuân thủ phương pháp và quy trình, và số lần chạy thử và số lượng điều kiện sử lý sẽ được thử nghiệm

Chuẩn bị vị trí

Chuẩn bị vị trí sao cho có thể đặt được thiết bị lấy mẫu thường là phần khó khăn nhất của công tác lấy mẫu Khi các cửa lấy mẫu không có sàn thao tác hoặc lối đi, thì cần phải lắp dựng giàn giáo để vươn tới được vị trí lấy mẫu Ở nhiều vị trí, người vận hành phải vận dụng

sự khéo léo của mình để đưa được thiết bị lấy mẫu tới các cửa lấy mẫu

Khi chọn vị trí cửa lấy mẫu, người vận hành phải nhớ rằng khoảng cách từ probe tới đáy hộp đựng mẫu là khoảng 33 cm (13 ½ inch) Điều này có nghĩa là khi di chuyển qua lại trong ống khói, thiết bị lấy mẫu cần khoảng trống 33 cm phía dưới mực cửa lấy mẫu để không va vào lan can bảo vệ hoặc các cấu trúc khác Các kích thước cần cho khoảng trống dọc theo mặt phẳng cửa lấy mẫu bao gồm cả chiều dài hiệu dụng của probe (đường kính ống khói cộng chiều dài ống nối vào cửa) CỘNG THÊM ít nhất 91 cm (36 inch) để chứa được chiều dài của

hộp đựng mẫu (Hot box, Cold box, và kẹp probe) Hình 2-2 Minh họa vùng không gian trống

cần thiết

Hình 2-2 Vùng không gian trống ở ống khói phục vụ cho trình tự lấy mẫu isokinetic

LƯU Ý: Phải buộc cáp vào ống khói sao cho góc giữa cáp và ray đơn tối thiểu là 30o (khuyến cáo là 45o)

Khi không thể khắc phục đượcc các vấn đề về khoảng trống cho trình tự lấy mẫu, Apex Instruments đưa ra trình tự lấy mẫu theo Phương pháp 5 linh hoạt với Hộp Filter được gia nhiệt (SB-2M) rời và/hoặc thu nhỏ cho phép Cold box được đặt ở bệ đỡ lấy mẫu nối với ống dẫn mẫu và Umbilical Adapter (GA-104) Tùy chọn khác là sử dụng Phương pháp 5 nhỏ gọn với Cụm lọc được gia nhiệt (SFA-82H) và Bộ tiếp hợp hộp nguồn (UA-3J) của chúng tôi

Hình 2-3 minh họa Chuỗi lấy mẫu isokinetic linh hoạt Hot box cỡ nhỏ cho phép sử dụng khoảng trống giữa ray đơn và lan can bảo vệ của ống khói nhỏ hơn Hình 2-4 minh họa

Phương pháp 5 nhỏ gọn Cụm lọc được gia nhiệt nhỏ gọn giúp mang lại độ linh hoạt cao hơn trong các khu vực lấy mẫu nhỏ

Hình 2-3 Sơ đồ trình tự lấy mẫu isokinetic linh hoạt

Hộp Filter được gia nhiệt mini (SB-2M)

Bộ phận làm giảm sức căng Ống dẫn mẫu được gia nhiệt mềm

Bộ phận làm giảm sức căng

Cửa ra của impinger

Umbilical cable được cắt ngắn Tới Bảng điều kiển theo hệ Mét

Hình 2-4 Sơ đồ trình tự lấy mẫu isokinetic nhỏ gọn

Mặc dù Hệ thống lấy mẫu isokinetic được thiết kế phù hợp với cổng lấy mẫu 6,35 cm (2 ½ inch), 7,6 cm (3 inch) hoặc các lỗ lớn hơn cho phép đưa vào và lấy ra dễ dàng hơn mà không gây hư hỏng cho nozzle hoặc cho việc thu bụi lắng

Về cơ bản có hai phương pháp lắp hệ thống lấy mẫu isokinetic (Hot box/Cold box) để thực hiện thử nghiệm trên một ống khói:

1 Lắp hệ thống ray đơn với móc con lăn bôi trơn trên mỗi cửa lấy mẫu, hoặc

2 Dựng một thiết bị trượt bệ gỗ (nếu khả thi)

Hình 2-5 Minh họa hệ thống ray đơn phục vụ cho trình tự lấy mẫu

Dây xích (có P1000- )

Đai ốc của thanh chống đa năng

Hình 2-6 Minh họa hệ thống ray đơn gắn đơn của Apex Instruments

Dây xích (có với P1000- )

Đai ốc của thanh chống đa năng

Hình 2-7 Lắp đặt hộp đựng mẫu dạng mô-đun tại thềm ống khói trên ray đơn

Hình 2-8 Lắp đặt Hot box trên ống khói tách riêng khỏi Cold box

Lắp ráp thiết bị lấy mẫu và chất thử

Danh mục lắp ráp thiết bị lấy mẫu, chất thử và các bộ phận cung cấp phụ cho công tác thử nghiệm được khuyến cáo sử dụng Phụ lục A có thiết bị được khuyến cáo dùng cho lấy mẫu isokinetic Phụ lục A cũng có các phụ tùng được khuyến cáo sử dụng cho công tác lấy mẫu isokinetic, mặc dù không phải tất cả danh sách này đều cần thiết tại vị trí thử nghiệm Phần 3 của Phương pháp 5 của USEPA có danh sách các chất thử được yêu cầu cho thực hiện lấy mẫu bụi isokinetic Một thiết bị tiêu chuẩn và danh mục chất thử do người thực hiện thử nhiệm sử dụng được cung cấp trong Phụ lục A

Đo sơ bộ Vận tốc khí, Khối lượng phân tử và Độ ẩm

Trước khi cố gắng tính toán các thông số cần thiết cho công tác lấy mẫu isokinetic - cỡ ống probe, tỉ số ∆H/∆p (hệ số K) cần thiết cho tỉ lệ lấy mẫu isokinetic, thể tích mẫu khí - thì cần phải có một số giá trị sơ bộ:

Bảng 2-1 Đo sơ bộ phục vụ cho công tác lấy mẫu isokinetic

hiệu

1 ∆pawg Chiều cao cột áp theo vận tốc khí

trung bình trong ống khói

1 Trước lần lấy mẫu thử (tốt nhất), hoặc

2 Thử nghiệm trước đó (lỗi rất nhỏ)

2 Ps Áp suất khí trong ống khói 1 Trước lần lấy mẫu thử (tốt nhất),

hoặc

2 Thử nghiệm trước đó (lỗi rất nhỏ)

4 Bws Tỉ lệ hơi ẩm của khí trong ống

khói

1 Trước lần lấy mẫu thử (tốt nhất), hoặc

2 Thử nghiệm trước đó (thường có sai số)

5 Ts Nhiệt độ trung bình của khí trong

ống khói

1 Trước lần lấy mẫu thử (tốt nhất), hoặc

2 Thử nghiệm trước đó (thường có sai số)

6 Tm Nhiệt độ trung bình của đồng hồ

đo khí khô

Nhiệt độ của đồng hồ đo tăng quá môi trường xung quanh do nhiệt lượng từ bơm và thường cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh 14o

C (25oF)

7 Md Khối lượng phân tử của khí trong

ống khói

1 Trước lần lấy mẫu thử (tốt nhất), hoặc

2 Thử nghiệm trước đó (lỗi rất nhỏ)

8 ∆H@ Hệ số hiệu chuẩn đồng hồ đo trên

lỗ tiết lưu

Được xác định trước đó từ công tác hiệu chuẩn trong phòng thí nghiệm

Các Phương pháp từ 1 đến 4 của USEPA được sử dụng để thu thập các giá trị sơ bộ cho công tác lấy mẫu theo Phương pháp 5 Sau đó, trong quá trình lấy mẫu bằng Phương pháp 5, các quy trình của các Phương pháp từ 1 đến 4 được hoàn thành để thực hiện công tác lấy mẫu theo Phương pháp 5 và các tính toán

Phương pháp 1 - Xác định mẫu và các Điểm lấy mẫu vận tốc

Phương pháp 1 là bước đầu tiên hướng tới việc thu thập mẫu đại diện để đo nồng độ bụi và tỉ

lệ khí thải khối từ ống khói Vận tốc và nồng độ bụi trong ống khói không đồng nhất, do vậy cần phải đi qua mặt cắt ngang Giả thuyết cơ sở là để đạt được các độ dài thẳng hơn của ống khói hoặc ống dẫn, thì các dòng khí phải đồng đều hơn và cần ít điểm lấy mẫu hơn để thu được mẫu đại diện Ngược lại, vị trí lấy mẫu gần các khúc gập và rối loại dòng khí, thì cần nhiều điểm lấy mẫu hơn để thu được mẫu đại diện Phương pháp này mô tả quy trình nhằm:

 Chon vị ví lấy mẫu phù hợp trên ống khói (nếu cửa lấy mẫu không có trước)

 Tính số lượng điểm lấy mẫu cho vận tốc và lấy mẫu bụi trong ống khói

 Tính toán vị trí của các điểm lấy mẫu

Các vị trí lấy mẫu đươc đo về mặt số lượng ống khói hoặc đường kính ống dẫn cách xa các điểm rối loạn dòng Các điểm rối loạn dòng có thể là các khúc gấp, các điểm chuyển tiếp, các điểm mở rộng, các điểm thu hẹp, cửa ra của ống khói tới khí quyển, ngọn lửa, hoặc có các bộ

phận lắp đặt bên trong như van, hoặc các bộ tiêu âm Hình 2-9 mô tả quan hệ giữa đường

kính ống khói và điểm rối loạn dòng chẳng hạn như khúc gấp

Hình 2-9 Minh họa đường kính ống khói từ các điểm rối loạn dòng

Quy trình tính toán số lượng điểm lấy mẫu tối thiểu như sau:

A) Đo đường kính ống khói tới khoảng 0,3175 cm (1/8 inch)

1) Đưa gậy dài hoặc ống pitot vào ống dẫn cho đến khi chạm vào thành đối diện

2) Đánh dấu điểm trên gậy khi gậy chạm vào mặt ngoài của miệng cửa lấy mẫu

3) Lấy gậy ra, đo, và ghi lại chiều dài đến thành phía xa này, Lfw

4) Dùng thước dây (hoặc gậy nếu ống khói nóng) đo khoảng cách từ mặt ngoài của miệng cửa lấy mẫu đến thành phía gần và ghi lại chiều dài đến thành phía gần này, Lnw

5) Đường kính của ống dẫn từ cửa lấy mẫu này được tính là D = Lfw - Lnw

B) Lặp lại quy trình này với (các) cửa lấy mẫu khác và tính trung bình các giá trị D

C) Đo khoảng cách từ mặt phẳng cắt ngang cửa lấy mẫu đến điểm rối loạn xuôi dòng gần nhất (Khoảng cách A chỉ định)

D) Đo khoảng cách từ mặt phẳng cắt ngang cửa lấy mẫu tới điểm rối loạn ngược dòng gần nhất (Khoảng cách B chỉ định)

E) Tính số lượng đường kính ống dẫn đến các điểm rối loạn bằng cách chia Khoảng cách A cho D, và Khoảng cách B cho D

F) Dùng Hình 5 trong Phương pháp 1 cho các điểm lấy mẫu bụi (hoặc Hình 12 cho các đa giác vận tốc), xác định điểm các bán kính trong Khoảng cách A đáp ứng được đồ thị, sau đó điểm các bán kính trong Khoảng cách B đáp ứng được đồ thị, và lựa chọn số lớn hơn trong hai số lượng điểm lấy mẫu nhỏ nhất

Lời khuyên từ người thực hiện thử nghiệm ống khói có kinh nghiệm

tròn tuyệt đối! Và không phải tất cả các ống khói hình hộp đều vuông góc tuyệt đối

 Nhờ việc đo từng cửa lấy mẫu, chúng ta có thể tìm ra những chướng ngại vật trong

ống khói và có thể tự kiểm tra so với những phép đo có sai số

 Nếu có thể, soi đèn dọc theo ống khói để phát hiện chướng ngại vật hoặc những

điểm bất thường

 Nếu có thể, dùng găng tay để chạm vào trong cửa lấy mẫu và kiểm tra xem cửa lấy mẫu có được lắp ngang bằng với thành ống khói hay không (không mở rộng vào

dòng khí.)

Hình 2-10 minh họa cách xác định tổng số điểm lấy mẫu từ đường cong của Hình 1-1 của

Phương pháp 1 Ví dụ, nếu Khoảng cách A có đường kính ống là 1,7 và Khoảng cách B có đường kính ống là 7,5 thì Khoảng cách A chỉ việc sử dụng 16 điểm lấy mẫu và Khoảng cách

B chỉ việc sử dụng 12 điểm lấy mẫu Bạn phải chọn con số cao hơn trong số hai con số đó

Do đó, địa điểm lấy mẫu đòi hỏi tổng số 16 điểm lấy mẫu, tám điểm mỗi hướng trong hai hướng về một bên 90o

(Số điểm lấy mẫu tối thiểu đối với đa giác lấy mẫu không phải isokinetic Ví dụ: lấy thông số vận tốc khí,

nhiệt độ, áp suất tĩnh hoặc delta P… )

Hình 2-10b Ví dụ về việc xác định số điểm lấy mẫu

Đối với ống khói hình tròn có đường kính lớn hơn 60 cm (24 inch), số điểm lấy mẫu tối thiểu cần thiết là mười hai (12), hoặc sáu (6) theo mỗi hướng trong hai hướng ngoài 90° khi đường kính ống từ nhiễu loạn là tám (8) hoặc ngược dòng hơn và hai (2) hoặc xuôi dòng hơn Đối với ống khói hình tròn có đường kính từ 30 đến 60 cm (12 đến 24 inch), số điểm lấy mẫu tối thiểu cần thiết là tám (8), hoặc bốn (4) theo mỗi hướng trong hai hướng ngoài 90° Đối với ống khói có đường kính dưới 30 cm (12 inch), tham khảo Phương pháp 1A để tính điểm lấy

mẫu

Đối với ống khói hoặc ống dẫn hình chữ nhật, trước tiên phải tính đường kính tương đương

sử dụng phương trình sau:

De = trong đó De = đường kính ống khói hình chữ nhật tương đương

Số điểm lấy mẫu tối thiểu cần thiết đối với ống khói hình chữ nhật là chín, hay 3 x 3 Sau khi

đã xác định số điểm lấy mẫu, phải tính vị trí của mỗi điểm lấy mẫu Các điểm lấy mẫu và vị trí của chúng được chỉ định như ma trận điểm lấy mẫu Đối với ống khói hình tròn, tiết diện ống khói được chia thành các vòng tròn đồng tâm có diện tích bằng nhau dựa trên số điểm lấy mẫu chia cho bốn (4), các vòng tròn được chia đôi hai lần, và các điểm lấy mẫu được đặt tại

trọng tâm (trung tâm khối lượng của từng diện tích bằng nhau, như thể hiện trong Hình 2-11

Đối với các ống khói hình chữ nhật, trọng tâm dễ xác định hơn nhiều, nhƣ thể hiện trong

Bảng 2-2 Vị trí các điểm lấy mẫu trong ống khói hình tròn

(Tỷ lệ phần trăm đường kính ống khói từ thành trong của điểm lấy mẫu)

Bảng 2 – 3 Sơ đồ bố trí mặt cắt ngang của ống khói hình chữ nhật

Hình 2-12 Các điểm lấy mẫu nằm ở trọng tâm của ống khói hình chữ nhật

Lời khuyên của chuyên gia lấy mẫu ống khói đi trước

Sau khi tính toán vị trí các điểm lấy mẫu (trước khi cộng chiều dài ống nối cổng mẫu), bạn có thể kiểm tra nhanh công việc của mình bằng cách chú ý xem khoảng cách điểm lấy mẫu thứ nhất và cuối cùng cộng lại với nhau có bằng đường kính ống khói không; và xem khoảng

cách điểm lấy mẫu thứ hai và gần cuối cùng; điểm lấy mẫu thứ ba và thứ ba từ cuối; vân vân

Số điểm lấy mẫu Sơ đồ ma trận

Đây là ví dụ về tiết diện của ống khói hình chữ nhật được chia thành 12 diện tích bằng nhau, có điểm lấy mẫu tại trọng tâm của mỗi diện tích)

Số điểm lấy mẫu trên một đường kính Số điểm lấy mẫu trên một đường kính

Quy trình xác định vị trí mỗi điểm lấy mẫu dọc theo đường kính đối với ống khói hình tròn

và sau đó đánh dấu Bộ probe hoặc ống pitot như sau:

 Ở tờ dữ liệu hiện trường của Phương pháp 1 (tờ dữ liệu có thể được tạo ra bằng máy

vi tính hoặc máy tính) nhân đường kính ống khói với tỷ lệ phần trăm lấy từ cột thích

hợp trong Bảng 2-2

 Cộng chiều dài ống nối cổng với mỗi giá trị của mỗi điểm lấy mẫu

 Đổi phân số thập phân sang 1/8 (0,125) của một inch đối với mỗi điểm (đơn vị Anh)

 Đối với ống khói có đường kính ≥ 60 cm (24 inch), xác định lại vị trí mọi điểm lấy mẫu gần hơn 2,5 cm (1,00 inch) từ thành ống khói đến 2,5 cm và ghi nhãn cho chúng

là điểm “đã điều chỉnh” Bạn có thể kết hợp hai điểm liên tiếp để tạo thành một điểm

đã điều chỉnh, phải được lấy mẫu hai lần

 Đối với các ống khói, 60 cm (24 inch), làm tương tự, trừ khoảng cách đã điều chỉnh là 1,3 cm (0,5 inch)

 Đo vị trí mỗi điểm lấy mẫu từ đầu ống pitot, và đánh dấu khoảng cách bằng băng sợi

chịu nhiệt hay dung dịch xóa trắng, như được minh họa trong Hình 2-13

Hình 2-13 Hình minh họa việc đánh dấu các điểm lấy mẫu trên Bộ probe

Lời khuyên của nhà thử nghiệm ống khói cổ

Bút xóa “màu trắng” sử dụng trên giấy có hiệu quả đặc biệt tốt đối với thử nghiệm ống khói

Nó nhanh khô và chịu nhiệt và độ ẩm của ống khói rất tốt Để tẩy vết đó ra khỏi probe hay ống pitot, chỉ cần đơn giản là cạo nó bằng dao bỏ túi Nhiều loại băng dính và bút đánh dấu màu đen cũng gần như không phù hợp với các điều kiện của ống khói

Cổng A

Cổng B

Mặt cắt ngang ống khói có các điểm lấy

mẫu được chỉ ra trong hình

Phương pháp 1A – Đa giác điểm lấy mẫu và vận tốc đối với ống khói và ống dẫn nhỏ

Quy trình này giống với quy trình ở Phương pháp 1, ngoại trừ các quy định đặc biệt áp dụng cho ống khói hay ống dẫn nhỏ khi 10,2 cm (4 inch) ≤ D ≤ 30,5 cm (12 inch), hoặc đối với các ống dẫn nhỏ hình chữ nhật khi 81,1 cm2

(12,57 inch2) ≤ A ≤ 729 cm2

(113 inch2) Phải sử dụng ống pitot loại tiêu chuẩn để đo vận tốc và KHÔNG được gắn nó vào probe lấy mẫu Ở các ống khói hay ống dẫn có đường kính nhỏ này, cụm ống khói quy ước theo Phương pháp 5 (bao gồm ống pitot loại S gắn vào probe lấy mẫu được trang bị Nozzle và cảm biến nhiệt) chặn một phần tiết diện đáng kể của ống dẫn và dẫn đến các kết quả đo không chính xác Do

đó, để lấy mẫu bụi trong ống dẫn nhỏ, đo vận tốc khí:

 Xuôi dòng vòi lấy mẫu (đối với dòng khí không đều), hoặc

 Trong cổng lấy mẫu tương tự lần lượt trước và sau khi lấy mẫu (đối với dòng khí đều)

Quy trình xác định vị trí lấy mẫu, điểm lấy mẫu và tốc độ dòng khí (sơ bộ hay khác) trong ống dẫn nhỏ như sau:

1 Lựa chọn địa điểm lấy mẫu như trong Hình 2-14

2 Sử dụng Phương pháp 1 để xác định vị trí của các điểm lấy mẫu cho mỗi địa điểm và chọn con số cao nhất trong số bốn con số của số điểm lấy mẫu

3 Đối với các phép đo PM (dòng khí đều) hay vận tốc (dòng khí đều hoặc không đều), lựa chọn một vị trí và sử dụng tiêu chí giống như Phương pháp 1

4 Đối với PM (dòng khí đều), tiến hành đo các thể tích trước và sau khi lấy mẫu PM để chứng minh trạng thái ổn định, tức là trong giới hạn ± 10% (vf/vi ≤ 1,10)

5 Đối với PM (dòng khí không đều), giám sát vận tốc và mẫu PM đồng thời tại hai vị trí riêng biệt

Hình 2-14 thiết lập các vị trí lấy mẫu ống dẫn nhỏ PA theo Phương pháp 1A

A và B = Khoảng cách nhiễu loạn cổng vận tốc

B và C = Khoảng cách nhiễu loạn cổng lấy mẫu

LƯU Ý: Cổng vận tốc phải xuôi dòng từ cổng lấy mẫu Mọi khoảng cách (A, B và C) phải được thể hiện trên biểu đồ vị trí lấy mẫu

Nhiễu loạn dòng khí

Cổng vận tốc Cổng lấy mẫu

Nhiễu loạn dòng khí