SVENSK STANDARD SS-EN 12619

Transkript

1 SVENSK STANDARD SS-EN Handläggande organ Fastställd Utgåva Sida Standardiseringsgruppen STG ( ) Copyright SIS. Reproduction in any form without permission is prohibited. Stationary source emissions Determination of the mass concentration of total gaseous organic carbon at low concentrations in flue gases Continuous flame ionisation detector method Utsläpp och utomhusluft Bestämning av masskoncentrationen av totalt gasformigt organiskt kol i låga halter i rökgas Kontinuerlig analys med flamjonisationsdetektor The European Standard has the status of a Swedish Standard. This document contains the official English version of with a Swedish translation. Swedish Standards corresponding to documents referred to in this Standard are listed in Catalogue of Swedish Standards, issued by SIS. The Catalogue lists, with reference number and year of Swedish approval, International and European Standards approved as Swedish Standards as well as other Swedish Standards. Europastandarden gäller som svensk standard. Detta dokument innehåller den officiella engelska versionen av med svensk översättning. Motsvarigheten och aktualiteten i svensk standard till de publikationer som omnämns i denna standard framgår av Katalog över svensk standard, som ges ut av SIS. I katalogen redovisas internationella och europeiska standarder som fastställts som svenska standarder och övriga gällande svenska standarder. ICS ; Standarder kan beställas hos SIS som även lämnar allmänna upplysningar om svensk och utländsk standard. Postadress: SIS, Box 6455, STOCKHOLM Telefon: Telefax: Upplysningar om sakinnehållet i standarden lämnas av STG. Telefon: Telefax: E-post: info@stg.se Prisgrupp R Tryckt i november 1999

2 EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE NORM EN June 1999 ICS ; English version Stationary source emissions Determination of the mass concentration of total gaseous organic carbon at low concentrations in flue gases Continuous flame ionisation detector method Emissions des sources fixes Détermination de la concentration massique en carbone organique total à de faibles concentrations dans les effluents gazeux Méthode du détecteur continu à ionisation de flamme Emissionen aus stationären Quellen Bestimmung der Massenkonzentration des gesamten gasförmigen organisch gebundenen Kohlenstoffs in geringen Konzentrationen in Abgasen Kontinuierliches Verfahren unter Verwendung eines Flammenionisationsdetektors This European Standard was approved by CEN on 6 May CEN members are bound to comply with the CEN/CENELEC Internal Regulations which stipulate the conditions for giving this European Standard the status of a national standard without any alteration. Up-to-date lists and bibliographical references concerning such national standards may be obtained on application to the Central Secretariat or to any CEN member. This European Standard exists in three official versions (English, French, German). A version in any other language made by translation under the responsibility of a CEN member into its own language and notified to the Central Secretariat has the same status as the official versions. CEN members are the national standards bodies of Austria, Belgium, Czech Republic, Denmark, Finland, France, Germany, Greece, Iceland, Ireland, Italy, Luxembourg, Netherlands, Norway, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and United Kingdom. CEN European Committee for Standardization Comité Européen de Normalisation Europäisches Komitee für Normung Central Secretariat: rue de Stassart 36, B-1050 BRUSSELS 1999 CEN All rights of exploitation in any form and by any means reserved worldwide for CEN national Members. Ref. No. E

3 EUROPASTANDARD EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE NORM EN Juni 1999 ICS ; Svensk version Utsläpp och utomhusluft Bestämning av masskoncentrationen av totalt gasformigt organiskt kol i låga halter i rökgas Kontinuerlig analys med flamjonisationsdetektor Emissions des sources fixes Détermination de la concentration massique en carbone organique total à de faibles concentrations dans les effluents gazeux Méthode du détecteur continu à ionisation de flamme Stationary source emissions Determination of the mass concentration of total gaseous organic carbon at low concentrations in flue gases Continuous flame ionisation detector method Emissionen aus stationären Quellen Bestimmung der Massenkonzentration des gesamten gasförmigen organisch gebundenen Kohlenstoffs in geringen Konzentrationen in Abgasen Kontinuierliches Verfahren unter Verwendung eines Flammenionisationsdetektors Denna standard är den officiella svenska versionen av. För översättningen svarar SIS. Denna europastandard antogs av CEN den 6 maj CEN-medlemmarna är förpliktade att följa fordringarna i CEN/CENELECs interna bestämmelser som anger på vilka villkor denna europastandard i oförändrat skick skall ges status som nationell standard. Aktuella förteckningar och bibliografiska referenser rörande sådana nationella standarder kan på begäran erhållas från CENs centralsekretariat eller från någon av CENs medlemmar. Denna europastandard finns i tre officiella versioner (engelsk, fransk och tysk). En version på något annat språk, översatt under ansvar av en CEN-medlem till sitt eget språk och anmäld till CENs centralsekretariat, har samma status som de officiella versionerna. CENs medlemmar är de nationella standardiseringsorganen i Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Grekland, Irland, Island, Italien, Luxemburg, Nederländerna, Norge, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. CEN European Committee for Standardization Comité Européen de Normalisation Europäisches Komitee für Normung Central Secretariat: rue de Stassart 36, B-1050 BRUSSELS 1999 CEN All rights of exploitation in any form and by any means reserved worldwide for CEN national Members. Ref. Nr. Sv

4 Page 2 Contents Page Foreword Scope Normative references Terms and definitions The principle of the technique Apparatus and gases Measurement procedure... 8 Annex A (informative) Recommended minimum operational requirements for long term continuous monitoring applications Annex B (informative) Measurement uncertainty and associated statistics Annex C (normative) Determination of the performance characteristics of a FID Annex D (informative) Safety measures Annex E (informative) Calculation of total organic carbon mass concentration from volume concentrations Foreword This European Standard has been prepared by Technical Committee CEN/TC 264 Air quality, the secretariat of which is held by DIN. This European Standard shall be given the status of a national standard, either by publication of an identical text or by endorsement, at the latest by December 1999, and conflicting national standards shall be withdrawn at the latest by December This European Standard has been prepared under a mandate given to CEN by the European Commission and the European Free Trade Association. According to the CEN/CENELEC Internal Regulations, the national standards organizations of the following countries are bound to implement this European Standard: Austria, Belgium, Czech Republic, Denmark, Finland, France, Germany, Greece, Iceland, Ireland, Italy, Luxembourg, Netherlands, Norway, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom.

5 Sida 2 Innehåll Sida Förord Omfattning Normativa hänvisningar Begrepp och definitioner Mätprincip Apparatur och gaser Mätförfarande... 8 Bilaga A (informativ): Rekommenderade minimikrav vad avser drift för kontinuerlig övervakning Bilaga B (informativ): Mätosäkerhet och statistik Bilaga C (normativ): Bestämning av karakteristiska prestanda för ett FID-instrument Bilaga D (informativ): Säkerhetsåtgärder Bilaga E (informativ): Beräkning av masskoncentrationen av totalt organiskt kol ur volymhalten Förord Denna europastandard har utarbetats av den tekniska kommittén CEN/TC 264 Luftkvalitet, för vilken sekretariatet hålls av DIN. Denna europastandard skall ges status av nationell standard, antingen genom publicering av en identisk text eller genom ikraftsättning, senast under december 1999, och motstridande nationella standarder skall upphävas senast under december Denna europastandard har utarbetats under ett mandat till CEN från EUkommissionen och EFTA. Enligt CEN/CENELEC:s interna bestämmelser anmodas de nationella standardiseringsorganen i följande länder att anta denna Europastandard: Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Grekland, Irland, Island, Italien, Luxemburg, Nederländerna, Norge, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike.

6 Page 3 1 Scope This European Standard specifies a set of minimum performance requirements for an instrument using flame ionisation detection, together with procedures for its calibration and operation, for the measurement of the mass concentration of total gaseous organic carbon (TOC) in stationary source combustion emissions. This European Standard is suitable for the measurement of low level gaseous or vapour phase TOC emissions such as those from municipal waste incinerators and hazardous waste incinerators. NOTE: See Council Directive 89/369/EEC which is under revision and Council Directive 94/67/EC. This standard is not recommended for performing measurements on solvent using processes. Minimum operational requirements for long term emissions monitoring are suggested in annex A; it is likely that these will be modified by subsequent European Standards. The results obtained using this Standard are expressed in milligrams per cubic metre as total carbon (mg/m 3 ). This Standard is suitable for use in the range 0 mg/m 3 to 20 mg/m 3. The method specified in this European Standard can be used as a reference method or, with suitable minimum operational requirements, for continuous monitoring. It can also be used for the calibration of automated measuring systems. An indication of the uncertainty of the measurement is shown in annex B. 2 Normative references This European Standard incorporates, by dated or undated reference, provisions from other publications. These normative references are cited at the appropriate places in the text and the publications are listed hereafter. For dated references, subsequent amendments to or revisions of any of these publications apply to this European Standard only when incorporated in it by amendment or revision. For undated references the latest edition of the publication referred to applies. ISO 6879: 1995 ISO 7504: 1984 Air quality Performance characteristics and related concepts for air quality measuring methods. Gas analysis Vocabulary 3 Terms and definitions For the purposes of this Standard, the following definitions apply. 3.1 Combustion air: The air supply used for the combustion of fuel gas in an instrument using flame ionisation detection. 3.2 Complementary gas: The most abundant component, usually nitrogen, in a gas mixture. 3.3 Control gas mixture: A gas mixture used to check the minimum performance requirements of the FID. 3.4 Detection threshold: The minimum concentration of a substance which produces an observable response, as detailed in annex C and referred to in ISO 7504: Flame ionisation detector (FID): An instrument using flame ionisation detection. 3.6 Flue gas: The product from a combustion or incineration process containing gaseous and particulate components. 3.7 Fuel gas: A gas of known composition used to maintain the flame of the FID.

7 Sida 3 1 Omfattning Denna europastandard fastställer en uppsättning minimikrav vad avser prestanda för instrument som använder flamjonisationsdetektion, tillsammans med förfaranden för kalibrering och drift av instrumentet, för mätning av masskoncentrationen av totalt organiskt kol (TOC) i utsläpp från stationära förbränningsanläggningar. Denna europastandard är lämplig för mätning av gas- eller ångformiga TOCutsläpp i låga halter som t.ex. från förbränningsanläggningar för hushållavfall eller farligt avfall. Anm. Se Rådets Direktiv 89/369/EEG som är under omarbetning och Rådets Direktiv 94/67/EG. Denna standard rekommenderas inte för mätning på processer som använder lösningsmedel. Minimikrav vad avser drift för långtidsövervakning av utsläpp föreslås i bilaga A; det är troligt att dessa kommer att modifieras av kommande europastandarder. De resultat som erhålls vid användning av denna standard är uttryckta i milligram per kubikmeter som totalt kol (mg/m 3 ). Denna standard är lämplig för användning i området 0 mg/m 3 till 20 mg/m 3. Den metod som specificeras i denna Europastandard kan användas som referensmetod eller, tillsammans med lämpliga minimikrav vad avser drift, för kontinuerlig övervakning. Den kan också användas för kalibrering av automatiska mätsystem. En indikation på osäkerheten i mätningen ges i bilaga B. 2 Normativa hänvisningar Denna europastandard omfattar, genom daterade eller odaterade referenser, föreskrifter från andra publikationer. Dessa normativa referenser åberopas på lämpliga platser i texten, och publikationerna är listade nedan. För daterade referenser gäller att senare tillkomna ändringar eller omarbetningar bara gäller om den nya versionen har införts i denna europastandard genom ett tillägg eller vid en revision. För odaterade referenser gäller den senaste utgåvan. ISO 6879:1995 ISO 7504:1984 Air quality Performance characteristics and related concepts for air quality measuring methods. Gas analysis Vocabulary 3 Begrepp och definitioner I denna standard tillämpas följande definitioner: 3.1 Förbränningsluft: Den luft som tillförs för förbränning av bränngasen i ett instrument som använder flamjonisationsdetektion. 3.2 Komplementgas: Den mest förekommande komponenten, vanligen kvävgas, i en gasblandning. 3.3 Kontrollgasblandning: En gasblandning som används för att kontrollera att prestandakraven uppfylls för ett FID-instrument. 3.4 Detektionsgräns: Den minsta koncentration av ett ämne som ger ett mätbart utslag enligt beskrivningen i bilaga C och referensen ISO 7504: Flamjonisationsdetektor (FID): Ett instrument som använder flamjonisationsdetektion. 3.6 Rökgas: Produkten från en förbrännings- eller destruktionsprocess innehållande gasformiga och partikelformiga komponenter. 3.7 Bränngas: En gas med känd sammansättning som används för att upprätthålla flamman i ett FID-instrument.

8 Page Mass concentration of gaseous total organic carbon: The quotient of the mass of total organic carbon to the volume of the dry gas under specified reference conditions of temperature and pressure, normally expressed in milligrams per cubic metre as total carbon. 3.9 Range: The set of values for a measurand for which the error of a measuring instrument is intended to lie within specified limits Response factor: The dimensionless quotient of the response of the FID with any carbon based compound or compounds to its response to propane Response time: The time which elapses between the moment when a change is produced and the moment when the instrument response reaches a value of 90 % of the final change in instrument response as a consequence of a stepwise change in the total organic carbon concentration Span gas: A gas used to adjust and check a specific point on a calibration curve Total organic carbon (TOC): A measure of the amount of gaseous or vapour phase, organic carbon which, within the context of this Standard is measured by the FID and expressed as total organic carbon in milligrams per cubic metre Zero gas: A gas or a gas mixture used to check and adjust the zero point on a calibration curve. 4 The principle of the technique 4.1 General There are two elements to the extractive TOC analytical system described in this Standard. They are the FID and the associated sampling device. 4.2 Flame ionisation detector The measurement effect utilised by the FID is the ionisation of organically bound carbon atoms in a hydrogen flame. The ionisation current measured by the FID depends on the number of C-atoms of organic compounds burning in the fuel gas flame, the form of bonding (straight chain or branched chain) and of bonding partners. The response factor is a function of the specific design of the detector and the adjusted operating conditions. The main advantage of the FID is that it responds strongly to organic carbon containing components and less to other inorganic flue gas components (such as CO, CO 2, NO, H 2 O). FIDs require a fuel gas and combustion air.

9 Sida Masskoncentration av gasformigt totalt organiskt kol: Kvoten mellan massan av totalt organiskt kol och volymen av torr gas vid fastställt referenstillstånd för temperatur och tryck, normalt uttryckt som totalt kol i milligram per kubikmeter. 3.9 Mätområde: Den uppsättning värden för en mätstorhet för vilken felet hos ett mätinstrument anses ligga inom fastställda gränser Responsfaktor: Den dimensionslösa kvoten mellan mätutslaget hos FIDinstrumentet för något kolinnehållande ämne och utslaget för propan Svarstid: Tiden som förlöper mellan den tidpunkt då en förändring sker och den tidpunkt då instrumentets utslag når ett värde motsvarande 90 % av den slutliga förändringen i instrumentutslaget som följd av en stegvis förändring i totalhalten organiskt kol Referensgas: En gas som använts för att justera och kontrollera en fastställd punkt på en kalibrerkurva Totalt organiskt kol (TOC): Ett mått på mängden organiskt kol i gas- eller ångform som mäts enligt denna standard mäts med ett FID-instrument och uttrycks som totalt organiskt kol i milligram per kubikmeter Nollgas: En gas eller gasblandning som används för att kontrollera och justera nollpunkten på en kalibrerkurva. 4 Mätprincip 4.1 Allmänt Det extraktiva analyssystem för TOC som beskrivs i denna standard består av två delar. Dessa är FID och tillhörande provtagningsutrustning. 4.2 Flamjonisationsdetektor (FID) Den mätbara effekt som utnyttjas av FID är joniseringen av organiskt bundna kolatomer i en vätgasflamma. Den joniseringsström som mäts med FID beror på antalet kolatomer i organiska komponenter som brinner i bränngasflamman, bindningens art (rak eller grenad kedja) samt på ingående atomslag. Responsfaktorn är en funktion av detektorns utförande och inställda driftbetingelser. Den främsta fördelen med ett FID-instrument är att det ger ett stort utslag för komponenter som innehåller organiskt bundet kol men mindre starkt på andra, oorganiska rökgaskomponenter (såsom CO, CO 2, NO, H 2 O). FID-instrumenten kräver bränngas och förbränningsluft.

10 Page 5 1. Fuel gas 9. Back-pressure regulator 2. Combustion air 10. Bypass 3. Pressure regulator 11. Flow meters 4. Fine dust filter 12. Nozzle 5. Sampling gas pump 13. Combustion chamber 6. Sample gas 14. Flame 7. Heated housing 15. Gas Outlet 8. Pressure gauge 16. Electrode Figure 1: Diagram of the FID measuring principle (example) A number of different instrument configurations exist. Figure 1 indicates the principle whereby in the detector a sample gas is fed into a hydrogen flame across which a DC electrical potential is placed. The introduction of the sampled gas causes a specific ionisation current to flow, which is measured using suitable equipment. Defined test gases are required to determine the response factors. These can be produced by a number of methods including: static methods (with gas collectors or direct injection) or dynamic methods (e.g. vapour pressure method or certified test gases from compressed gas bottles). The span of the instrument shall be adjusted with propane (C 3 H 8 ) for which the response factor, defined in this Standard, has been set at 1. The final value will be expressed as TOC in milligrams per cubic metre. 4.3 Sampling and sampling device The following principles shall be followed during sampling: Sampling is the process of extracting from a large quantity of flue gas a small portion which is truly representative of the composition of the main gas stream. The sampling device, including the filter needed to remove fine particles which could clog the burner, is heated to avoid sample condensation.

11 Sida 5 1 Bränngas 9 Mottrycksregulator 2 Förbränningsluft 10 Bypass-avledning 3 Tryckregulator 11 Flödesmätare 4 Finpartikelfilter 12 Munstycke 5 Provtagningspump 13 Förbränningskammare 6 Provgas 14 Flamma 7 Uppvärmd del 15 Gasavledning 8 Tryckmätare 16 Elektrod Figur 1: Mätprincipen för ett FID-instrument (exempel) Ett antal olika instrumentutformningar finns. Figur 1 visar den detektorprincip där provgasen leds in i en vätgasflamma över vilken en likspänning appliceras. Tillförsel av provgas medför att en jonisationsström uppkommer, vilken mäts med lämplig utrustning. Definierade provgaser krävs för att bestämma responsfaktorerna. Gaserna kan tillverkas enligt olika metoder: statiska metoder (med gasuppsamling eller direkt insprutning) eller dynamiska metoder (t.ex. ångtrycksmetoden eller certifierade testgaser från flaskor med komprimerad gas). Mätområdet för instrumentet skall justeras med hjälp av propan (C 3 H 8 ), för vilket responsfaktorn, definierad i denna standard, har satts till 1. Det slutliga värdet uttrycks som TOC i milligram per kubikmeter. 4.3 Provtagning och provtagningsutrustning Följande principer skall följas under provtagningen: Provtagning är att från en stor kvantitet rökgas ta ut en liten delmängd vars sammansättning är representativ för huvudgasströmmen. Provtagningsutrustningen, inklusive det filter som krävs för att avlägsna fina partiklar som kan sätta igen brännaren, skall vara uppvärmd för att undvika kondensering i provgasen.