Consultation publique : Protocoles et spécifications de rendement pour la surveillance continue des émissions gazeuses des centrales thermiques et d’autres sources (2022)

Brouillon mise à jour
Rapport SPE 1/PG/7 (Révision 3)
Mars 2022

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Section 1.0 Introduction

Le présent document établit des spécifications relatives à la conception, à l’installation et à l’exploitation de systèmes automatisés de surveillance continue des émissions (SSCE) utilisés pour mesurer les émissions de dioxyde de soufre (SO2), d’oxydes d’azote (NOx), de monoxyde de carbone (CO), de dioxyde de carbone (CO2) et d’autres contaminants provenant de grandes sources de combustion, telles que les centrales thermiques. On y trouve également les procédures utilisées pour déterminer les différents paramètres du SSCE lors de l’homologation initiale, des essais et, ensuite, pendant l’utilisation sur de longues durées du système de surveillance.

Aucun système de surveillance particulier n’est désigné ici. Tout système satisfaisant aux critères d’homologation initiale, aux paramètres spécifiés et aux exigences d’assurance et de contrôle de la qualité (AQ/CQ) est jugé acceptable. Les SSCE in situ et extractifs, qu’ils soient fondés sur une dilution dynamique ou sur une mesure directe et sans dilution des composés cible, peuvent être utilisés. Les SSCE à temps partagé reliés à un même groupe d’analyseurs et visant à déterminer les émissions de 2 sources adjacentes peuvent également être utilisés.

Une orientation est donnée afin d’aider les utilisateurs d’un SSCE à élaborer, en collaboration avec l’autorité de réglementation compétente, un plan d’assurance qualité (PAQ) propre à leur installation. Ce plan fait intégralement partie des exigences générales s’appliquant à l’utilisation de chaque SSCE. Chaque système de surveillance des émissions doit pouvoir générer des données valides du point de vue technique qui peuvent être appliquées à diverses fins, notamment à des programmes de mise en place d’un budget d’émissions. Toutefois, le présent document ne traite pas des détails relatifs aux programmes d’échange de crédits d’émissions, comme les formats de déclaration, les moyennes saisonnières, les exigences en matière de conservation de données, qui devraient être compatibles avec les politiques de chaque programme et définis par l’autorité de réglementation pertinente.

Le SO2, les NOx, le CO et le CO2 sont les polluants que l’on associe le plus souvent aux gaz de cheminée rejetés par les grandes sources de combustion. Cependant, une partie, sinon l’ensemble des concepts et des procédures décrits dans le présent document peut aussi être appliqué, le cas échéant, à la mesure des émissions d’autres contaminants et d’autres sources ponctuelles. Dans de tels cas, l’autorité de réglementation compétente qui mandate la surveillance peut corriger, élargir ou réduire les exigences présentées dans le présent document en fonction des préoccupations ou des contraintes particulières relatives à la surveillance des espèces chimiques.

Le personnel chargé de l’homologation initiale et des vérifications ultérieures doit être formé et posséder de l’expérience en ce qui concerne l’exécution des tâches et des méthodes décrites dans le présent document. L’application de cette ligne directrice peut présenter des risques pour la santé et la sécurité. Il incombe aux personnes effectuant les travaux d’homologation et de vérification subséquente d’acquérir la formation nécessaire pour satisfaire aux normes en matière de santé et de sécurité au travail applicables aux activités industrielles sur le terrain. 

Section 2.0 Résumé des spécifications et des procédures

Le présent document fournit divers résumés partiels des spécifications et procédures relatives à l’installation, à la homologation et au fonctionnement continu d’un SSCE, qui peuvent servir de référence rapide aux personnes familières avec le sujet. On peut notamment mentionner :

La section 3 décrit les spécifications de l’ensemble du SSCE et de ses sous-systèmes, ainsi que les procédures connexes appliquées à la mesure de ces paramètres. Cette section facilitera la tâche de l’utilisateur du SSCE au cours des premières étapes de la conception ou de l’acquisition d’un système. On y trouve également des exigences propres au système de collecte et de gestion des données (SCGD) recommandé.

Les spécifications relatives à l’installation d’un SSCE figurent à la section 4. Elles ont pour but de garantir que le lieu de prélèvement soit conforme à certaines exigences de base en ce qui concerne la représentativité du débit de gaz et l’accessibilité de l’équipement à des fins d’entretien.

Une fois installé, le SSCE fait l’objet d’essais conformément aux procédures présentées à la section 5. Les données sur les émissions sont comparées à celles obtenues au moyen de méthodes de référence manuelles ou automatisées afin de garantir le respect des spécifications. Lorsque toutes ces spécifications sont respectées ou dépassées par un SSCE installé, ce dernier est jugé homologué et en mesure de fournir des données de qualité vérifiée sur les émissions.

Un plan d’assurance qualité (PAQ) doit être élaboré pour chaque SSCE par son utilisateur ou par un entrepreneur. Les renseignements de base nécessaires à l’élaboration d’un tel plan sont fournis à la section 6. Le PAQ doit englober un large éventail de sujets, notamment les procédures d’étalonnage, l’entretien, les évaluations du rendement et les mesures correctives. Un plan PAQ doit être disponible pour chaque SSCE. Cependant, si plusieurs SSCE identiques sont exploités, un seul PAQ peut être suffisant, à condition de tenir des registres appropriés pour chaque système.

Section 3.0 Spécifications de conception et procédures d’essai

La plupart des SSCE comprennent les 3 sous-systèmes de base suivants : a) une interface et le conditionnement des échantillons, b) des analyseurs de gaz et c) le système de collecte et de gestion des données (SCGD). Ces systèmes peuvent contrôler le respect de limites réglementaires relatives aux concentrations de polluants dans les gaz d’échappement à un niveau d’excès d’air de combustion donné, par exemple NOx @ 11 % O2, ou de limites en termes d’émission par apport de chaleur.

Si l’on ajoute à ces systèmes un débitmètre de gaz d’échappement approprié ou un compteur de combustible liquide, le SSCE est alors capable de mesurer le débit d’émission massique de tous les contaminants gazeux surveillés.

Les spécifications concernant ces sous-systèmes sont présentées dans les sections 3.1 à 3.5, et les procédures de vérification de certaines spécifications essentielles sont présentées à la section 3.6. Les spécifications des sous-systèmes sont résumées dans les tableaux 1 et tableau2.

La présente ligne directrice n’exclut aucune technologie de surveillance des émissions. Les éléments conformes aux critères indiqués dans les sections 3.1 à 3.5, et qui permettent à l’ensemble du SSCE d’être conforme aux spécifications d’homologation présentées à la section 5 et aux évaluations présentées à la section 6, sont jugés acceptables.

 

3.1 Spécifications applicables au sous-système de conditionnement/interface de l’échantillon

Cette section spécifie l’emplacement du point d’injection des gaz d’étalonnage qui est le seul critère des spécifications applicables aux interfaces de l’échantillon et au sous-systèmes de conditionnement.

3.1.1 Emplacement du point d’injection des gaz d’étalonnage

L’emplacement du point d’injection des gaz d’étalonnage du système est le seul critère s’appliquant à ce sous-système. L’emplacement est propre à chaque type de SSCE. L’emplacement des points d’injection des divers SSCE est présenté dans le tableau 2. Les SSCE installés après 2023 devront être en mesure de réaliser les essais quotidiens de dérive de l’étalonnage et l’essai trimestriel de linéarité en utilisant des gaz d’étalonnage en écoulement comme référence.

3.2 Spécifications applicables au sous-système de l’analyseur de gaz

Cette section spécifie les critères applicables pour la plage d’utilisation, l’interférence, les dérives de réponse dues à la température. Ces critères sont importants pour la fiabilité de l’opération des sous-systèmes de l’analyseur de gaz. De plus, cette section spécifie la fréquence des vérifications de conversion du SSCE équipées des convertisseurs de NOx et le critère de l’adoption de SSCE à spectromètre IRTF.

3.2.1 Plage d’utilisation

La plage de mesure (PM) des analyseurs doit être adaptée aux conditions de fonctionnement de la source d’émission où ils sont installés. La PM est la plage de conception, en référence à laquelle le fabricant garantit des spécifications telles que la linéarité, la dérive et la sensibilité croisée. La PM doit être constante durant toute la durée de vie de l’analyseur et légèrement supérieure au niveau de concentration maximale anticipé, par exemple 20,9 % pour les analyseurs de combustion d’O2 dans l’atmosphère.

La pleine échelle (PE) est un sous-ensemble de la PM, définie comme une plage telle que la plupart des mesures en fonctionnement normal se situent entre 20,0 % et 80,0 % de cette échelle. La sélection initiale de la PE peut être fondée sur les valeurs anticipées des émissions et sert à définir les concentrations initiales des gaz d’étalonnage. La valeur de la PE doit ensuite être ajustée sur une base annuelle, en fonction des concentrations mesurées au cours des 12 mois précédents. Si au moins 50 % des mesures horaires valides se situent entre 20,0 % et 80,0 % de la valeur de la PE, alors celle-ci peut continuer à être utilisée au cours des 12 mois suivants. Si ce n’est pas le cas, une nouvelle PE doit être définie.

Il convient de noter que, dans le présent document, certaines spécifications de rendement sont définies par rapport à la pleine échelle (PE) des analyseurs du SSCE (voir les tableaux 1 et 3 de la section 5, et les tableaux 6 et 7 de la section 6); elles sont donc établies en fonction des caractéristiques de la source d’émissions.

Les sources fonctionnant avec une vaste plage d’émissions, par exemple en raison de l’utilisation de combustibles à teneur en soufre variable, ne seront peut-être pas en mesure de respecter la règle des 20,0 % - 80,0 % de la PE pour l’intégralité de la plage. Il convient d’installer un analyseur à plages double pour couvrir les périodes présentant de faibles et de fortes teneurs en soufre, pour lesquelles la règle des 20,0 % - 80,0 % de la PE doit s’appliquer. Les vérifications de l’exactitude relative (VER) doivent être menées sur la plage utilisée au moment de l’essai prévu.

3.2.2 Effets d’interférence

Le fabricant de l’analyseur (pour contaminants uniques ou multiples, état sec ou humide) doit certifier que la somme de tous les effets d’interférence causés par d’autres composants des gaz de cheminée est inférieure à 4 % de la PE prévue pour chaque contaminant surveillé. Dans le cas de sources de combustion équipées d’analyseurs infrarouges de type non dispersif (IRND) ou de spectromètres infrarouges à transformée de Fournier (IRTF), l’homologation doit inclure des niveaux d’échantillons humides v/v à 9 % de CO2 et à 18 % de H2O. L’élimination de H2O dans l’élément de conditionnement de l’échantillon du SSCE peut être attribuée à l’atténuation de l’effet d’interférence de H2O.

3.2.3 Dérives de réponse dues à la température

La dérive du zéro de l’analyseur du SSCE, pour chaque polluant ou gaz diluant, doit être inférieure à 2,0 % de la PE prévue pour toute variation de 10 °C dans l’intervalle de températures allant de 5 à 35 °C. En outre, la dérive de l’échelle de chaque analyseur doit être inférieure à 4,0 % de la PE pour toute variation de température de 10 °C entre 5 et 35 °C. Les essais de dérive du zéro et ceux de dérive de l’échelle doivent être réalisés dans la plage de températures de fonctionnement de l’analyseur désignée comme acceptable par le fabricant. La dérive de réponse due à la température doit être déterminée conformément aux procédures présentées à la section 3.6.2.

La présente spécification ne s’applique pas aux analyseurs installés et utilisés dans un environnement à température contrôlée.

3.2.4 Convertisseurs de NOx

Si le SSCE est équipé d’un analyseur de NOx qui convertit le NO2 en NO avant analyse, et qu’il n’est pas démontré que les concentrations de NO2 de la source sont inférieures à 5 % des concentrations de NO en ppmv, alors l’efficacité de la conversion doit faire l’objet d’une inspection trimestrielle, selon la Méthode 7E de l’EPA des États-Unis, section 8.2.4, ou selon l’essai de rechange de la Méthode 7E, Section 16.2. Une conversion à 90 % est jugée acceptable.

3.2.5 SSCE à spectromètre IRTF extractif

Les caractéristiques qui distinguent le spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) des autres analyseurs de gaz sont les suivantes : a) surveillance simultanée de plusieurs gaz absorbant l’infrarouge (IR); b) nécessité de disposer d’ordinateurs pour obtenir et analyser les données; c) les concentrations chimiques peuvent être quantifiées à l’aide de spectres IR enregistrés précédemment; et d) les hypothèses et les résultats analytiques, notamment les effets éventuels de composés interférents, peuvent être évalués après l’analyse quantitative.

Un spectromètre IRTF extractif peut être utilisé dans un SSCE pour surveiller les émissions de NOx, de SO2 et de CO2 d’une source de combustion, à condition que le spectromètre réponde aux spécifications applicables relatives aux analyseurs du présent document, notamment en ce qui concerne les essais d’AQ/CQ quotidiens, trimestriels, semestriels ou annuels prescrits.

Le même SSCE à spectromètre IRTF peut également servir à surveiller les émissions d’autres contaminants dangereux provenant de la source (par exemple, le chlorure d’hydrogène des fours à ciment). Aux fins de cette fonction supplémentaire, le spectromètre doit satisfaire aux spécifications définies pour cette technologie, telles que les spécifications de rendement PS-15 et PS-18 de l’EPA (en anglais seulement).

Tableau 1 : Spécifications de conception pour les systèmes de surveillance continue des émissions
Sous-système Paramètre Spécifications Renvoi au texte de la spécification Renvoi au texte des méthodes d’essai
Conditionnement/interface de l’échantillon Emplacement des points d’étalonnage Voir le Tableau 2 3.1.1 -
Analyseurs de gaz Plage d’utilisation La plupart (plus de 50,0 %) des concentrations horaires annuelles sont comprises entre 20,0 % et 80,0 % de la pleine échelle (PE) 3.2.1 -
Analyseurs de gaz Effets d’interférence < 4,0% de la PE pour la somme de tous les effets d’interférence 3.2.2 3.6.1
Analyseurs de gaz Dérives de réponse dues à la température Dérive du zéro < 2,0% pour une variation de 10°C (5-35°C).
Dérive de l’échelle < 4,0% pour une variation de 10°C (5-35°C).
3.2.3 3.6.2
Débitmètre Plage d’utilisation Plage de mesure est environ égale au débit potentiel maximal multiplié par 1,2 3.3.1 -
Système de collecte et de gestion des données Intervalle de mesure À chaque minute ou à un intervalle plus court 3.3.2 -
Système de collecte et de gestion des données Temps d’intégration pour la compression des données sous forme de moyennes 1 heure 3.4.1 -
Système de collecte et de gestion des données Déclaration des données Selon les exigences de l’autorité de réglementation compétente, par exemple en tant que moyenne mobile sur 720 heures en kg/MWh 3.4.2 -
Système de collecte et de gestion des données Données manquantes ≤ intervalle de 168 heures - substitution
> intervalle de 168 heures - SSCE de remplacement
3.4.3 -
Systèmes à temps partagé Temps de cycle du système ≤ 15 minutes pour un cycle complet (7,5 minutes sur chacun des 2 débits) 3.5.1 3.6.3
Tableau 2 : Spécifications de conception pour les systèmes de surveillance continue des émissions
Type de système Sous-système Spécification relative à l’emplacement du point d’injection du gaz d’étalonnage du système
Extractif Mesure directe des concentrations de gaz Le gaz d’étalonnage ne doit pas être introduit plus en aval que la sortie de la sonde.
Extractif Dilution (dans la cheminée et externe) Le gaz d’étalonnage doit être introduit en amont du système de dilution.
In-situ Ponctuel Le gaz d’étalonnage doit envahir complètement la cavité de mesure de l’analyseur.
In-situ Sur le parcours Le gaz d’étalonnage doit permettre la vérification de l’optique interne et de l’intégralité du circuit électronique. Le système peut aussi comporter un dispositif d’étalonnage interne permettant de simuler une valeur zéro et une valeur d’étalonnage en haut de la plage d’utilisation.

3.3 Spécifications applicables au sous-système débitmètre

Le débitmètre de gaz doit permettre d’effectuer une vérification quotidienne à débits faible et élevé dans les procédures d’étalonnage quotidien du système. Une simulation électronique de débit faible et élevé peut être s’avérer suffisante pour certains systèmes, à condition que la dérive du zéro et celle de l’échelle puissent être calculées quotidiennement. Le débitmètre doit permettre de mesurer toute la gamme des débits de gaz prévue dans la cheminée ou la conduite. Tout débit excédant la plage d’utilisation du capteur est jugé manquant et doit être remplacé, tel que décrit dans la section 3.4.3 du présent document.

3.3.1 Plage d’utilisation

La plage de mesure (PM) du débitmètre doit environ correspondre au débit maximum possible multiplié par 1,2. Il est à noter que certaines spécifications de rendement sont définies ici par rapport à la PE du débitmètre du SSCE (voir le tableau 1 ci-dessus, le tableau 3 de la section 5 et les tableaux 6 et 7 de la section 6). Le débitmètre du SSCE peut être capable de mesurer des débits supérieurs à celui de la PE définie, mais ces débits élevés ne peuvent être utilisés pour démontrer la conformité aux spécifications établies en fonction des caractéristiques de la source d’émissions (c’est-à-dire la PE).

Il peut être souhaitable d’utiliser des débitmètres à plages multiples lorsque les débits varient de façon importante pour une même cheminée servant plusieurs unités de combustion. La plage la plus élevée doit comprendre le débit maximum possible estimé pour le processus de combustion. Il est à noter que les données en dehors de la plage d’utilisation d’un débitmètre sont jugées manquantes et doivent être remplacées conformément aux critères présentés à la section 3.4.3.

3.4 Spécifications applicables au système de collecte et de gestion des données (SCGD)

Le SSCE doit comporter un SCGD pour traiter et enregistrer les données de surveillance. Les fonctions de base d’un SCGD sont les suivantes : a) lire et afficher les concentrations de polluants, de diluants, de débit et de température des gaz de cheminée (le cas échéant), et b) tenir un registre continu et permanent des données. Le système doit également enregistrer et calculer les dérives quotidiennes du zéro et de l’échelle, et permettre la substitution de valeurs aux données manquantes. En outre, le SCGD doit enregistrer les intervalles pendant lesquels du combustible est brûlé (pour les processus liés à la combustion) ou pendant lesquels des contaminants sont évacués (pour les sources non liées à la combustion). La résolution minimale pour l’enregistrement des données doit être d’environ 0,2 % de la PE de chaque analyseur ou dispositif de surveillance, et la résolution temporelle doit être de 1 minute ou moins.

Les données doivent être ramenées à des moyennes valides sur une heure, calculées en utilisant au moins un point de données dans chaque quadrant de 15 minutes par heure pendant laquelle l’unité a brûlé du combustible ou évacué des contaminants. Si, en raison d’activités d’AQ, de CQ ou d’entretien préventif, les données ne sont pas disponibles, une heure valable peut être calculée à partir de 2 points de données, séparés par au moins 15 minutes au cours desquelles la source de combustion fonctionnait. L’intégralité des mesures valables au cours d’une heure doit être utilisée pour calculer les moyennes horaires.

La disponibilité du système et de chaque analyseur doit être calculée de manière mensuelle, à l’aide de l’équation 3.1 ci-après :

Équation 3.1

Équation 3.1 (voir description longue ci-dessous)

Où :

Ta = le nombre total d’heures mensuelles pendant lesquelles le système ou l’analyseur a généré des données de qualité vérifiée au cours des heures de fonctionnement de la source;

Tso = le nombre total d’heures de fonctionnement de la source au cours du mois, c’est-à-dire les heures pendant lesquelles du combustible a été brûlé (pour les processus liés à la combustion) ou pendant lesquelles des contaminants ont été évacués (pour les sources non liées à la combustion). Le temps de fonctionnement des sources de combustion tient également compte de toute période de « refroidissement » ou de « purge ».

Où :

 

le nombre total d’heures mensuelles pendant lesquelles le système ou l’analyseur a généré des données de qualité vérifiée au cours des heures de fonctionnement de la source;

le nombre total d’heures de fonctionnement de la source au cours du mois, c’est-à-dire les heures pendant lesquelles du combustible a été brûlé (pour les processus liés à la combustion) ou pendant lesquelles des contaminants ont été évacués (pour les sources non liées à la combustion). Le temps de fonctionnement des sources de combustion tient également compte de toute période de « refroidissement » ou de « purge ».

Le temps de fonctionnement du processus et le temps de validité du SSCE doivent coïncider. Si le processus surveillé était en fonctionnement pendant moins de 60 minutes au cours d’une heure et que le SSCE produit des données valides, en ce qui concerne la disponibilité des SSCE, il s’agit ici d’une heure complète. En ce qui concerne les paramètres cumulés (par exemple, kg/jour, kg/mois), seules les émissions se produisant au cours de la période de fonctionnement doivent être prises en compte.

Les capacités de gestion des données du SCGD peuvent être mises à profit pour rédiger un rapport mensuel sur le SSCE, dans le format requis par l’autorité de réglementation compétente, et pour faciliter la vérification annuelle du SSCE requise par le PAQ (tableau 5, Procédures de contrôle de la qualité, sections 13 à 16, page 35). Toutes les données pertinentes du SSCE en qui a trait aux exigences ou aux limites réglementaires doivent être archivées dans le SCGD, y compris, mais sans s’y limiter, les essais d’homologation, les vérifications des bouteilles de gaz, les facteurs d’erreur systématique et la substitution. Les données doivent être conservées de manière sûre pendant au moins 3 ans.

3.4.1 Temps d’intégration pour la compression des données sous forme de moyennes

Les données doivent être ramenées à des moyennes sur une heure pour les gaz polluants et diluants et les autres paramètres mesurés par le SSCE. Les moyennes sur une heure doivent être utilisées pour calculer les émissions de SO2, de NOx (exprimées en NO2), de CO, de CO2 et des autres émissions surveillées, exprimées dans les unités de la norme. Diverses méthodes pour le calcul des émissions sont présentées à l’Annexe B.

Dans les systèmes à temps partagé, les données doivent être réduites à des moyennes valides sur une heure d’une manière similaire à celle décrite à la section 3.4 pour un SSCE dédié à une source unique. Tous les quarts d’heure, le SSCE doit alterner l’analyse de l’échantillon en cours de chacune des 2 sources, de manière à calculer pour chacune d’elles au moins un point de données dans chaque quadrant de 15 minutes au cours d’une heure pendant laquelle l’unité brûle du combustible ou évacue des contaminants. Si, en raison d’activités d’AQ, de CQ ou d’entretien préventif, les données ne sont pas disponibles, une heure valable peut être calculée à partir de 2 points de données, séparés par au moins 15 minutes au cours desquelles la source de combustion fonctionnait. L’intégralité des mesures valables au cours d’une heure doit être utilisée pour calculer les moyennes horaires.

3.4.2 Mode de déclaration des données

Les données doivent être déclarées de manière mensuelle ou trimestrielle et exprimées selon les unités et les périodes d’intégration exigées par l’autorité de réglementation compétente. Les données doivent pouvoir être obtenues sous forme numérique et analogique. Les données analogiques doivent être présentées sous forme de courbes montrant leurs tendances, en unités de la norme, en fonction du temps sur la période de déclaration.

3.4.3 Substitution de valeurs aux données manquantes

La substitution doit être adaptée au processus contrôlé et décrit dans le manuel relatif au PAQ du SSCE. Les recommandations des paragraphes suivants en ce qui concerne une substitution simple sont présentées à titre d’exemple.

Après l’homologation initiale du SSCE, ou par la suite, à des intervalles d’environ 3 ans, une base de données sur 720 heures de fonctionnement du dispositif de surveillance, dont la qualité a été vérifiée, doit être développée pour la substitution des données manquantes. Cette base de données des heures valables doit inclure l’intégralité des paramètres collectés par le SSCE (par exemple, concentrations, débit de la cheminée, température et humidité). Une moyenne sur 720 heures est ensuite calculée pour chaque paramètre.

En raison du dysfonctionnement d’un élément du SSCE (par exemple., analyseur de gaz, débitmètre), certaines données d’émissions peuvent être manquantes. Il est possible de les remplacer, pour tout épisode unique s’échelonnant sur une période pouvant aller jusqu’à 168 heures, par la moyenne correspondante sur 720 heures de la base de données de substitution. Pour les intervalles plus courts (1 à 2 heures), les données manquantes peuvent être remplacées par la moyenne des heures de fonctionnement des processus adjacents, à condition que ceux-ci aient fonctionné de manière régulière. La méthode de substitution de valeurs aux données manquantes doit être entièrement décrite dans le PAQ élaboré pour chaque SSCE, et approuvée par l’autorité de réglementation compétente. Les données de substitution doivent être marquées et incluses dans le rapport mensuel ou trimestriel sur les émissions.

Lorsqu’un mauvais fonctionnement d’un SSCE dure plus de 168 heures, la surveillance des émissions doit alors être faite à l’aide d’un autre SSCE homologué ou d’une méthode de référence valable. Les SSCE temporaires utilisés à cette fin doivent satisfaire à toutes les spécifications de conception et de rendement stipulées dans le présent document. Lorsqu’un SSCE temporaire est utilisé, l’échantillon de gaz de la cheminée doit être prélevé depuis le ou les points d’échantillonnage utilisés dans la méthode de référence lors de l’homologation et de la VER du SSCE permanent.

Des données de substitution obtenues à l’aide d’une procédure autre que celle impliquant l’utilisation d’un SSCE de remplacement homologué ou d’une méthode de référence ne peuvent servir à déterminer la conformité aux critères de disponibilité du SSCE spécifiés à la section 6.5.1.

Toutes les données sur les émissions doivent faire l’objet d’une vérification de la qualité visant à mettre en évidence les données suspectes. Pour ce faire, veuillez consulter les procédures décrites dans le plan d’AQ/CQ (section 6.1). Ces procédures peuvent comprendre le marquage automatique : a) des concentrations et des débits tombant en dehors de la plage d’utilisation, b) des temps de réponse anormaux lors de l’étalonnage du système, c) des taux de rendement thermique anormaux (pour les systèmes comprenant un débitmètre de combustible), d) des rapports anormaux débit-alimentation en combustible ou débit-puissance produite (pour les systèmes à débitmètre de gaz de cheminée) et e) des concentrations anormales pendant les périodes où l’unité de production ne consommait pas de combustible.

Les données marquées lors de la vérification d’AQ doivent être examinées et acceptées ou remplacées. Ces données devraient être indiquées dans le rapport trimestriel et accompagnées d’un sommaire des raisons de leur acceptation ou de leur remplacement.

3.5. Spécifications applicables à l’ensemble du système

Cette section prévoit les spécifications pour le temps partagé d’un système SSCE entre 2 sources d’émissions adjacentes.

3.5.1. Systèmes à temps partagé

La présente spécification s’applique aux SSCE à temps partagé mesurant les émissions de 2 sources adjacentes à l’aide d’un seul ensemble d’analyseurs de polluants et de gaz diluants (et, si nécessaire, de débitmètres de gaz d’échappement distincts). Un cycle complet de mesure des 2 sources doit être réalisé en 15 minutes, afin de générer 4 mesures de concentration et d’émissions pour chaque heure de fonctionnement et pour chaque source. Le SCGD doit conserver les données de chaque source dans des dossiers séparés. La VER doit être effectuée lorsque le SSCE fonctionne en mode temps partagé et doit être réalisée pour les 2 sources surveillées, mais pas nécessairement simultanément.

Il existe 2 options pour déterminer la moyenne du SSCE lors de la VER en mode temps partagé :

  1. Les mesures peuvent durer 21 minutes, la moyenne étant calculée à partir des données enregistrées par le SCGD pour le point d’émission contrôlé pendant ces 21 minutes; ou
  2. Les mesures peuvent être prolongées jusqu’à une heure, afin d’enregistrer 2 cycles d’échantillonnage du SSCE pour le point d’émission contrôlé. Il convient ensuite de faire correspondre les données du SCGD avec l’ensemble correspondant de données de la méthode de référence.

3.6 Procédures d’essai pour la vérification du respect des spécifications de conception

Cette section décrit les procédures d’essai pour la vérification des spécifications de conception établies par le fabricant.

3.6.1 Effets d’interférence des analyseurs

Le fabricant de l’analyseur (pour contaminants uniques ou multiples, état sec ou humide) doit certifier que la somme de tous les effets d’interférence causés par d’autres composants des gaz de cheminée est inférieure à 4 % de la PE prévue pour chaque contaminant surveillé. Dans le cas de sources de combustion équipées d’analyseurs infrarouges de type non dispersif (IRND) ou de spectromètres infrarouges à transformée de Fournier (IRTF), l’homologation doit inclure des niveaux d’échantillons à 9 % de CO2 et à 18 % de H2O (v/v, base humide). Si le SSCE est muni d’un sécheur à échantillon, l’élimination de H2O dans le sécheur peut être attribuée à l’atténuation de l’effet d’interférence de H2O.

3.6.2 Dérives du zéro et de l’échelle de l’analyseur causées par sa variation de température

L’analyseur doit être placé dans une chambre climatisée où la température peut être réglée entre 5 à 35 °C. Il faut prévoir suffisamment de temps pour le réchauffement de l’analyseur avant de procéder à son étalonnage à une température ambiante de 25 °C, à l’aide de gaz aux concentrations zéro et haut de plage d’utilisation. La température de la chambre doit être ensuite fixée successivement à 35, 15 et 5 °C, en veillant à ce que la température de l’analyseur se soit stabilisée lors de chaque changement. L’alimentation électrique de l’analyseur ne doit pas être interrompue au cours de l’essai.

Une fois l’analyseur stabilisé à chaque température de la chambre climatisée, chaque gaz d’étalonnage doit être introduit dans les mêmes conditions de débit ou de pression, et la réponse de l’analyseur doit être notée.

La dérive du zéro causée par la température est calculée par la différence entre une lecture au zéro et la lecture obtenue à la température supérieure ou inférieure suivante. L’analyseur est jugé acceptable si l’écart entre toutes les lectures au zéro et celles aux températures adjacentes (passages de 5 à 15, de 15 à 25 et de 25 à 35 °C) est inférieure à 2,0 % de la PE. La dérive de l’échelle causée par la température est l’écart entre les lectures à cette concentration de gaz d’étalonnage et celles à des températures adjacentes. L’analyseur s’avère acceptable si l’écart entre les réponses obtenues pour tous les intervalles adjacents est inférieur à 4,0 % de la PE.

3.6.3 Durée du cycle du système

La durée du cycle du système est fixée par le fabricant au moment de sa conception; elle doit être conforme à la spécification indiquée à la section 3.5.1.

3.6.4 Certificat de conformité du fabricant

On peut considérer que les spécifications relatives aux effets d’interférence et à la dérive causée par les variations de température sont respectées lorsque le fabricant de l’analyseur atteste qu’un analyseur identique, choisi au hasard et fabriqué au cours du même trimestre que l’appareil livré, a fait l’objet d’essais conformément aux procédures indiquées aux sections 3.6.1 et section3.6.2, et que les valeurs de ses paramètres se sont avérées conformes aux spécifications.

Section 4.0 Spécifications applicables à l’installation

La présente section fournit des lignes directrices pour le choix d’un point de prélèvement approprié sur le conduit ou la cheminée et pour déterminer si cet emplacement permet un échantillonnage représentatif du flux de gaz d’échappement.

4.1 Emplacement du point de prélèvement

La sonde ou l’analyseur in situ doit être installé en un endroit accessible en tout temps, de sorte que l’entretien régulier puisse être effectué conformément au calendrier, comme il est indiqué dans le plan d’AQ (PAQ). Les installations extérieures doivent être suffisamment abritées pour que l’entretien puisse être effectué de façon sécuritaire, tant pour le SSCE que pour le personnel, dans toutes les conditions météorologiques. Le choix de l’emplacement d’une sonde ou d’un analyseur in situ doit notamment être fait en tenant compte du degré d’exposition, des conditions météorologiques saisonnières, des exigences d’entretien et de réparation, de l’exposition à la foudre et des protections contre celle-ci, et des vibrations de la conduite ou de la plate-forme.

Il faut s’assurer de l’absence d’écoulement cyclonique au point de prélèvement choisi avant l’installation permanente d’un débitmètre. Un tel écoulement aurait pour effet de compliquer de façon très importante l’homologation et l’utilisation du débitmètre. Il est recommandé de trouver un autre emplacement si un écoulement de type cyclonique est décelé à celui proposé. Les procédures du présent document ne s’appliquent qu’aux sources pour lesquelles on a démontré l’absence d’écoulement gazeux cyclonique.

4.2 Représentativité

La sonde ou l’analyseur in situ doit être installé en un emplacement où les gaz de cheminée sont bien mélangés. Le degré de turbulence et le temps de mélange sont parmi les principaux facteurs à influencer la stratification des gaz de cheminée.

La présence de stratification à un point quelconque dans les gaz de cheminée doit être déterminée par les méthodes d’essai appropriées. Il est donc recommandé de suivre les procédures présentées à la section 4.2.1 à l’emplacement prévu pour l’installation de l’analyseur afin de déterminer l’étendue de la stratification avant l’installation du SSCE. S’il y a stratification gazeuse appréciable d’une des espèces mesurées à l’emplacement prévu, il faut alors sérieusement songer à choisir un autre emplacement dans le système d’échappement, où il a été déterminé que le gaz n’était pas stratifié.

Si le SSCE est muni d’un débitmètre de cheminée, il est alors recommandé de vérifier que le choix du point de prélèvement convient à la fois au débitmètre utilisé et à l’application de la méthode de référence qui sera utilisée pour l’homologation initiale et les VER annuelles ou semestrielles.

Il est recommandé que le débitmètre et les points de la méthode de référence soient situés à un emplacement où le débit est unidirectionnel et entièrement développé. La ligne directrice pour cette spécification exige l’installation d’une section droite, équivalente à 10 fois le diamètre d’une cheminée ou d’une conduite cylindrique, ce qui peut ne pas être disponible ou être trop coûteux à construire. Avant de choisir l’emplacement du SSCE, une étude de la dynamique numérique des fluides (DNF) pour les emplacements de cheminée non optimaux peut permettre d’estimer le degré de stratification et de vorticité pouvant être attendu. Si cela est possible avant l’installation du débitmètre, des traversées de vitesse doivent être effectuées selon les Méthodes A et B de la méthode de référence d’ECCC 1/RM/8 ou à l’aide d’un tube de Pitot de type « S » équivalent. Si l’écoulement est multidirectionnel (par exemple si l’angle de rotation moyen est supérieur ou égal à 15 degrés), il convient d’envisager l’installation de redresseurs, ou l’utilisation de méthodes de référence plus complexes, telles que la Méthode 2G (sondes bidimensionnelles), la Méthode 2F (sondes tridimensionnelles) et la Méthode 2H (perte de vitesse près de la paroi de la cheminée) de l’EPA des États-Unis. Ces méthodes doivent ensuite être utilisées pour l’homologation et les VER ultérieures. L’emplacement des points de prélèvement doit être choisi de manière à éviter toute interférence entre le débitmètre et la méthode de référence.

Si un capteur de vitesse en un seul point est installé, son extrémité sensible doit être située en un point permettant d’obtenir des mesures représentatives pour toute la gamme de charges. Les données du profil des vitesses doivent être utilisées pour sélectionner le point de mesure optimal.

4.2.1 Procédure de l’essai de stratification

Au minimum, 9 points de prélèvement doivent être utilisés dans la cheminée ou la conduite. Il convient d’appliquer la procédure de la méthode de référence SPE 1/RM/8 pour choisir ces points. Si l’essai de stratification est réalisé afin d’évaluer le caractère approprié d’un point de prélèvement avant l’installation d’un SSCE, il doit alors être réalisé simultanément avec 2 systèmes de surveillance portables similaires, l’un prélevant un point fixe (généralement le point central) et l’autre effectuant un prélèvement consécutif de tous les points de la grille. Il est à noter qu’un essai de stratification doit être réalisé pour chaque espèce gazeuse qui sera mesurée par le SSCE proposé, notamment les gaz de dilution.

Si la concentration du gaz mesurée au point fixe (mesure de référence de la stabilité) varie de plus de 10 % pendant plus d’une minute au cours de l’essai, alors celui-ci doit être répété lorsque les conditions sont plus stables. Si un SSCE extractif est déjà installé et que l’essai de stratification ne sert qu’à des fins de confirmation, le SSCE peut être utilisé comme système de référence. Le degré de stratification de chaque espèce est calculé à chaque point de la grille à l’aide de l’équation 4.1.

Équation 4.1

Équation 4.1 (voir description longue ci-dessous)

Où :

STi = stratification (en %)

Ci = concentration de l’espèce mesurée au point i

Cmoy = moyenne de toutes les concentrations mesurées

On considère que les gaz de cheminée ou de conduite sont stratifiés si une valeur calculée à l’aide de l’équation 4.1 dépasse 10,0 %. 

Section 5.0 Spécifications de rendement et procédures d’essai s’appliquant à l’homologation

Pour être homologué, un SSCE installé doit satisfaire à toutes les spécifications de rendement présentées dans le tableau 3. Ces spécifications s’appliquent à chaque gaz polluant et diluant mesuré, ainsi qu’à la mesure du débit gazeux dans la cheminée (s’il y a lieu) et à l’ensemble du SSCE.

La procédure d’homologation des différents sous-systèmes du SSCE (débit, polluants, diluants, humidité, etc.) peut être menée conjointement ou séparément. Par exemple, si une procédure d’homologation a été menée pour l’ensemble du système, et que l’autorité de réglementation compétente détermine que tous les sous-systèmes de surveillance, à l’exception d’un seul, ont satisfait aux exigences, alors seul le sous-système n’étant pas conforme doit être remis à l’essai.

Les spécifications sont décrites à la section 5.1. Les gaz utilisés pendant la procédure d’homologation sont décrits à la section 5.2, et les procédures d’essai applicables à la section 5.3.

Tableau 3 : Résumé des spécifications de rendement s’appliquant à l’homologation
Paramètre Composant Concentration Spécification Renvoi au texte de la spécification Renvoi au texte des méthodes d’essai
Dérive de l’étalonnage sur 24 heures Analyseurs de SO2, de NOx et de CO Faible (0 - 20 % de la PE)
Élevée (80 - 100 % de la PE)
≤ 2.5% de la pleine échelle (PE) ou 2,5 ppm d’écart en valeur absolue 5.1.2 5.3.2
Dérive de l’étalonnage sur 24 heures Analyseurs d'O2 et de CO2 Faible (0 - 20 % de la PE)
Élevée (80 - 100 % de la PE)
≤ 0.5% O2 ou CO2 5.1.2 5.3.2
Dérive de l’étalonnage sur 24 heures Débitmètre de gaz de cheminée Faible (0 - 20 % de la PE)
Élevée (50 - 70 % de la PE)
≤ 3.0% de la pleine échelle (PE) ou 0,6 m/s d'écart en valeur absolue 5.1.3 5.1.3
Linéarité de l’ensemble des 3 cycles Analyseurs de SO2, NOx, et de CO Faible (0 - 20 % de la PE)
Moyenne (40 - 60 % de la PE)
Élevée (80 - 100 % de la PE)
≤ 5,0 % de la réf. ou |R-M|≤ 5 ppm 5.3.3 5.3.3
Linéarité de l’ensemble des 3 cycles Analyseurs d'O2 et de CO2 Faible (0 - 20 % de la PE)
Moyenne (40 - 60 % de la PE)
Élevée (80 - 100 % de la PE)
≤ 5,0 % e la réf. ou |R-M|≤ 0,5 % O2 ou CO2 5.3.3 5.3.3
Temps de réponse du système Analyseur consacré à une source - ≤ 200 seconds pour afficher 90 % d'une variation 5.1.4 5.3.4
Temps de réponse du système Système à temps partagé - ≤ 5 minutes pour afficher 90 % d'une variation 5.1.4 5.3.4
Exactitude relative (ER) Analyseurs de SO2, NOx et CO - ≤ 10,0 % de l'ER; ou 5 ppm d’écart moyen en valeur absolue 5.1.5 5.3.5
Exactitude relative (ER) Analyseurs d’O2 et de CO2 - ≤ 10,0 % de l'ER ou 1,0 % O2 (ou CO2) d’écart moyen en valeur absolue 5.1.5 5.3.5
Exactitude relative (ER) Débitmètre de gaz de cheminée - ≤ 10,0 % de l'ER ou 0,6 m/s d’écart moyen en valeur absolue 5.1.5 5.3.5
Exactitude relative (ER) Dispositif de mesure de l’humidité du gaz de cheminée - ≤ 10,0 % de l'ER ou 1.5% H2O d’écart moyen en valeur absolue 5.1.5 5.3.5
Erreur systématique Analyseurs de SO2, NOx et CO - ≤ 4,0 % de la PE ou 5 ppm d’écart moyen en valeur absolue 5.1.6 5.3.5
Erreur systématique Analyseurs d’O2 et de CO2 - ≤ 4,0 % de la PE ou 0.5% O2 (ou CO2) d’écart moyen en valeur absolue 5.1.6 5.3.5
Erreur systématique Débitmètre de gaz de cheminée - ≤ 4,0 % de la PE ou 0.6 m/s average d’écart moyen en valeur absolue  5.1.6 5.3.5
Erreur systématique Dispositif de mesure de l’humidité du gaz de cheminée - ≤ 4,0 % de la PE ou 1,0 % H2O d’écart moyen en valeur absolue 5.1.6 5.3.5
Sensibilité à l’orientation - - ≤ 4 % de la valeur mesurée à orientation zéro 5.1.7 5.3.7.1

5.1 Spécifications de rendement s’appliquant à l’homologation

Après l’installation du SSCE conformément aux instructions écrites du fabricant, il est recommandé, sans pour autant être obligatoire, que l’ensemble du système fonctionne pendant une période de mise en service d’au moins 168 heures, pendant laquelle la source d’émissions doit être en activité, avant d’amorcer la période d’essai démontrant que le SSCE est opérationnel (PEO). L’ensemble du SSCE doit fonctionner normalement pendant cette période de mise en service (c’est-à-dire qu’il doit y avoir analyse des gaz polluants et diluants), sauf durant les périodes d’étalonnage et d’application des procédures mentionnées dans le plan d’AQ (PAQ).

5.1.1 Période d’essai démontrant que le SSCE est opérationnel (PEO)

La PEO est une période de 168 heures cumulatives pendant laquelle la plupart des essais relatifs aux spécifications de rendement sont réalisés. L’unité de traitement (par exemple, la chaudière) doit être en marche lorsque les mesures sont effectuées. Cependant, en ce qui concerne l’essai relatif à la dérive de l’étalonnage sur 7 jours, le SSCE peut être mis à l’essai sur 7 intervalles de 24 heures séparés. Aucun travail d’entretien, de réparation ou de réglage du SSCE ne peut être réalisé pendant la PEO. Les procédures du PAQ doivent être suivies comme si le SSCE produisait des données sur les émissions.

La PEO et les essais de dérive de l’étalonnage ne s’appliquent pas aux SSCE installés dans des centrales de production répondant à une consommation de pointe.

5.1.2 Dérive de l’étalonnage

La spécification relative à la dérive de l’étalonnage s’applique aux 2 plages de concentration indiquées dans le tableau 3 ainsi qu’à chaque analyseur de gaz polluants et diluants. On trouve aussi dans le tableau 3 les spécifications relatives à la dérive de l’étalonnage de la mesure du débit.

À intervalles de 24 heures au cours de la PEO de 168 heures, la réponse du SSCE aux gaz d’étalonnage polluants ou diluants, telle qu’elle est indiquée par le SCGD, ne doit pas s’écarter de la concentration certifiée du gaz concerné d’une valeur supérieure à :

Analyseur de gaz polluants
Concentration faible et élevée : 2,5 % de la PE ou 2,5 ppm d’écart en valeur absolue
Analyseur de gaz diluants
Concentration faible et élevée : 0,5 % d’O2 (ou CO2)
Débitmètre
À intervalles de 24 heures au cours de la PEO de 168 heures, la réponse du SSCE aux valeurs de référence faibles et élevées (par exemple, impulsion de pression ou signal électronique, Section 5.1.3), telle qu’elle est indiquée par le SCGD, ne doit pas s’écarter des valeurs de consigne faibles et élevées d’une valeur supérieure à :
Concentration faible et élevée : 3,0 % de la PE ou 0,6 m/s d’écart en valeur absolue

Les essais relatifs à la dérive de l’étalonnage sur 7 jours ne s’appliquent pas aux débitmètres installés sur les unités répondant à une consommation de pointe.

5.1.3 Étalonnage du débit des gaz de cheminée

Il convient de concevoir et d’équiper chaque débitmètre afin de pouvoir réaliser des essais d’étalonnage quotidiens, comprenant au moins 2 valeurs de référence : de 0 à 20 % de la PE ou une valeur de référence équivalente (par exemple, impulsion de pression ou signal électronique), et de 50 à 70 % de la PE. Les résultats du débitmètre, avant et après toute modification, doivent être enregistrés par le SCGD. Le débitmètre doit être conçu de manière à permettre l’étalonnage de l’ensemble du système, de l’extrémité sensible de la sonde (ou du transducteur) au SCGD.

Introduire le signal de référence correspondant aux valeurs spécifiées à l’extrémité sensible de la sonde (ou équivalent), ou au transducteur. Au cours de la période d’essai d’homologation de 7 jours, il convient de réaliser l’essai relatif à la dérive de l’étalonnage pendant que l’unité fonctionne (dans la mesure du possible, à des intervalles de 24 heures). Si l’unité s’arrête après le début de l’essai, il n’est pas nécessaire que les 7 jours de fonctionnement consécutifs se produisent sur 7 jours civils consécutifs. Les résultats du débitmètre doivent être enregistrés à l’aide du SCGD. Si le débitmètre fonctionne dans les limites de la spécification de rendement pour la dérive de l’étalonnage, on considère qu’il réussit l’essai relatif à la dérive de l’étalonnage. Aucun travail d’entretien, de réparation ou de remplacement, à l’exception de ce qui est prévu par le PAQ, ne doit être effectué sur le débitmètre pendant la période d’essai de 7 jours.

5.1.4 Temps de réponse du système

Les SSCE comportant des analyseurs consacrés à une seule source doivent pouvoir obtenir, en moins de 200 secondes, une réponse à 90 % d’une variation soudaine de la concentration de gaz à la sortie de la sonde. Il est à noter que cela comprend le délai nécessaire pour transporter l’échantillon à travers la ligne d’échantillonnage. La présente spécification peut s’appliquer à la surveillance du SO2, des NOx, de l’O2, du CO et du CO2. Il convient également de noter que la présente spécification peut s’avérer trop stricte pour certains gaz, tels que le NH³ et le HCl, dont l’intégrité des échantillons peut être mise à l’essai par d’autres méthodes.

Dans le cas des systèmes à temps partagé, le temps de réponse est acceptable si la moyenne de 3 valeurs à la hausse et de 3 valeurs à la baisse n’est pas supérieure à 5 minutes, pour chaque analyseur et à chaque source, et cela pour une réponse à 90 % d’une variation soudaine de la concentration du gaz à la sortie de la sonde. Il est à noter que cela comprend le délai entre le changement de concentration et le début de sa détection.

Le temps de réponse du système doit être vérifié conformément aux procédures de la section 5.3.4.

5.1.5 Exactitude relative (ER)

L’ER d’un analyseur de SO2, de NOx ou de CO ne doit pas excéder 10,0 % ou 5 ppm d’écart moyen en valeur absolue.

L’ER d’un analyseur d’O2 ou de CO2 ne doit pas excéder 10,0 % ou 1,0 % d’O2 ou de CO2 d’écart moyen en valeur absolue.

L’ER d’un débitmètre de gaz de cheminée ne doit pas excéder 10,0 % ou 0,6 m/s d’écart moyen en valeur absolue. En moyenne, les températures des gaz de cheminée doivent se situer à plus ou moins 10 °C des mesures de la MR.

L’ER d’un dispositif de mesure de l’humidité d’une cheminée ne doit pas excéder 10 % ou 1,5 % de H2O d’écart moyen en valeur absolue.

L’ER doit être vérifiée conformément aux procédures de la section 5.3.5.

5.1.6 Erreur systématique

L’erreur systématique d’un analyseur de SO2, de NOx et de CO ne doit pas excéder 4,0 % de la PE ou 5 ppm d’écart moyen en valeur absolue.

L’erreur systématique d’un analyseur d’O2 ou de CO2 ne doit pas excéder 4,0 % de la PE ou 0,5 % d’O2 ou de CO2 d’écart moyen en valeur absolue.

L’erreur systématique d’un débitmètre de gaz de cheminée ne doit pas excéder 4,0 % de la PE ou 0,6 m/s d’écart moyen en valeur absolue.

L’erreur systématique d’un dispositif de mesure de l’humidité d’une cheminée ne doit pas excéder 4,0 % de la PE ou 1,0 % de H2O d’écart moyen en valeur absolue.

L’erreur systématique doit être calculée tel qu’il est indiqué à la section 5.3.6.

S’il s’avère que les mesures d’un SSCE présentent une erreur systématique, positive ou négative, telle que définie à la section 5.3.6, les données ultérieurement produites par le système doivent être corrigées en fonction de cette erreur avant d’être utilisées.

5.1.7 Sensibilité à l’orientation

Certains débitmètres de gaz peuvent être sensibles à l’orientation de la sonde dans les gaz en écoulement. En ce qui les concerne, le débit des gaz indiqué à des orientations autres que celle de la mesure réalisée à zéro degré ne doit pas différer de plus de 4,0 % de celui mesuré à l’orientation zéro.

La sensibilité à l’orientation doit être vérifiée conformément aux procédures de la section 5.3.7.1. La présente spécification ne s’applique qu’aux débitmètres de gaz de cheminée, tels que les tubes de Pitot et les autres dispositifs basés sur le principe de Bernoulli.

5.2 Gaz d’étalonnage

Les gaz utilisés tant pour la méthode de référence au cours d’essais de détermination de l’exactitude relative doivent être conformes à la catégorie « Protocol » de l’Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis.

Les gaz utilisés pour l’étalonnage quotidien et les essais de temps de réponse doivent être certifiés comme ayant une concentration exacte à 2,0 % par le fournisseur, mais des gaz de catégorie « Protocol » peuvent également être utilisés.

Le PAQ doit comporter une méthode de vérification de la concordance des concentrations de composés dans les bouteilles de gaz, afin de recenser celles ne respectant plus les spécifications et de les remplacer par de plus récentes pour l’étalonnage du SSCE.

L’intégralité des spécifications applicables du tableau 3 doit être respectée. Si ce n’est pas le cas, le SSCE ne sera pas homologué et devra faire l’objet de réparation et de nouveaux essais.

5.3 Procédures d’essai menant à l’homologation

Cette section décrit les procédures d’essai menant à l’homologation.

5.3.1 Période d’essai démontrant que le SSCE est opérationnel (PEO)

Pendant la PEO, le processus et le SSCE doivent idéalement fonctionner sans interruption et produire un enregistrement des données sur les émissions à l’aide du SCGD. Cet enregistrement doit être conservé pendant la période exigée par l’autorité de réglementation compétente. L’échantillonnage peut être interrompu en cas d’arrêt du processus, ou pendant les courts intervalles d’étalonnage quotidien et ceux consacrés aux procédures spécifiées dans le PAQ.

Aucun travail d’entretien, de réparation ou de réglage du SSCE non prévu ne peut être réalisé pendant la PEO. En cas de non-respect de cette condition, il faut reprendre la PEO. Des réglages de l’étalonnage peuvent être effectués à intervalles de 24 heures (plus ou moins 2 heures), ou plus fréquemment, si cela est indiqué par le fabricant et mentionné dans le PAQ. Des réglages automatiques au zéro et de l’étalonnage peuvent être effectués à tout moment sans intervention de l’utilisateur, mais ces réglages doivent être décrits et enregistrés par le SCGD.

Si la PEO doit être divisée à cause d’un arrêt de production, l’heure et la date de cet arrêt doivent être notées, et la PEO poursuivie à la reprise des opérations. Si la PEO est interrompue à cause d’une défaillance du SSCE, toute la PEO doit être reprise une fois le problème corrigé.

Les essais démontrant la conformité aux spécifications de rendement, présentés dans les sections 5.3.2 à 5.3.6, doivent être réalisés pendant la PEO, à l’exception de la vérification de l’exactitude relative (VER, section 5.3.5), qui peut être effectuée pendant la PEO ou pendant la période de 168 heures suivant directement la PEO. Il est recommandé que les essais de dérive de l’étalonnage soient réalisés avant les vérifications de l’exactitude relative, afin de réduire le risque de devoir répéter ces derniers.

5.3.2 Procédures relatives à l’essai de dérive de l’étalonnage

La dérive de l’étalonnage doit être déterminée pour chaque analyseur de gaz polluants, chaque analyseur de gaz diluants et chaque débitmètre de gaz de cheminée, à intervalles d’environ 24 heures (plus ou moins 2 heures) au cours de la période d’essai de 168 heures.

Au cours du premier jour de la PEO, les gaz d’étalonnage à faibles et fortes concentrations sont injectés 3 fois, de manière séquentielle, au niveau du point primaire du SSCE, jusqu’à ce qu’une concentration stable soit atteinte. Les valeurs sont enregistrées par le SCGD. Le SSCE doit ensuite reprendre son analyse des gaz de cheminée. Vingt-quatre heures plus tard, et sans aucun réglage des analyseurs, la séquence doit être répétée, les valeurs enregistrées et, si cela est préférable, la dérive peut être corrigée avant le début du prochain cycle de 24 heures de dérive de l’étalonnage, et ainsi de suite pendant 7 jours. La dérive de l’étalonnage se calcule ici à l’aide de l’équation 5.1.

Équation 5.1

Équation 5.1 (voir description longue ci-dessous)

Où :

Dc = dérive de l’étalonnage de la concentration (%)

M = moyenne des réponses du SSCE au gaz d’étalonnage de concentration faible ou élevée (% ou ppm)

R = concentration certifiée du gaz d’étalonnage de concentration faible ou élevée

PE = réglage de la pleine échelle de l’analyseur (% ou ppm)

Effectuer la dérive de l’étalonnage sur 7 jours du débitmètre, en introduisant de manière séquentielle les 2 niveaux de référence (par exemple, impulsion de pression ou signal électronique, section 5.1.3) à des intervalles d’environ 24 heures au cours desquels l’unité fonctionne. À la fin de chaque intervalle de 24 heures, les niveaux de référence sont introduits de manière séquentielle, et les niveaux stables sont enregistrés dans le SCGD. Si le processus est interrompu après le début de l’essai de dérive de l’étalonnage, alors cet essai sur 7 jours peut se voir être prolongé pendant quelques jours supplémentaires. La dérive de l’étalonnage se calcule ici à l’aide de l’équation 5.2.

Équation 5.2

Équation 5.2 (voir description longue ci-dessous)

Où :

Dd = dérive de l’étalonnage du débit (%)

Af = vitesse réelle des gaz de cheminée telle que mesurée par le SSCE (m/s)

Rf = vitesse de référence des gaz de cheminée, correspondant au niveau de l’impulsion de pression ou du signal électronique (m/s)

PE = réglage de la pleine échelle de l’analyseur (% ou ppm)

5.3.3 Procédures relatives à la vérification de la linéarité

Au cours de cette vérification, le SSCE doit fonctionner normalement, présentant des valeurs nominales pour l’ensemble des pressions, des températures et des débits. Introduire chaque gaz d’essai au niveau du point d’étalonnage primaire du SSCE et permettre à la réponse du système de se stabiliser avant d’enregistrer la concentration mesurée dans le SCGD. Mettre le système à l’essai 3 fois, avec des concentrations faibles, moyennes et élevées pour chaque gaz surveillé, en alternant l’ordre dans lequel les gaz sont présentés à l’analyseur. Une concentration faible est comprise entre 20,0 et 30,0 % de la PE, une concentration moyenne, entre 50,0 et 60,0 % de la PE, et une concentration élevée, entre 80,0 et 100,0 % de la PE. La linéarité de chaque concentration se calcule à l’aide de l’équation 5.3.

Équation 5.3

Équation 5.3 (voir description longue ci-dessous)

Où :

EL = pourcentage d’erreur de linéarité, basé sur la valeur de référence

R = valeur de référence du gaz d’étalonnage de concentration faible, moyenne ou élevée introduit dans le système de surveillance

M = moyenne des réponses du système de surveillance

Les résultats des dispositifs de surveillance de concentration de polluants (par exemple, de SO2 ou de NOx) ne doivent pas s’écarter de la valeur de référence de plus de 5,0 % (calculée à l’aide de l’équation 5.3). La linéarité est également acceptable si le résultat de |R - M| est inférieur ou égal à 5 ppm.

Les résultats des dispositifs de surveillances de concentration de gaz diluants (par exemple, de CO2 ou d’O2) ne doivent pas s’écarter de la valeur de référence de plus de 5,0 %. La linéarité est également acceptable si le résultat de |R - M| est inférieur ou égal à 0,5 % de CO2 ou d’O2.

5.3.4 Procédures relatives à l’essai de temps de réponse du SSCE

Cet essai peut être effectué au cours de la PEO, en même temps que la vérification de la linéarité. L’essai de temps de réponse consiste à mesurer le temps nécessaire pour obtenir une réponse à 90 % à partir d’une variation soudaine du niveau de concentration de l’échantillon. Le débit de l’échantillon, la pression et les autres paramètres du SSCE doivent être réglés aux valeurs nominales spécifiées dans le PAQ. Les gaz d’étalonnage de concentration faible et élevée doivent être introduits en alternance par le point d’injection des gaz d’étalonnage du système pendant que le SCGD enregistre la sortie de l’analyseur. Lorsqu’un état stable est atteint, le gaz d’entrée passe au second gaz d’étalonnage jusqu’à ce qu’une sortie stable soit à nouveau atteinte. La séquence doit être effectuée de manière à obtenir au total 3 changements de concentration à la hausse et 3 changements de concentration à la baisse.

Il faut déterminer, à partir de l’information tirée du SCGD, le temps moyen nécessaire au SSCE pour atteindre une lecture de 90 % de l’écart de concentration entre les gaz de concentration faible et élevée, et cela, tant en mode d’augmentation que de baisse des concentrations des gaz. Le temps de latence des systèmes extractifs (c’est-à-dire le temps nécessaire pour acheminer l’échantillon de gaz dans la ligne d’échantillonnage) doit être inclus dans le calcul du temps de réponse.

5.3.5 Procédures relatives à la vérification de l’exactitude relative (ER)

Cet essai consiste en une évaluation comparative du rendement du SSCE au moyen d’une méthode de référence indépendante, manuelle ou automatisée, laquelle est prescrite par l’autorité de réglementation compétente. L’essai est réalisé pour chaque analyseur de gaz polluant et diluant ainsi que pour le débitmètre de gaz de cheminée et la mesure des émissions massiques de polluants.

La source d’émissions doit fonctionner à sa capacité normale de production (voir le Glossaire) ou à plus de 50 % de sa capacité calorifique à l’alimentation (cette dernière exigence vaut pour les unités n’ayant pas fonctionné au cours du trimestre précédent), et le combustible utilisé doit être le combustible principal normalement employé dans cette unité. Le SSCE doit fonctionner de façon habituelle pendant l’essai et, à moins qu’elles ne soient mentionnées dans le PAQ, aucune activité de réglage, de réparation ou de modification ne doit être effectuée sur quelque partie du système que ce soit. Étant donné que le système comprend des éléments matériel et logiciel du SCGD, les paramètres de ce dernier ne doivent pas être modifiés pendant l’essai.

5.3.5.1 Point de prélèvement pour la méthode de référence en présence de gaz d’échappement non stratifiés

Lorsqu’il a été démontré, conformément aux procédures de la section 4.2.1, que les gaz de cheminée ne sont pas stratifiés, la mesure par la méthode de référence peut être effectuée en un point unique de la cheminée ou de la conduite, mais ce point de prélèvement doit être éloigné d’au moins 7,5 cm de toute paroi.

Pour l’homologation de systèmes à point unique extractifs ou in situ, l’extrémité de la sonde MR doit se trouver à au moins 30 cm de la moitié intérieure de la trajectoire de mesure. La sonde MR doit être placée de façon à ne pas nuire au fonctionnement du SSCE faisant l’objet de l’essai.

5.3.5.2 Point de prélèvement pour la méthode de référence en présence d’un écoulement stratifié

Si les procédures de la section 4.2.1 ont permis de trouver que l’écoulement de gaz était stratifié ou si aucun essai de stratification n’a été réalisé, l’échantillonnage par la mesure de référence doit être effectué en plusieurs points dans le gaz en écoulement.                  

Une « ligne de mesure » qui passe par les « centroïdes » (pour une figure plane, correspond au centre de gravité d’une plaque mince et uniforme ayant les mêmes limites que la figure) de la cheminée ou de la conduite doit être établie. Cette ligne doit être à moins de 30 cm de l’aire transversale de cheminée ou de conduit contenant le système de prélèvement du SSCE. Trois (3) points de prélèvement doivent être répartis à 16,7, 50 et 83,3 % de la longueur de la ligne de mesure. D’autres points de prélèvement peuvent être choisis s’il peut être démontré qu’ils fourniront un échantillon représentatif du débit de gaz d’échappement pendant la période d’essai. D’autres points de prélèvement peuvent être choisis s’il peut être démontré qu’ils fourniront un échantillon représentatif du débit des gaz en écoulement pendant la période d’essai.

5.3.5.3 Procédures d’essai

Les méthodes de référence énumérées dans le glossaire (ou celles spécifiées par l’autorité de réglementation compétente peuvent être utilisées comme méthodes de référence pour cet essai. Les méthodes de référence manuelles par prélèvement instantané ne peuvent être utilisées pour l’homologation des SSCE.

5.3.5.4 Stratégie de prélèvement

Au moins 9 comparaisons des résultats de la MR et du SSCE doivent être faites afin d’évaluer le rendement du SSCE. Au cours de chaque cycle, la méthode de référence doit effectuer le prélèvement à un débit fixe, c’est-à-dire que le débit de prélèvement ne doit pas être ajusté pendant la durée du cycle, si ce n’est pour le maintenir à sa valeur initiale. Le prélèvement doit être réalisé pendant 30 minutes au cours de chaque essai et être réparti également entre les 3 points de prélèvement, s’il s’agit d’un gaz stratifié, ou être fait au seul point choisi, s’il s’agit d’un gaz non stratifié.

Des essais préliminaires peuvent être effectués avant la date fixée pour l’homologation ou la VER. Les résultats de tels essais ne seront pas considérés comme faisant partie des ensembles de l’homologation ou de la VER. Il est interdit de calculer des résultats antérieurs en se fondant sur des résultats ultérieurs.

L’opérateur peut choisir de réaliser plus de 9 comparaisons. Dans ce cas, il peut rejeter les résultats de 3 essais au maximum du total de ceux qui auront été effectués, à condition qu’un essai statistique approprié (comme l’essai de Grubbs) indique qu’il s’agit de valeurs aberrantes. Il doit cependant rester au moins 9 essais effectués par méthode de référence après le rejet de données. Toutes les données doivent être déclarées, y compris les données aberrantes, ainsi que tous les calculs effectués.

Toutes les mesures de gaz diluant, d’humidité, et du débit des gaz de cheminée (le cas échéant) doivent être réalisées en même temps que les mesures de concentration des polluants effectuées par méthode de référence.

5.3.5.5 Corrélation entre les mesures de la méthode de référence et celles du SSCE

Il est essentiel, pour établir une corrélation entre les mesures du SSCE et celles de la MR, que le début et la fin de chaque période d’essai soient clairement indiqués sur le SCGD et que l’horloge du SSCE soit synchronisée avec celle de l’équipe réalisant les essais par MR. À la suite de chaque essai, il faut comparer les résultats du SSCE avec ceux de l’essai par MR au cours de la période exacte de la réalisation de l’essai.

La même base doit être utilisée pour la corrélation des résultats du SSCE et de la MR Il peut donc s’avérer nécessaire d’apporter des corrections en fonction du taux d’humidité, de la température, de la pression, etc. Les mesures connexes de la MR (comme le taux d’humidité des gaz dans la cheminée et la pression barométrique) servent à corriger les résultats de la MR, tandis que les mesures connexes du SSCE servent à corriger les résultats de ce SSCE.

5.3.5.6 Calculs

L’exactitude relative du SSCE doit être calculée pour chaque polluant et gaz diluant mesuré par le système en termes de concentration (ppm ou pourcentage par volume), ainsi que pour les débits de gaz de cheminée en termes de m/s ou Rm3/h. En outre, l’exactitude relative des émissions de polluants peut être calculée dans les unités de la norme applicable.

  1. Calcul de l’exactitude relative

L’exactitude relative se calcule à l’aide de l’équation 5.4.

Équation 5.4

Équation 5.4 (voir description longue ci-dessous)

Où :

ER = pourcentage d’exactitude relative

d = différence moyenne entre les résultats du SSCE et ceux de la MR

cc = coefficient de confiance

MR = moyenne des résultats de la méthode de référence

  1. Calcul des différences

La différence en valeur absolue entre les résultats du SSCE et ceux de la RM se calcule à l’aide de l’équation 5.5.

Équation 5.5

Équation 5.5 (voir description longue ci-dessous)

Où :

di = différence entre une valeur de la MR et une valeur correspondante du SSCE
(di = SSCEi - MRi) pour le ie essai

n = nombre de paires de données

Remarque : les signes numériques de chaque paire de données doivent être conservés. On utilise la valeur absolue de la somme des différences, et non la somme des différences en valeur absolue.

  1. Calcul du coefficient de confiance et de l’écart-type

Les valeurs du coefficient de confiance et de l’écart-type sont déterminées à l’aide des équations 5.6 et équation5.7, respectivement.

Équation 5.6

Équation 5.6 (voir description longue ci-dessous)

Où :

cc = coefficient de confiance

t0,025 = valeur t du tableau 4 pour un essai t unilatéral correspondant à la probabilité qu’une valeur mesurée soit biaisée à la baisse à un niveau de confiance de 95 %

ET = écart-type de l’échantillon constitué des différences entre les paires de données de l’essai d’exactitude relative, calculé à l’aide de l’équation 5.7

n = nombre de paires de données

Équation 5.7

Équation 5.7 (voir description longue ci-dessous)

dont les paramètres sont tels que définis précédemment.

Tableau 4 : Valeurs t
n-1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
t0,025 2,571 2,447 2,365 2,306 2,262 2,228 2,201 2,179 2,160 2,145

Remarque : il s’agit des valeurs t pour un essai t unilatéral à un niveau de confiance de 95 %.

  1. Calcul des rapports de référence débit de gaz-puissance

Si le SSCE comprend un débitmètre de gaz de cheminée, le rapport débit-puissance (la puissance étant soit la puissance brute, soit le débit de vapeur) pendant la VER peut être utilisé comme référence pour les futures vérifications trimestrielles des données sur le débit des gaz de cheminée, effectués à partir d’un ensemble d’heures pendant lesquelles l’unité a fonctionné à des charges de plus ou moins 10 % de la VER.

Si l’unité de combustion produit exclusivement de l’énergie électrique ou de la vapeur, le rapport de référence débit-puissance peut être calculé à l’aide de l’équation 5.8, à partir des données de la VER.

Équation 5.8

Équation 5.8 (voir description longue ci-dessous)

Où :

Rréf = rapport de référence débit-puissance pendant la VER, en (Rm³H/h)/MW ou (Rm³H/h)/(tonne de vapeur/h)

Qréf = moyenne des débits de gaz de cheminée mesurés pendant la dernière VER du débit, en Rm³H/h

Pmoy = la moyenne de la production électrique brute ou de la production de vapeur au cours des dernières VER du débit, en MW ou (tonne de vapeur/h)

Pour effectuer les vérifications trimestrielles du rapport débit-puissance du SSCE, le SCGD doit être en mesure d’enregistrer le débit horaire des gaz de cheminée et les puissances d’énergie électrique ou vapeur, tel qu’expliqué à la section 6.3.2.4.

5.3.6 Calculs applicables à la mesure de l’erreur systématique

On considère qu’il existe une erreur systématique si, dans les mesures d’un gaz polluant, d’un gaz diluant ou d’un débit de gaz de cheminée, la valeur absolue de la différence entre les résultats du SSCE et de la MR (équation 5.5) dépasse la valeur absolue du coefficient de confiance (équation 5.6).

Équation 5.9

| e | ≥ | cc |

Équation 5.10

L’erreur systématique est acceptable si (| e | ≥ | cc |) ≤ 4,0 % de la PE

Dans le cas ci-dessus uniquement, les mesures produites ultérieurement par le SSCE devront être affectées d’un facteur de correction de l’erreur systématique (FCES) au moyen des équations 5.11 et équation5.12.

Équation 5.11

SSCEcorrigé = SSCEnon corrigé × FCES

Où :

SSCEcorrigé = données corrigées pour l’erreur systématique

SSCEnon corrigé = données non corrigées fournies par le SSCE

FCES = facteur de correction de l’erreur systématique, défini par l’équation 5.12

Équation 5.12

Équation 5.12 (voir description longue ci-dessous)

Où :

FCES = facteur de correction de l’erreur systématique

SSCEmoy VER = résultats moyens obtenus par le SSCE pendant la VER

MR = moyenne des résultats de la méthode de référence

Toutes les applications d’un FCES à une mesure doivent être énoncées dans le PAQ.

L’erreur systématique pour le SO2 ou les NOx est également acceptable si |e| ≤ 5 ppm de SO2 ou de NOx, tandis que l’erreur systématique pour le O2 ou le CO2 est acceptable si |e| ≤ 0,5 % d’O2 ou de CO2. En ce qui concerne le débitmètre de gaz de cheminée, l’erreur systématique est acceptable si |e| ≤ 0,6 m/s, et si |e| ≤ 1,0 % HO pour le dispositif de mesure de l’humidité. Aucun FCES ne doit être appliqué aux conditions décrites dans ce paragraphe.          

5.3.7 Procédures d’essai applicables à la sensibilité à l’orientation

Cet essai a pour but de vérifier les débitmètres sensibles à l’orientation de la sonde dans le gaz en écoulement, comme le sont les capteurs de pression différentielle.

5.3.7.1 Procédures d’essai

Pendant une période d’écoulement normal et constant, la sonde placée dans l’écoulement de gaz doit être tournée d’un total de 10 degrés de chaque côté de sa position à zéro degré (directement dans le gaz, lequel ne doit pas être en écoulement cyclonique) par rotations de +5 ou -5 degrés, en enregistrant la réponse de la sonde à chaque position par rapport à sa position à zéro degré.

5.3.7.2. Critères d’acceptation pour l’homologation.

Les spécifications de rendement présentées dans la section 5.1.7 doivent être respectées.

5.4 Essais de renouvellement de l’homologation et de diagnostic.

En cas de remplacement permanent d’un SCCE ou de modifications apportées à un tel système qui seraient capables d’affecter sa capacité à mesurer les émissions avec précision, il est nécessaire de procéder à un renouvellement de son homologation. Parmi de telles situations, on peut par exemple citer le remplacement permanent d’un analyseur ou de l’ensemble du SSCE, ou la modification de l’emplacement ou de l’orientation d’une sonde d’échantillonnage.

Le remplacement temporaire (pendant moins de 168 heures) d’un analyseur par un analyseur similaire, par exemple, ne nécessite pas qu’une série entière d’essais de renouvellement de l’homologation soit effectuée. Dans de tels cas, des essais de diagnostic, tels qu’une vérification allégée de la linéarité de l’analyseur de remplacement, peuvent être suffisants.

Section 6.0 Assurance et contrôle de la qualité

L’utilisateur doit élaborer un plan écrit d’assurance qualité (PAQ) pour chaque SSCE installé. Un plan d’assurance qualité est défini comme un programme de gestion visant à garantir que les activités quotidiennes de contrôle de la qualité nécessaires sont réalisées de manière adéquate. Le PAQ sert de référence pour s’assurer que les procédures de surveillance environnementale et de déclaration sont vérifiées et documentées, de sorte qu’il soit possible d’effectuer un contrôle et une quantification des incertitudes affectant les données déclarées.

6.1 Manuel d’assurance et de contrôle de la qualité

Le manuel écrit du PAQ doit décrire le programme complet d’activités à être réalisées afin d’assurer que les données produites par le SSCE sont complètes, exactes et précises. Le manuel doit comprendre, au minimum, les procédures d’AQ/CQ énoncées dans le présent rapport. La table des matières recommandée pour un tel manuel est présentée dans le tableau 5.

6.1.1 Activités d’assurance de la qualité (AQ)

Cette section du manuel doit décrire la manière dont le PAQ est géré, indiquer les compétences pertinentes du personnel et décrire le sous-système de déclaration à des fins d’AQ. Elle doit décrire le SSCE, son mode de fonctionnement et les procédures appliquées à l’étalonnage et à l’inspection. Elle doit aussi faire état des procédures d’entretien préventif et de vérification du rendement.

6.1.2 Activités de contrôle de la qualité (CQ)

Cette section du manuel devrait comporter des descriptions détaillées, étape par étape, des procédures nécessaires à l’utilisation et à la mise à l’essai du SSCE, notamment des détails relatifs aux vérifications du rendement quotidiennes, trimestrielles, semestrielles et annuelles. Les procédures relatives à ces activités sont indiquées dans les sections 6.2 à 6.5. Un résumé des résultats acceptables est présenté dans les sections 6.2 et section6.3.

Tableau 5 : Résumé des spécifications de rendement s’appliquant à l’homologation
Sous-section Contenu
Politiques d’assurance de la qualité et description des systèmes
1 Objectifs de mesure, exigences et limites d’émissions à atteindre Objectifs de mesure propres au SSCE ayant trait à la précision, à l’exactitude et à l’exhaustivité. Normes d’émission et exigences de déclaration en matière d’émissions.
2 Description du SSCE et considérations relatives à la conception Description détaillée du système portant sur les principes de fonctionnement, les lieux de prélèvement des échantillons, la mesure du débit et de la température du gaz de cheminée, le système de conditionnement de l’échantillon, la disposition des analyseurs, l’abri du SSCE et le système de gestion des données. Considérations relatives à la mise en œuvre et au choix des techniques pour le SSCE, notamment le choix des lieux de prélèvement, le choix d’un prélèvement où l’échantillon est analysé à distance ou in situ, d’une technique de surveillance du débit de gaz de cheminée et d’un fournisseur. Comprend également une liste détaillée des numéros de série et de modèle des éléments du SSCE.
3 Exceptions, précisions et méthodes alternatives Toutes les exceptions, précisions ou méthodes alternatives ayant trait au présent document ou aux méthodes d’essai de référence.
4 Organisation et responsabilités du personnel Description de l’organisation du personnel impliqué dans le SSCE et son système de qualité. Définition des rôles et responsabilités des personnes chargées de l’utilisation et de l’entretien du SSCE, de la gestion des documents et des enregistrements et du contrôle des données.
5 Étalonnage et contrôle de la qualité Description des étalonnages et des contrôles de qualité réalisés de façon courante, généralement quotidienne, pour déterminer si le SSCE fonctionne correctement. Cela comprend, de façon quotidienne, l’étalonnage au zéro et en haut de la plage d’utilisation et des vérifications visuelles des indicateurs de fonctionnement du système, comme les manomètres et les manomètres à vide, les rotamètres, les fenêtres d’affichage des analyseurs, les DEL, etc.
6 Collecte et analyse des données Description du système de collecte de données et du programme d’analyse des données. Doit faire référence à la gestion de l’exhaustivité, de la validation, de la déclaration, de la conservation et de la révision des données. Doit également décrire les rôles et responsabilités des personnes participant au traitement des données.
7 Politique d’entretien préventif Description du programme d’entretien préventif du SSCE, comprenant la manière dont le calendrier d’entretien est établi et maintenu en vigueur ainsi que les rôles et responsabilités du personnel chargé de cet entretien.
8 Programme de mesures correctives Description des politiques pour la correction de toute non-conformité du SSCE. Doit traiter de certains paramètres, tels que les temps d’arrêt et la fiabilité du SSCE. Doit aussi comprendre la description des rôles et responsabilités du personnel impliqué dans le programme de mesures correctives.
9 Vérifications du rendement Description des politiques et des spécifications concernant les vérifications du rendement (c'est-à-dire les vérifications trimestrielles des cheminées et les VER). Description des mesures nécessaires assurant la réalisation des contrôles appropriés conformément au calendrier approprié.
10 Système de gestion des documents Description des politiques et des systèmes mis en place pour gérer l’intégralité des documents faisant partie du système de qualité du SSCE. Description du mode et du lieu de conservation des documents, de la manière dont ils sont examinés et révisés et de la manière dont on approuve leur utilisation par du personnel autorisé avant de les rendre disponibles pour communication.
11 Documents d’analyse et d’enregistrement Description de tous les documents d’analyse et d’enregistrement recueillis, notamment de la méthode de collecte de ces documents, de l’identité de la personne responsable, du lieu de conservation des données, de la protection des données, de la distribution des données et de la durée de conservation des données.
12 Modifications et améliorations Description des politiques sur la modification et l’amélioration du SSCE.
13 Politique sur la formation et les compétences Politique sur la formation et les compétences des personnes chargées de l’entretien de SSCE, des coordonnateurs de SSCE, des techniciens en informatique et en programmation, des personnes chargées de valider les données et ce celles chargées des vérifications trimestrielles et de la VER. Comprend les exigences en matière de formation académique et d’expérience, la formation en milieu de travail, le mentorat et les exigences de formation en milieu d’enseignement.
14 Références Références bibliographiques associées au plan d’AQ/CQ.
Procédures de contrôle de la qualité (et d’utilisation normale)
1 Mise en marche et utilisation Liste complète et détaillée des procédures, étape par étape, de mise en marche et d’utilisation du SSCE.
2 Utilisation et inspection quotidiennes du SSCE Description détaillée de l’utilisation normale et de l’inspection quotidiennes du SSCE. Comprend des descriptions du matériel et des procédures de validation des données ainsi que des exemples de vérifications quotidiennes du matériel ou d’inscriptions dans le journal d’inspection.
3 Procédures applicables aux étalonnages quotidiens et manuels Liste complète et détaillée des procédures, étape par étape, applicables aux étalonnages quotidiens et manuels. Les références à de la documentation ou à des manuels particuliers du fabricant de matériel d’origine (FMO) sont acceptables. Comprend l’horaire des étalonnages manuels (au point milieu de la PE), le cas échéant.
4 Procédures de vérification des bouteilles de gaz Description de la procédure de vérification de concentration des bouteilles de gaz par référence à d’autres bouteilles. Pour de nouvelles bouteilles, des références peuvent être effectuées à des bouteilles précédentes et aux bouteilles réservées aux vérifications semestrielles. Les critères de rejet des bouteilles de gaz doivent être indiqués.
5 Procédures d’entretien préventif Description détaillée des procédures d’entretien préventif du SSCE et du calendrier d’entretien préventif.
6 Liste des pièces de rechange et procédures de gestion des stocks Descriptions détaillées des stocks de pièces de rechange disponibles pour le SSCE et des procédures pour l’obtention de pièces en inventaire et pour le maintien des stocks.
7 Procédures d’entretien correctif Descriptions détaillées de l’entretien non courant effectué en cas de défaillance du système ou de ses parties. Les références à de la documentation ou à des manuels particuliers du fabricant de matériel d’origine (FMO) sont acceptables.
8 Procédures de substitution de valeurs aux données manquantes Procédures pour la substitution de valeurs aux données manquantes lorsqu’un SSCE est en période de fonctionnement inacceptable. Les algorithmes de substitution doivent être fondés sur les variables du processus.
9 Procédures de sauvegarde des données Procédures pour la sauvegarde régulière de données sous forme imprimée ou électronique.
10 Procédures d’évaluation de la qualité des données Procédures pour le recensement des données suspectes. Comprend le signalement automatique a) des concentrations et des débits tombant en dehors de la plage d’utilisation, b) des temps de réponse anormaux lors de l’étalonnage du système, c) des rapports anormaux débit-alimentation en combustible ou débit-puissance produite, et d) des concentrations anormales pendant les périodes où l’unité de production ne consommait pas de combustible.
11 Sécurité du SSCE Comprend les mesures de sécurité pour le matériel, les logiciels et les données du SSCE.
12 Procédures d’approbation et de déclaration des données Procédures pour l’approbation et la déclaration des données du SSCE. Comprend tout système d’examen, de modification, d’approbation, de résumé et de déclaration des données.
13 Procédures de vérification trimestrielle Procédures détaillées pour la réalisation des vérifications trimestrielles. Comprend les rôles et responsabilités, les exigences relatives aux bouteilles de gaz, le calendrier et les méthodes d’essai.
14 Procédures de vérification semestrielle au moyen de l’essai d’exactitude relative Devis de caractérisation détaillé en vue des essais de VER. Le devis doit comporter le plan d’organisation, la désignation des points de prélèvement, le calendrier d’exécution, le choix des méthodes d’essai, les exigences d’étalonnage, le calendrier de déclaration, le format de déclaration et le plan de sécurité lors des travaux de terrain.
15 Procédures relatives aux erreurs systématiques Description du processus d’évaluation et de correction des erreurs systématiques. Comprend les rôles et responsabilités relatifs au calcul et à l’approbation des facteurs de correction de l’erreur systématique.
16 Procédures de vérification annuelle du système Description de la procédure pour la vérification annuelle du système. Comprend le choix d’un vérificateur, l’établissement d’un calendrier, le plan de la vérification et la déclaration.
17 Gestion des changements Procédures pour la gestion des changements lorsque des améliorations sont nécessaires en raison de défaillances du matériel, lors de la modification de la réglementation ou de la modification de la gestion du SSCE. Comprend le processus d’autorisation pour l’acceptation des changements de même que la description des rôles et responsabilités. Inlcut l’éventualité d’un remplacement des SSCE.

6.2 Vérifications quotidiennes du rendement

Cette section présente les procédures pour les vérifications quotidiennes du rendement.

6.2.1 Dérive de l’étalonnage

L’étalonnage du SSCE est l’un des aspects les plus importants du programme d’AQ/CQ. On trouve ci-après un résumé des exigences en matière de dérive à l’étalonnage, lesquelles doivent toutes être mentionnées dans le PAQ.

6.2.1.1 Fréquence

La dérive de chacun des analyseurs de gaz et des débitmètres doit être déterminée au moins une fois par jour, à intervalles réguliers. Il est judicieux de vérifier la dérive de chaque analyseur même pendant les quelques jours où l’unité de combustion ne fonctionne pas, mais l’utilisateur n’est pas tenu à l’étalonnage quotidien pendant les périodes prolongées où l’unité de combustion ne brûle pas de combustible. En revanche, le SSCE doit être correctement étalonné immédiatement avant le redémarrage du processus, afin d’éviter le recours à la substitution de valeurs aux données manquantes (section 3.4.3).

Si un contrôle d’étalonnage a été réussi en cours de fonctionnement, et que la source est à l’arrêt 24 heures plus tard, ce deuxième contrôle d’étalonnage peut alors être effectué à l’arrêt, au plus tard 26 heures après le précédent étalonnage en fonctionnement. Les données comprises entre ces 2 étalonnages réussis peuvent être jugées valides.

6.2.1.2 Gaz d’étalonnage

Des gaz de catégorie « Protocol » de l’EPA ou des gaz de concentration certifiée exacte à 2,0 % peuvent être utilisés pour les étalonnages quotidiens des analyseurs.

6.2.1.3 Point d’injection des gaz d’étalonnage

L’emplacement du point d’injection approprié des gaz d’étalonnage pour chaque type de SSCE est présenté dans le tableau 2. Il faut veiller à ce que l’étalonnage soit effectué dans les mêmes conditions de fonctionnement du SSCE que celles qui prévalent pendant la surveillance (pression, débit, température, etc.). Dans le cas des analyseurs mesurant le long d’un parcours, installés avant 2023 et pour lesquels on ne peut utiliser un gaz d’étalonnage en écoulement, l’étalonnage quotidien peut être réalisé à l’aide de cellules scellées contenant un gaz d’étalonnage de concentration connue fournies par le fabricant.

6.2.1.4 Procédures d’essai

Des concentrations de référence, faible et élevée, doivent être utilisées. Pour les analyseurs : une faible concentration se situe entre 0 et 20 % de la PE, tandis qu’une concentration élevée se situe entre 80 et 100 % de la PE. Pour les dispositifs de surveillance des gaz de cheminée : une faible concentration se situe entre 0 et 20 % de la PE, tandis qu’une concentration élevée se situe entre 50 et 70 % de la PE. Avant tout ajustement, les concentrations faibles et élevées doivent être lues et enregistrées par le SCGD. Si un instrument à double plage est utilisé, il faut alors vérifier quotidiennement la dérive de chacune des plages.

Il faut attendre que le signal de sortie de l’analyseur de gaz ou le débitmètre soit stabilisé, tel qu’il est indiqué par le SCGD.

6.2.1.5 Réglage des analyseurs et des autres dispositifs de mesures

Les analyseurs de gaz, les débitmètres et les dispositifs de mesure de l’humidité doivent être réglés chaque fois que la dérive de l’étalonnage quotidienne, à des concentrations faibles ou élevées, est supérieure aux spécifications suivantes :

Analyseur de gaz polluants
Concentration faible ou élevée : 2,5 % de la PE
Analyseur de gaz diluants
Concentration faible ou élevée : 0,5 % d’O2 (ou CO2)
Débitmètre
Concentration faible ou élevée : 3,0 % de la PE ou 0,6 m/s

Le SCGD doit tenir un registre de l’étendue de chaque ajustement effectué, à concentration faible ou élevée. Les données collectées au cours des 24 heures précédentes sont considérées comme valides, sauf si la dérive atteinte est 2 fois supérieure aux spécifications mentionnées à la section 6.2.1.5.

6.2.1.6 Période de fonctionnement inacceptable

Une période de fonctionnement inacceptable se produit lorsque la dérive de l’étalonnage, à la concentration faible ou élevée, d’un analyseur de gaz ou d’un débitmètre est 2 fois supérieure aux spécifications sur la dérive indiquées dans la section 6.2.1.5. Cette période débute à la minute où commence la vérification de la dérive de l’étalonnage et se termine à la minute après laquelle des mesures correctives ont été prises et que le système s’avère fonctionner de façon satisfaisante. Lorsqu’un analyseur de gaz ou un débitmètre est en période de fonctionnement inacceptable, les données qu’il génère sont jugées manquantes et ne satisfont pas à l’exigence sur la disponibilité du système. Les données manquantes doivent être remplacées conformément aux critères indiqués à la section 3.4.3.

6.2.1.7 Présentation des données sous forme de tableaux

Toutes les données sur la dérive de l’étalonnage doivent être enregistrées et présentées sous forme de tableau, par mois et par jour, et l’importance des dérives doit être exprimée en ppm pour les analyseurs de polluants, en % pour les analyseurs de gaz diluants et en unités de débit pour les débitmètres. Ces données doivent être résumées en les montrant sous la forme d’un diagramme de CQ.

6.2.1.8 Quantification des dérives

Lorsque le SCGD ou le SSCE compense automatiquement les dérives, le système doit être en mesure d’enregistrer également les lectures de concentration non corrigées des gaz d’étalonnage, les débits non corrigés ainsi que la valeur de toutes les corrections apportées.

6.3 Vérifications trimestrielles du rendement

Il faut effectuer, au cours de chaque trimestre, une vérification des bouteilles de gaz (VBG) et une des mesures du débit des gaz de cheminée (le cas échéant). Des dispositions particulières s’appliquent aux analyseurs mesurant le long d’un parcours installés avant 2023 et pour lesquels on ne peut utiliser un gaz d’étalonnage en écoulement. Les exigences relatives à ces essais sont résumées ci-après, lesquelles doivent toutes apparaître dans le PAQ.

6.3.1 Vérification des bouteilles de gaz (VBG)

Cette vérification porte sur l’erreur de linéarité des analyseurs et des plages utilisés au cours du trimestre précédent.

Une vérification des bouteilles de gaz portant sur 3 concentrations doit être réalisée chaque trimestre de l’année civile, les vérifications de 2 trimestres consécutifs étant réalisées à au moins 30 jours d’intervalle. Dans le cas des unités de production répondant aux consommations en pointe, cet essai doit être réalisé une fois par an, immédiatement avant la VER.

6.3.1.1 Gaz d’étalonnage

Il faut utiliser des gaz de type « Protocol » de concentration faible (0 - 20 % de la PE), moyenne (40 - 60 % de la PE) et élevée (80 - 100 % de la PE) pour chaque analyseur de polluants et de gaz diluants.

6.3.1.2 Point d’injection des gaz d’étalonnage

Les gaz d’essai doivent être introduits au point d’injection des gaz d’étalonnage du SSCE indiqué dans le tableau 2.

6.3.1.3 Procédures d’essai

Le SSCE doit être équipé d’un point d’injection des gaz d’étalonnage qui permet de vérifier l’ensemble du système de mesure quand les gaz d’étalonnage sont introduits. Pour les systèmes de type extractif et de dilution, le système de mesure comprend tous les composants de surveillance exposée au gaz échantillon (par exemple les lignes échantillons, les filtres, système d'épuration de gaz d'échappement, les conditionneurs et la plus grande partie possible de la sonde).

Le SSCE doit fonctionner normalement pendant l’essai pour l’ensemble des pressions, des températures et des débits des échantillons à leurs valeurs nominales. Le point d’injection des gaz d’étalonnage (et l’exclusion temporaire de l’échantillon de gaz de cheminée) peut être réalisé par un système de valve à trois voies similaires à celui de la Figure 7E-1 d’EPA Reference Method 7E-1. Il faut que chaque gaz d’essai soit introduit de manière séquentielle et il faut attendre que la réponse du système se stabilise. Ensuite, la concentration du polluant ou du gaz diluant est indiquée et enregistrée par le SCGD. La moyenne des réponses du système aux trois essais de chaque gaz pour chaque concentration d’analyse de polluant ou de gaz diluant doit être calculée.

6.3.1.4 Calculs

L’erreur de linéarité moyenne obtenue à partir des réponses à l’étalonnage au moyen de gaz de concentration faible, moyenne et élevée se calcule à l’aide de l’équation 6.1. 

Équation 6.1

Équation 6.1 (voir description longue ci-dessous)

Où :

EL = pourcentage d’erreur de linéarité, basé sur la valeur de référence

R = valeur de référence du gaz d’étalonnage de concentration faible, moyenne ou élevée introduit dans le système de surveillance

M = moyenne des réponses du système de surveillance pour chacune des concentrations de référence

6.3.1.5 Critères d’acceptation

Les résultats des dispositifs de surveillance de concentration de polluants (par exemple de SO2 ou de NOx) ne doivent pas s’écarter de la valeur de référence de plus de 5,0 % (calculée à l’aide de l’équation 6.1). La linéarité est également acceptable si le résultat de |R - M| est inférieur ou égal à 5 ppm.

Les résultats des dispositifs de surveillances de concentration de gaz diluants (par exemple, de CO2, d’O2) ne doivent pas s’écarter de la valeur de référence de plus de 5,0 % (calculée à l’aide de l’équation 6.1). La linéarité est également acceptable si le résultat de |R - M| est inférieur ou égal à 0,5 % de CO2 ou d’O2.

6.3.1.6 Cas particulier de vérification trimestrielle de l’analyseur

Lorsque le SSCE est d’un type qui ne permet pas d’utiliser un gaz d’étalonnage en écoulement (par exemple certains analyseurs mesurant in situ le long d’un parcours installés avant 2023), une vérification indépendante du rendement du SSCE doit être effectuée chaque trimestre, pendant que l’unité de production est en fonctionnement. Pour ce faire, la réponse obtenue pour chaque gaz faisant l’objet d’une surveillance est comparée aux mesures faites à l’aide d’un SSCE portatif, conforme aux spécifications de la méthode de référence correspondante (NOx, O2, etc.). Le SSCE portatif doit extraire un échantillon de gaz de cheminée à partir d’un point situé à moins de 0,3 m du parcours de mesure du SSCE permanent et est étalonné avec un gaz de référence de concentration faible et élevée adapté à la pleine échelle du SSCE permanent. Le SSCE portatif commence alors le prélèvement et, après une période de stabilisation, les mesures sont enregistrées toutes les minutes pendant 10 minutes, en même temps que les relevés du SCGD sur le SSCE permanent. Un gaz d’étalonnage de concentration faible ou de l’air ambiant filtré est ensuite injecté dans le SSCE portatif jusqu’à obtention de lectures stables. La dérive à la concentration faible est enregistrée, et si nécessaire ajustée. La procédure d’extraction des gaz de cheminée et d’enregistrement des résultats est ensuite répétée pendant la prochaine période d’échantillonnage de même durée, et ainsi de suite, jusqu’à l’accomplissement d’au 6 périodes d’essai de 21 minutes chacune. Enfin, un gaz d’étalonnage de concentration élevée est injecté dans l’analyseur jusqu’à obtention de lectures stables. L’exactitude relative des mesures correspondantes du SSCE est calculée à l’aide des équations 5.4 à 5.7 (section 5.3.5.6).

Dans le cadre de cette vérification, l’exactitude relative acceptable pour le SO2 et le NOx ne doit pas excéder 15,0 %. Le niveau d’ER correspondant pour l’O2 et le CO2 ne doit pas excéder 15,0 % ou 1,0 % d’écart en valeur absolue.

6.3.1.7 Période de fonctionnement inacceptable

Il y a période de fonctionnement inacceptable lorsque les résultats d’une vérification des bouteilles de gaz sont supérieurs à la spécification donnée dans la section 6.3.1.5 ou, le cas échéant, dans la section 6.3.1.7. Cette période débute à la minute suivant la fin de l’essai et se termine à la minute après qu’une mesure corrective a été prise et que le système s’avère fonctionner de façon satisfaisante. Lorsqu’un analyseur ou un système est en période de fonctionnement inacceptable, les données qu’il génère sont jugées manquantes et ne peuvent être utilisées pour satisfaire à l’exigence sur la disponibilité du système. Les données manquantes doivent être remplacées conformément aux critères indiqués à la section 3.4.3.

6.3.2 Vérification portant sur la mesure du débit des gaz de cheminée

Le fonctionnement d’un débitmètre de gaz de cheminée doit être vérifié chaque trimestre à l’aide de l’une des méthodes suivantes :

  1. évaluation débit-puissance, à partir des données trimestrielles;
  2. réalisation d’essais abrégés débit-puissance;
  3. réalisation de mesures de débit par MR.

Les procédures relatives à ces méthodes sont décrites dans les sections 6.3.2.4 à 6.3.2.6.

6.3.2.1 Fréquence

Une vérification des mesures du débit des gaz de cheminée doit être réalisée chaque trimestre de l’année civile, les essais de 2 trimestres consécutifs étant réalisés à au moins 30 jours d’intervalle. Dans le cas des unités de production répondant aux consommations en pointe, cette vérification doit être réalisée une fois par an, immédiatement avant la VER.

6.3.2.2 Critères de bonne mesure du débit

Les critères de bonne mesure du débit pour les méthodes a) à c) sont présentés dans les sections 6.3.2.4 et section6.3.2.5.

6.3.2.3 Période de fonctionnement inacceptable

Il y a période de fonctionnement inacceptable lorsque les résultats d’un débitmètre de gaz de cheminée dépassent les spécifications présentées aux sections 6.3.2.4 à 6.3.2.6, le cas échéant. Cette période débute à la minute suivant la fin de la vérification et se termine à la minute après qu’une mesure corrective a été prise et que le système s’avère fonctionner de façon satisfaisante. Lorsqu’un débitmètre est en période de fonctionnement inacceptable, les données qu’il génère sont jugées manquantes et ne satisfont pas à l’exigence sur la disponibilité du système. Les données manquantes doivent être remplacées conformément aux critères indiqués à la section 3.4.3, ou par une méthode équivalente approuvée par l’autorité de réglementation compétente.

6.3.2.4 Évaluation débit-puissance

Si la source produit exclusivement de l’électricité ou de la vapeur et que le trimestre comprend au moins 168 heures de données SSCE valables durant lesquelles la puissance électrique produite se situait à plus ou moins 10 % de la puissance moyenne notée au cours de la dernière VER, la moyenne du rapport débit-puissance est alors calculée à l’aide de l’équation 6.2.

Équation 6.2

Équation 6.2 (voir description longue ci-dessous)

Où :

Rh = rapport trimestriel moyen débit-puissance, obtenu des heures pendant lesquelles la puissance électrique de l’unité se situait à plus ou moins 10 % de la puissance moyenne notée au cours de la dernière VER, en (Rm³H/h)/MW ou (Rm³H/h)/(tonne de vapeur/h)

Qh = moyenne des débits de gaz de cheminée au cours des heures du trimestre pendant lesquelles la puissance électrique de l’unité se situait à plus ou moins 10 % de la puissance moyenne notée au cours de la VER, en Rm³H/h

Lh = puissance électrique moyenne de l’unité au cours des heures du trimestre pendant lesquelles la puissance électrique de l’unité se situait à plus ou moins 10 % de la puissance moyenne notée au cours de la VER, en MW ou (tonne de vapeur/h)

Les périodes durant lesquelles divers combustibles sont mélangés, les périodes d’accroissement de puissance, de contournement de laveur de gaz et les autres périodes non représentatives doivent être exclues du calcul du Rh moyen. Dans le cas d’unités de production électrique répondant à une consommation de pointe, la base de données admissible peut englober les 12 mois précédents de fonctionnement de l’unité.

E Δ, l’écart relatif en valeur absolue entre Rh et Rréf  (Rréf étant fondé sur les données de la VER précédente et calculé à l’aide de l’équation 5.8), est calculée à l’aide de l’équation 6.3.

Équation 6.3

Équation 6.3 (voir description longue ci-dessous)

Où :

E = écart relatif en valeur absolue entre le rapport débit-puissance moyen et le rapport débit-puissance de référence, en %

Rh = rapport débit-puissance moyen, tel que calculé à l’aide de l’équation 6.2

Rréf = rapport débit-puissance de référence, obtenu à partir des données de la dernière VER et calculé à l’aide de l’équation 5.8

Les résultats du rapport débit-puissance sont acceptables si :

E MWq ≤ 10 % pour les puissances ≥ 60 MW ou 274 (tonne de vapeur/h)
E MWq ≤ 15 % pour les puissances < 60 MW ou 274 (tonne de vapeur/h)

6.3.2.5 Réalisation d’essais abrégés débit-puissance

Un essai abrégé débit-puissance comporte une période de 6 à 12 heures consécutives pendant laquelle les conditions d’exploitation reproduisent le plus fidèlement possible celles qui prévalaient au moment de la VER du débit la plus récente. La puissance électrique ou de vapeur doit être maintenue à plus ou moins 10 % de la puissance moyenne notée au cours de la VER du débit la plus récente, et les concentrations de CO2 et d’O2 à moins de 0,5 % des données correspondantes obtenues de la VER.

Pour cette période, le Rh est calculé à l’aide de l’équation 6.2 et EΔ à l’aide de l’équation 6.3. Les concentrations acceptables de EΔ sont les mêmes que ceux de la section 6.3.2.4.

6.3.2.6 Réalisation de mesures de débits par la méthode de référence

Cet essai doit être réalisé conformément à la méthode B des « Méthodes de référence en vue d’essais aux sources : mesure des émissions de particules provenant de sources fixes » (Environnement Canada, décembre 1993, dans sa dernière mise à jour). La vitesse d’un gaz, lorsqu’elle est affectée par des effets de paroi et lorsqu’elle est mesurée dans des contextes d’écoulement complexes, peut être déterminée à l’aide des méthodes 2F, 2G ou 2H de l’EPA. La présente vérification comprend 3 mesures simultanées de débit par la MR et par le SSCE. Ed, la différence moyenne entre les mesures de débit par la MR et les mesures du SSCE correspondantes est calculée à l’aide de l’équation 6.6.

Équation 6.6 (voir description longue ci-dessous)

Où :

Ed =  pourcentage d’erreur du SSCE à partir de la différence moyenne des 3 essais par MR

di = différence entre une valeur de la MR et la mesure du SSCE correspondante pour le ie essai, en m/s ou m³/s

PE = pleine échelle, en m/s ou m³/s

Les résultats sont acceptables si : Ed ≤ 5,0 % ou 0,6 m/s d’écart moyen en valeur absolue.

Tableau 6 : Résumé des vérifications quotidiennes et trimestrielles du rendement
Paramètre Composant Concentration Spécification Renvoi au texte de la spécification Renvoi au texte des méthodes d’essai
Vérifications quotidiennes du rendement
Dérive de l’étalonnage sur 24 heures Analyseurs de SO2, NOx et CO Faible (0-20 % de la PE) Élevée(80 - 100 % de la PE) ≤ de la pleine échelle (PE) ou 2,5 ppm d’écart en valeur absolue 6.2.1 5.3.2
Dérive de l’étalonnage sur 24 heures Analyseurs de SO2, NOx et CO Fonctionnement inacceptable > Plus de deux fois les valeurs données ci-dessus 6.2.1 5.3.2
Dérive de l’étalonnage sur 24 heures Analyseurs d'O2 et de CO2 Faible (0-20 % de la PE)
Élevée(80 - 100 % de la PE)
≤ 0.5% O2 (ou CO2) 6.2.1 5.3.2 
Dérive de l’étalonnage sur 24 heures Analyseurs d'O2 et de CO2 Fonctionnement inacceptable Plus de deux fois la valeur donnée ci-dessus 6.2.1 5.3.2
Dérive de l’étalonnage sur 24 heures Débitmètre de gaz de cheminée Faible (0 - 20 % de la PE)
Élevée (50 - 70 % de la PE)
≤ 3,0 % de la PE ou 0,6 m/s d’écart en valeur absolue 6.2.1 5.3.2
Dérive de l’étalonnage sur 24 heures Débitmètre de gaz de cheminée Fonctionnement inacceptable Plus de deux fois les valeurs données ci-dessus 6.2.1 5.3.2
Vérifications trimestrielles du rendement
Vérifications de linéarité des analyseurs (vérification des bouteilles de gaz, VBG) Analyseurs de SO2, NOx et CO Faible (0 - 20 % de la PE)
Moyen (40 - 60 % de la PE)
Élevée(80 - 100 % de la PE)
≤ 5,0 % de la réf. ou |R-M| ≤ 5 % 6.3.1 6.3.1.3
Vérifications de linéarité des analyseurs (vérification des bouteilles de gaz, VBG)    Analyseurs d'O2 and CO2 Faible (0 - 20 % de la PE)
Moyen (40 - 60 % de la PE)
Élevée(80 - 100 % de la PE)
≤ 5,0 % de la réf. ou |R-M| ≤ 5 % O2 ou CO2 6.3.1 6.3.1.3
Vérifications de linéarité des analyseurs (vérification des bouteilles de gaz, VBG) Analyseurs d'O2 et de CO2 Fonctionnement inacceptable Plus de deux fois les valeurs données ci-dessus 6.3.1 6.3.1.3
Méthode « VBG » alternative* Analyseurs de SO2, NOx et CO ≥ 6 exécutions simultanées de la MR ER ≤ 15 % 6.3.1.6 6.3.1.6
Méthode « VBG » alternative* Analyseurs d'O2 et de CO2 ≥ 6 exécutions simultanées de la MR ER ≤ 15 % ou 1,0 % d’écart moyen en valeur absolue 6.3.1.6 6.3.1.6
Méthode « VBG » alternative* Analyseurs d’O2 et de CO2 Fonctionnement inacceptable Supérieur aux deux valeurs données ci-dessus 6.3.1.6 6.3.1.6
Au choix
Mesure du débit des gaz de cheminée Évaluation débit-puissance puissance électrique ≥ 60 MJ/s ou puissance thermique ≥ 171 MJ/s ≤ 10 % d’écart en valeur relative dans les rapports débit-puissance 6.3.2 6.3.2.4
Mesure du débit des gaz de cheminée Évaluation débit-puissance puissance électrique ≥ 60 MJ/s ou puissance thermique ≥ 171 MJ/s ≤ 15 % d’écart en valeur relative dans les rapports débit-puissance 6.3.2 6.3.2.5
Mesure du débit des gaz de cheminée Essai raccourci du rapport débit-puissance puissance électrique ≥ 60 MJ/s ou puissance thermique ≥ 171 MJ/s ≤ 10 % d’écart en valeur relative dans les rapports débit-puissance 6.3.2 6.3.2.5
Mesure du débit des gaz de cheminée Essai raccourci du rapport débit-puissance puissance électrique > 60 MJ/s ≤ 15 % d’écart en valeur relative dans les rapports débit-puissance 6.3.2 6.3.2.6
Mesure du débit des gaz de cheminée Essai raccourci du rapport débit-puissance ou puissance thermique > 171 MJ/s ≤ 15 % d’écart en valeur relative dans les rapports débit-puissance 6.3.2 6.3.2.6
Mesure du débit des gaz de cheminée Essai raccourci du rapport débit-puissance Fonctionnement inacceptable Plus de deux fois les valeurs données ci-dessus 6.3.2 6.3.2.6
Mesure du débit des gaz de cheminée Essai de débit par la MR 3 cycles d’essai par la MR sur le débit écart moyen ≤ 5 % de la PE, ou 0,6 m/s 6.3.2 6.3.2.7
Mesure du débit des gaz de cheminée Essai de débit par la MR Fonctionnement inacceptable Plus de deux fois les valeurs données ci-dessus 6.3.2 6.3.2.7

* pour les analyseurs in situ installés avant 2023 ne pouvant pas être étalonnés avec un gaz de référence en écoulement

6.4 Vérifications semestrielles du rendement

La vérification semestrielle du rendement comporte 2 procédures d’essai : un essai d’exactitude relative et un essai d’erreur systématique. Ces essais sont effectués pour chaque polluant et gaz diluant mesuré ainsi que pour le débit et l’humidité des gaz de cheminée (le cas échéant).

6.4.1 Essais d’exactitude relative et d’erreur systématique

Cette section décrit la fréquence, la coordination, les gaz, les procédures, les critères, et la période de fonctionnement inacceptable des vérifications semestrielles du rendement.

6.4.1.1 Fréquence et coordination des vérifications

Une vérification du rendement doit être effectuée 2 fois par an, à au moins 4 mois d’intervalle. Il est recommandé d’effectuer les essais d’exactitude relative (ER) et d’erreur systématique très peu après la vérification des bouteilles de gaz.

6.4.1.2 Gaz d’étalonnage

Les gaz utilisés par la méthode de référence doivent être de catégorie « Protocol » de l’EPA des États-Unis, tandis que les gaz utilisés par le SSCE peuvent être ceux utilisés régulièrement pour les essais d’étalonnage quotidiens.

6.4.1.3 Procédures d’essai

L’exactitude relative et l’erreur systématique doivent faire l’objet d’essais conformément aux procédures et aux calculs des sections 5.3.5 et 5.3.6. Un seul niveau d’exploitation des installations, celui que la source utilise à ce moment-là, doit faire l’objet d’un essai.

6.4.1.4 Critères d’acceptation

Les spécifications de rendement des sections 5.1.5 et 5.1.6 doivent être respectées, selon les paramètres que le SSCE analyse. L’essai d’erreur systématique et les spécifications de la section 5.3.6 doivent être suivis.

6.4.1.5 Période de fonctionnement inacceptable

Il y a période de fonctionnement inacceptable lorsque les résultats d’un essai d’exactitude relative ou d’erreur systématique sont supérieurs aux spécifications de la section 6.4.1.4. Cette période débute à la minute suivant la fin de l’essai et se termine à la minute après qu’une mesure corrective a été prise et que le système s’avère fonctionner de façon satisfaisante. Lorsqu’un analyseur, un dispositif de surveillance ou un système est en période de fonctionnement inacceptable, les données qu’il génère sont jugées manquantes et ne peuvent être utilisées pour satisfaire à l’exigence sur la disponibilité du système. Les données manquantes doivent être remplacées conformément aux critères indiqués à la section 3.4.3.

6.4.2 Exemptions de vérification semestrielle

L’essai semestriel peut faire l’objet d’une dispense et n’être réalisé qu’une fois par si tous les critères listés ci-après ont été respectés, selon les paramètres de surveillance que le SSCE analyse :

6.5 Vérifications annuelles du rendement

Cette section présent les critères pour les vérifications annuelles du rendement.

6.5.1 Disponibilité

La disponibilité du SSCE pour chaque polluant, pour chaque analyseur de gaz diluant ou chaque débitmètre est calculée à l’aide de l’équation 3.1 de la section 3.4. Elle doit être d’au moins 90 % pour la première année d’exploitation et de 95 % par an par la suite. En ce qui concerne les unités répondant à une consommation de pointe, la disponibilité du SSCE doit être d’au moins 80 % par an.

6.5.2 Inspection indépendante

Le SSCE et le programme d’AQ/CQ doivent faire l’objet d’une vérification par un inspecteur indépendant tous les 12 mois. L’inspecteur doit examiner le PAQ, le fonctionnement du SSCE et les autres dossiers connexes pour déterminer si le PAQ est respecté. L’inspecteur est également tenu de noter toute modification du système ou des procédures depuis l’inspection précédente et de rédiger un rapport concis sur les points suivants.

Fiche technique

Description

6.6 Critères d’acceptabilité des procédures d’assurance de la qualité et de contrôle de la qualité

Un nombre excessif de périodes répétées de fonctionnement inacceptable au cours des vérifications trimestrielles ou semestrielles indique que les procédures d’AQ/CQ sont inadéquates ou que le SSCE n’est pas en mesure de produire des données acceptables. Des périodes de fonctionnement inacceptables répétées en raison d’une même cause doivent faire l’objet d’une enquête, et des mesures correctives doivent être prises. S’il advient que la prise de telles mesures ne mette pas fin à ces périodes de fonctionnement inacceptable, il pourra alors être nécessaire de remplacer le système de surveillance.

Tableau 7 : Résumé des vérifications semestrielles ou annuelles du rendement
Paramètre Composant Concentration Spécification Renvoi au texte de la spécification Renvoi au texte des méthodes d’essai
Vérification de l’exactitude relative (VER) Analyseurs de SO2, NOx et CO Niveau de charge représentative ≤ 10,0 % d'ER; ou 5 ppm d’écart moyen en valeur absolue 5.1.5 5.3.5, 6.4.1
Vérification de l’exactitude relative (VER) Analyseurs de SO2, NOx et CO Fonctionnement inacceptable Supérieur aux deux valeurs données ci-dessus 5.1.5 5.3.5, 6.4.1
Vérification de l’exactitude relative (VER) Analyseurs d’O2 et de CO2 Niveau de charge représentative ≤ 10,0 % de l'ER ou 1,0 % O2 (ou CO2) d’écart moyen en valeur absolue 5.1.5 5.3.5, 6.4.1
Vérification de l’exactitude relative (VER) Analyseurs d’O2 et de CO2 Fonctionnement inacceptable Supérieur aux deux valeurs données ci-dessus 5.1.5 5.3.5, 6.4.1
Vérification de l’exactitude relative (VER) Débitmètre de gaz de cheminée Niveau de charge représentative ≤ 10,0 % de l'ER ou 0,6 m/s d’écart moyen en valeur absolue 5.1.5 5.3.5, 6.4.1
Vérification de l’exactitude relative (VER) Débitmètre de gaz de cheminée Fonctionnement inacceptable Supérieur aux deux valeurs données ci-dessus 5.1.5 5.3.5, 6.4.1
Vérification de l’exactitude relative (VER) Dispositif de mesure de l’humidité du gaz de cheminée Niveau de charge représentative ≤ 10,0 % de l'ER ou 1,5 % de H2O d’écart moyen en valeur absolue 5.1.5 5.3.5, 6.4.1
Vérification de l’exactitude relative (VER) Dispositif de mesure de l’humidité du gaz de cheminée Fonctionnement inacceptable Supérieur aux deux valeurs données ci-dessus 5.1.5 5.3.5, 6.4.1
Erreur systématique Analyseurs de SO2, NOx et CO Niveau de charge représentative ≤ 4,0 % de la PE ou 5 ppm d’écart moyen en valeur absolue 5.1.6 5.3.5, 5.3.6
Erreur systématique Analyseurs de SO2, NOx et CO Fonctionnement inacceptable Supérieur aux deux valeurs données ci-dessus 5.1.7 5.3.5, 5.3.7
Erreur systématique Analyseurs d’O2 et de CO2 Niveau de charge représentative ≤ 4,0 % de la PE ou 0,5 % O2 (ou CO2) d’écart moyen en valeur absolue 5.1.8 5.3.5, 5.3.8
Erreur systématique Analyseurs d’O2 et de CO2 Fonctionnement inacceptable Supérieur aux deux valeurs données ci-dessus 5.1.9 5.3.5, 5.3.9
Erreur systématique Débitmètre de gaz de cheminée Niveau de charge représentative ≤ 4,0 % de la PE ou 0.6 m/s d’écart moyen en valeur absolue 5.1.10 5.3.5, 5.3.10
Erreur systématique Débitmètre de gaz de cheminée Fonctionnement inacceptable Supérieur aux deux valeurs données ci-dessus 5.1.11 5.3.5, 5.3.11
Erreur systématique Dispositif de mesure de l’humidité du gaz de cheminée Niveau de charge représentative ≤ 4,0 % de la PE ou 1,0 % H2O 5.1.12 5.3.5, 5.3.12
Erreur systématique Dispositif de mesure de l’humidité du gaz de cheminée Fonctionnement inacceptable Supérieur aux deux valeurs données ci-dessus 5.1.13 5.3.5, 5.3.13
La disponibilité des SSCE Unités ne répondant pas à une consommation de pointe - ≥ 90 % la première année
≥ 95 % par an par la suite
6.5.1 3.4
La disponibilité des SSCE Unités ne répondant pas à une consommation de pointe - ≥ 80 % par an 6.5.2 4.4
Inspection indépendante - - Évaluation par un examinateur indépendant 6.5.2 -

Section 7.0 Détermination des émissions de dioxyde de carbone

Section 7 est un nouvel ajout au document d'orientation existant qui sert à incorporer des dispositions relatives à la surveillance et à la quantification des émissions de CO2.

7.1 Introduction

Le SSCE constitue une technique appropriée pour quantifier les émissions de CO2 provenant de sources ponctuelles fixes dans les installations désignées par le Programme de déclaration des gaz à effet de serre d’ECCC. Il peut s’agir d’une option intéressante pour les unités de combustion importantes et déjà équipées d’un SSCE pour SO2 ou NOx et d’un débitmètre volumétrique des gaz de cheminée. Dans le cadre d’une telle application, le SSCE de CO2 doit faire l’objet d’activités d’AQ similaires à celles décrites dans les sections 5 et 6.

À l’heure actuelle, les SSCE sont en mesure de quantifier les émissions totales de CO2, mais ne sont pas capables de différencier les sources fossiles de celles provenant de biomasse. Si la source surveillée consomme les 2 types de combustibles, il convient de suivre les directives de la version la plus récente des exigences relatives à la quantification des gaz à effet de serre du Canada d’ECCC, version 4.0, décembre 2020.

Les émissions massiques annuelles de CO2 doivent être calculées à partir des débits d’émission massiques horaires moyens des SSCE, à l’aide de l’équation 7.1.

Équation 7.1

Équation 7.1 (voir description longue ci-dessous)

Où :

Eu = émissions de CO2 provenant de la source de combustion « u » au cours d’une année civile, en tonnes

DEh = débit d’émission massique de CO2 par heure de la source de combustion, en kg/hr

Th = durée de fonctionnement de la source de combustion, en heures ou en fraction d’heure

Hr = nombre de débits horaires d’émission de CO2 au cours de l’année civile

1000 = kg par tonne

Les débits horaires moyens d’émission massique de CO2, en kg/heure, doivent être calculés selon les équations 7.2 à 7.6, ou par la procédure de substitution de valeurs aux données manquantes mentionnée en section 3.4.3.

7.2 Systèmes de mesure du dioxyde de carbone humide

Lorsque la concentration et le débit de CO2 dans les gaz de cheminée sont mesurés à l’état humide, le débit horaire moyen d’émission massique de CO2 doit être calculé à l’aide de l’équation 7.2. 

Équation 7.2

DEh = 1,789 QhCO2,h

Où :

DEh = débit d’émission massique de CO2 par heure de la source de combustion, en kg/hr

1,789 = densité du CO2 en kg/Rm³

QH = débit volumétrique horaire moyen des gaz de cheminée en Rm³H/h

CO2H = concentration horaire moyenne de CO2 à l’état humide dans les gaz de cheminée, en pourcentage en volume

7.3 Systèmes de mesure du dioxyde de carbone sec

Lorsque la concentration de CO2 dans les gaz de cheminée est mesurée sur une base sèche et que le débit des gaz de cheminée est mesuré sur une base humide, le débit horaire moyen d’émission massique de CO2 doit être calculé à l’aide de l’équation 7.3.

DEh = 1,789 QHCO2,s(1 − H2O)

Équation 7.3

Où :

DEh = débit d’émission massique de CO2 par heure de la source de combustion, en kg/hr

1,789 = densité du CO2 en kg/Rm³

QH = débit volumétrique horaire moyen des gaz de cheminée en Rm³H/h

CO2,s = concentration horaire moyenne de CO2 dans les gaz de cheminée, en fraction du volume sec

H2O = teneur en humidité horaire moyenne des gaz de cheminée, en fraction du volume

7.4 Systèmes de mesure de l’oxygène humide

En ce qui concerne la combustion de combustibles de composition connue (tels que ceux référencés au tableau A-1 de l’Annexe A), sans ajout d’eau, de vapeur ou de CO2 provenant de la calcination, il est possible de calculer les concentrations de CO2 et de H2O des gaz d’échappement de la combustion en surveillant la concentration d’O2 de ces gaz. Dans une telle situation, les dispositions d’assurance qualité des sections 5 et 6 doivent être appliquées en ce qui concerne les gaz de référence O2, mais tous les VER requises devront être effectués sur la base du pourcentage de CO2 calculé.

Lorsque la concentration et le débit en O2 des gaz de cheminée sont mesurés sur une base humide, la concentration horaire moyenne de CO2 sur une base humide doit être calculée à l’aide de l’équation 7.4, puis le débit d’émission massique doit être calculé à l’aide de l’équation 7.2.

Équation 7.4

Équation 7.4 (voir description longue ci-dessous)

Où :

CO2H = concentration horaire moyenne de CO2, calculée pendant le fonctionnement de l’unité, en tant que fraction du volume humide 

Fc = rapport du volume de dioxyde de carbone produit par la combustion d’un combustible donné à la quantité de chaleur produite (Annexe A, équation A-13)

Fs = rapport du volume stœchiométrique de gaz sec produit par la combustion dans l’air d’un combustible donné à la quantité de chaleur produite (Annexe A, équation A-11)

H2O = teneur en humidité des gaz de cheminée, en fraction du volume

O2H = concentration horaire moyenne d’O2 pendant le fonctionnement de l’unité, en fraction du volume à l’état humide

Pour toute heure où l’équation 7.4 résulte en une moyenne négative de CO2, la moyenne de CO2 pour cette heure doit être enregistrée à une valeur de 0,0 % de CO2H. La teneur en humidité des gaz de cheminée peut être calculée à l’aide de l’équation B-5 et du tableau B-1 de l’Annexe B. D’autres systèmes de surveillance de l’humidité des gaz de cheminée peuvent être utilisés, à condition qu’ils soient en mesure de calculer, sur une base annuelle, le H2O des gaz de cheminée avec un pourcentage d’erreur inférieur à 2,0 %.

7.5 Systèmes de mesure de l’oxygène sec

En ce qui concerne la combustion de combustibles de composition connue (tels que ceux référencés au tableau A-1 de l’Annexe A), sans ajout d’eau ou de vapeur, ni libération de CO2 par calcination ou autres réactions secondaires majeures, il est possible de calculer les concentrations de CO2 sec des gaz d’échappement en surveillant le niveau d’O2 de ces gaz. Dans une telle situation, les dispositions d’assurance qualité des sections 5 et 6 doivent être appliquées en ce qui concerne les gaz de référence O2, mais tous les VER requises devront être effectués sur la base du pourcentage de CO2 calculé.

Lorsque la concentration d’O2 dans les gaz de cheminée est mesurée sur une base sèche, la concentration horaire moyenne de CO2 sec doit être calculée à l’aide de l’équation 7.5, puis le débit d’émission massique doit être calculé à l’aide de l’équation 7.3.

Équation 7.5

Équation 7.5 (voir description longue ci-dessous)

Où :

CO2s = concentration horaire moyenne de CO2 pendant le fonctionnement de l’unité, pourcentage en volume, base sèche

Fc = rapport du volume de CO2 produit par la combustion d’un combustible donné à la quantité de chaleur produite (Annexe A, équation A-13)

Fs = rapport du volume stœchiométrique de gaz sec produit par la combustion dans l’air d’un combustible donné à la quantité de chaleur produite (Annexe A, équation A-11)

O2,s = concentration horaire moyenne d’O2 pendant le fonctionnement de l’unité, pourcentage en volume, base sèche

Pour toute heure où l’équation 7.5 résulte en une valeur négative de CO2, la valeur de CO2 pour cette heure doit être enregistrée à une valeur de 0,0 % de CO2H.

Glossaire

Dans le présent document :

La « moyenne mobile sur 720 heures » désigne, pour chaque polluant, la moyenne des 720 heures précédentes de fonctionnement de la source d’émission. Les périodes d’arrêt du processus surveillé ne doivent pas être incluses dans le calcul des moyennes mobiles.

L’« exactitude » désigne le degré avec lequel les résultats d’un calcul ou les lectures d’un appareil de mesures s’approchent de la valeur réelle des quantités calculées ou mesurées, et sont exempts d’erreur.

Le terme « analyseur » s’entend du dispositif qui mesure la concentration de polluant ou de diluant dans le système d’évacuation d’une source d’émission.

L’« autorité de réglementation compétente » désigne tout gouvernement fédéral, provincial, territorial ou local disposant ou pouvant disposer d’un pouvoir de réglementation ou autre sur les émissions faisant l’objet d’une surveillance.

La « disponibilité » correspond au nombre d’heures de surveillance valides, divisé par le nombre d’heures pendant lesquelles les unités de combustion brûlent du combustible.

La « substitution » désigne le remplacement des données de surveillance sur une période non contrôlée au moyen d’une technique approuvée par une autorité de réglementation compétente.

L’expression « erreur systématique » désigne l’erreur systématique se traduisant par des mesures étant constamment inférieures ou supérieures à la valeur de référence. Il y a erreur systématique lorsque la différence entre les données du système de surveillance continue des émissions et celles de la méthode de référence est supérieure à l’erreur aléatoire.

L’expression « gaz d’étalonnage » désigne la concentration connue (1) d’un gaz dont la traçabilité peut être établie soit jusqu’à un matériau de référence standard, soit jusqu’au National Institute of Standards and Technology des États-Unis, (2) d’un gaz de référence certifié autorisé, ou (3) d’un gaz de catégorie « Protocol » de l’Environmental Protection Agency des États-Unis.

L’« étalonnage » correspond à la procédure consistant à tester un dispositif pour l’amener à une valeur souhaitée (comprise dans une tolérance spécifiée) pour une valeur d’entrée particulière (généralement la valeur de la norme de référence).

Le « contrôle de l’étalonnage » désigne la procédure consistant à tester un dispositif par rapport à une norme de référence connue, sans ajuster sa sortie.

La « dérive de l’étalonnage » désigne l’écart entre 1) les résultats d’un analyseur à un gaz de référence et la valeur connue de ce dernier, 2) la réponse d’un débitmètre à un signal de référence et la valeur connue de ce dernier.

La « période de mise en service » correspond à une période de rodage recommandée, au cours de laquelle un système de surveillance continue des émissions échantillonne et analyse les émissions de gaz de cheminée avant que l’ensemble d’essais d’homologation n’ait lieu.

Le « système de surveillance continue des émissions » désigne l’ensemble des équipements de prélèvement et de conditionnement des gaz d’échappement, de calcul des émissions et d’enregistrement des données.

Un « point de données » correspond à la sortie du signal provenant d’un analyseur ou d’un dispositif de surveillance, mesurée à une fréquence de balayage au moins aussi rapide que le temps de réponse de l’analyseur.

Une « dérive » correspond à un changement indésirable à la sortie du SSCE au cours d’une certaine période et qui n’est pas lié au signal d’entrée ou à des modifications de l’équipement.

Le « débitmètre » est le composant du système de surveillance continue des émissions permettant de mesurer la vitesse et la température réelles du débit d’émission de gaz.

L’expression « pleine échelle » signifie, dans le contexte du présent document, un sous-ensemble de la plage de mesure d’un analyseur tel que la plupart des mesures en fonctionnement normal de la source d’émission se situent entre 20 % et 80 % de cette échelle.

Une « unité de production » désigne un appareil de combustion alimenté par un combustible et utilisé pour la production d’électricité.

Le « taux d’apport de chaleur » désigne le produit de la valeur calorifique supérieure du combustible par le débit d’alimentation en combustible de l’appareil de combustion, mais n’inclut pas la chaleur amenée par l’air de combustion préchauffé, par des gaz de combustion recirculés ou par des gaz produits par d’autres sources.

Le « rejet des effets d’interférence » désigne la capacité d’un système de surveillance continue des émissions à mesurer une espèce gazeuse sans réagir, dans des limites définies, à d’autres gaz ou substances.

La « charge » correspond au taux de production ou de sortie d’une unité de traitement industriel (par exemple la production électrique d’un bloc d’alimentation ou la masse de vapeur d’une chaudière).

La « plage de mesure » désigne un intervalle de concentration nominal, pour lequel le fabricant précise la linéarité, la dérive et la sensibilité croisée de l’analyseur.

La « production nette d’énergie » désigne la production brute d’énergie moins la consommation en énergie nécessaire au fonctionnement des unités.

Les « oxydes d’azote » s’entendent du monoxyde d’azote (NO) et du dioxyde d’azote (NO2), collectivement appelés « dioxyde d’azote ».

La « charge normale » désigne, aux fins d’une VER, la plus fréquente des 3 plages de charge du dernier trimestre : a) inférieur à 30 %, b) entre 30 % et 60 %, ou c) supérieur à 60 %.

La « période d’essai démontrant que le SSCE est opérationnel  » désigne une période obligatoire de 168 heures suivant l’installation d’un nouveau système de surveillance continue des émissions, au cours de laquelle la plupart des essais portant sur les spécifications du rendement sont effectués.

Une « période de fonctionnement inacceptable » désigne une période pendant laquelle les résultats de l’analyseur, du débitmètre ou du système de collecte et de gestion des données ne représentent pas les émissions de la cheminée avec exactitude.

Une « unité répondant à une consommation de pointe » désigne une unité de combustion devant être exploitée au maximum pendant 1500 heures au cours d’une année civile.

Les « spécifications de rendement » sont des lignes directrices permettant de contrôler l’acceptabilité du SSCE au moment de son installation et lorsque cela est spécifié dans les règlements.

La « précision » désigne la mesure de l’intervalle des valeurs d’un ensemble de mesures répétées. Elle constitue une indication de la reproductibilité des observations.

Un « gaz de qualité protocole » est un mélange de gaz d’étalonnage préparé et analysé conformément Traceability Protocol for Assay and Certification of Gaseous Calibration Standards de l’EPA, mai 2012, EPA-600/R-12/531, lequel pourra être modifié de temps à autre.

Un « système de qualité » désigne un système structuré représentant les politiques, les objectifs, les principes, l’autorité organisationnelle, les responsabilités, la responsabilisation et le plan de mise en œuvre d’un organisme en vue d’assurer la qualité de ses processus de travail, de ses produits et services et de ses activités.

Une « plage » désigne l’écart mathématique entre les limites supérieure et inférieure d’un groupe de valeurs à l’intérieur duquel une quantité est mesurée, reçue ou transmise.

Les « données brutes » s’entendent de la valeur originale, non manipulée, obtenue d’un analyseur ou d’un appareil de mesure.

Les « méthodes de référence » désignent toute méthode d’ECCC applicable à la mesure du débit des gaz de cheminée, de la concentration des contaminants ou des diluants, telle que les méthodes A à F, ou celles d’une autorité de réglementation compétente, telles que les méthodes 2F, 2G, 2H, 3A, 6C et 7E de l’EPA des États-Unis.

L’« exactitude relative » désigne la différence moyenne en valeur absolue entre une série de mesures effectuées simultanément par un système de surveillance continue des émissions et par une méthode de référence appropriée, à laquelle s’ajoute le coefficient de confiance interne à 2,5 % d’erreur, divisée par la moyenne des mesures de la méthode de référence.

La « charge représentative » s’entend du niveau de fonctionnement normal de l’unité de combustion prévu pour les 6 prochains mois.

Les « conditions de référence » désignent celles à une pression de 101,325 kPa et à une température de 25 °C.

Les « unités de la norme » désignent toute limite d’émission applicable fixée par ECCC ou par une autorité de réglementation compétente.

Les « données valides » s’entendent de données de qualité connue et documentée satisfaisant, au minimum, aux exigences du présent document.

L’expression « heure valable » désigne une heure pendant laquelle l’unité de combustion brûle du combustible et pendant laquelle le système associé de surveillance continue des émissions génère au minimum l’équivalent de 30 minutes de données valides.

L’« air zéro » désigne un air très pur ou un gaz inerte, comme l’azote, présentant une concentration inférieure à 0,1 ppm v/v du gaz analysé, ou inférieure à 0,1 % de la valeur de l’échelle, selon la valeur la plus élevée. Il peut s’agir a) d’un mélange gazeux certifié par le fournisseur, b) d’air ambiant conditionné par un générateur d’air zéro homologué, ou c) d’air ambiant conditionné et purifié fourni par un système de conditionnement fournissant simultanément de l’air de dilution au SSCE.

Unités, abréviations et acronymes

Dans le présent document,

|e|
Écart en valeur absolue
moy
Moyenne
FCES
Facteur de correction de l’erreur systématique
BTU
Unité thermique britannique
SSCE
Système de surveillance continue des émissions
CFR
Code of Federal Regulations (des États-Unis)
cm
Centimètre
CO2
Dioxyde de carbone
Rm³S/GJ
Mètre cube de gaz sec aux conditions de référence, par gigajoule
Rm³S/MJ
Mètre cube de gaz sec aux conditions de référence, par mégajoule
ECCC
Environnement et Changement climatique Canada
EPA
Environmental Protection Agency des États-Unis
Facteurs F
Facteurs de combustion Fc, Fs, ou Fh
Fc
Rapport du volume de dioxyde de carbone produit par la combustion d’un combustible donné à la quantité de chaleur produite (Rm³/MJ)
Fs
Rapport du volume stœchiométrique de gaz sec produit par la combustion dans l’air d’un combustible donné à la quantité de chaleur produite (Rm³S/MJ)
PE
Pleine échelle
Fh
Rapport du volume stœchiométrique de gaz sec produit par la combustion à l’air sec d’un combustible donné et la quantité de chaleur produite (Rm³S/MJ)
g/GJ
Grammes par gigajoule
PCS
Pouvoir calorifique supérieur
GJ/h
Gigajoules par heure
GJ/MWh
Gigajoules par mégawattheure
H2O%
Teneur en humidité des gaz de cheminée (% v/v)
ISO
Organisation internationale de normalisation
°K
Degré Kelvin
kg/GJ
Kilogrammes par gigajoule
kg/h
Kilogrammes par heure
kg/MWh
Kilogrammes par mégawattheure
kg/Rm³
Kilogrammes par mètre cube de gaz aux conditions de référence
kJ/kg
Kilojoules par kilogramme
kPa
Kilopascal
DEL
Diodes électroluminescentes
m/s
Mètres par seconde
m³/GJ
Mètres cubes par gigajoule
m³/kg-mol
Mètres cubes par kilogramme-mole
m³/s
Mètres cubes par seconde
MJ/MWh
Mégajoules par mégawattheure
MJ/s
Mégajoules par seconde
MW
Mégawatt
MWh
Mégawattheure
ng/J
Nanogrammes par joule
NO
Monoxyde d’azote
NO2
Dioxyde d’azote
NOx
Oxydes nitriques (NO + NO2)
oC
Degré Celsius
FEO
Fabricant d’équipement d’origine
PPO
Période d’essai démontrant que le SSCE est opérationnel
ppm
Parties par million
Préf
Pression de référence d’ECCC, soit 101,325 kPa
AQ
Assurance de la qualité
CQ
Contrôle de la qualité
ER
Exactitude relative
VER
Vérification de l’exactitude relative
MR
Méthode de référence
Rm³/GJ
Mètre cube de gaz aux conditions de référence, par gigajoule
Rm³/h
Mètre cube de gaz aux conditions de référence, par heure
Rm³/MJ
Mètre cube de gaz aux conditions de référence, par mégajoule
Rm³/MWh
Mètre cube de gaz aux conditions de référence, par mégawattheure
SO2
Dioxyde de soufre
v/v
Base volume par volume
Rm³H/GJ
Mètre cube de gaz humide aux conditions de référence, par gigajoule
Rm³H/h
Mètre cube de gaz humide aux conditions de référence, par heure
Rm³H/MJ
Mètre cube de gaz humide aux conditions de référence, par mégajoule
Rm³H/MWh
Mètre cube de gaz humide aux conditions de référence, par mégawattheure

Bibliographie

Annexe A : Calcul des émissions par les facteurs F de combustion

A.1 Introduction

Les facteurs F de combustion sont utilisés pour calculer les débits d’émission de polluants, exprimés en unités de masse sur énergie, par exemple en ng/J.  Ils permettent aussi d’en arriver à un débit massique d’émissions réel (masse sur temps) si l’on connaît le flux calorifique à l’alimentation du procédé de combustion.

Le facteur Fc est le rapport entre le volume de dioxyde de carbone produit par la combustion d’un combustible donné et la quantité de chaleur qu’il produit. Le facteur Fs est le rapport entre le volume de gaz sec produit par la combustion stœchiométrique complète d’un combustible en présence d’air et la quantité de chaleur qu’il produit. Le facteur Fh est le rapport entre le volume de gaz humide produit par la combustion stœchiométrique complète d’un combustible en présence d’air sec et la quantité de chaleur qu’il produit.

Le facteur F à utiliser pour le calcul des émissions est déterminé en fonction du gaz diluant faisant l’objet de la surveillance. Les facteurs Fc devraient être utilisés avec les SSCE à analyseurs de CO2, et les facteurs Fc ou Fh devraient être utilisés avec les systèmes à analyseurs d’O2. Dans le cas des SSCE pourvus d’analyseurs d’O2 et de CO2, le facteur F à utiliser est celui qui donne les estimations les plus exactes du volume des gaz produits, compte tenu des concentrations prévues d’O2 et de CO2.

Il est à noter que les conditions de référence s’appliquant aux facteurs F d’ECCC sont 25 °C et 101,325 kPa. Les facteurs générés à d’autres conditions de référence doivent être ajustés à celles d’ECCC. Des facteurs F peuvent être élaborés pour d’autres combustibles à l’aide des équations A-11, équationA-12 et équationA-13, mais ils devront être autorisés par l’autorité de réglementation compétente avant leur utilisation dans le SSCE.

Tableau A-1 : Facteurs F pour certains combustibles
Carburant Type Fd (dSm³/GJ)* Fw (wSm³/GJ)* Fc (Sm³CO2/GJ)*
Solide anthracite 277 288 54,2
Solide houille bitumineuse - charbon bitumineux 267 286 49,2
Solide charbon subbitumineux 263 301 49,2
Solide lignite 273 310 53.0
Solide coke de pétrole 268   50,5
Solide carburant issu de pneus 280   49,1
Solide écorce de bois 268   50,2
Solide sidus de bois 269   52,1
Solide déchets solides municipaux 268   50,5
Pétrole, huile pétrole brut, pétrole résiduaire, huile distillée 255 289 39,3
Gaz gaz naturel 240 295 28,4
Gaz propane 238 281 32,5
Gaz butane 238 284 34,1

Les SSCE utilisant des équations reposant sur les facteurs F peuvent potentiellement produire des valeurs d’émission élevées erronées pendant les périodes de démarrage ou d’arrêt du processus, dans lesquelles le dénominateur d’une formule devient une valeur nulle ou proche de zéro (par exemple lorsque la concentration d’oxygène mesuré dans les gaz de cheminée est d’environ 20,9 %). Cela peut être évité en définissant une concentration minimum de dioxyde de carbone et une concentration maximum d’oxygène dans les gaz de cheminée. En ce qui concerne les chaudières, un minimum de 5,0 % de CO2 ou un maximum de 14,0 % d’O2 peut être substituée à la valeur mesurée du gaz diluant pour toute période de fonctionnement au cours de laquelle la concentration horaire moyenne de CO2 est inférieure à 5,0 % ou au cours de laquelle la concentration horaire moyenne d’O2 est supérieure à 14,0 %. En ce qui concerne les turbines fixes, une concentration minimum de 1,0 % de CO2 ou une concentration maximum de 19,0 % d’O2 peut être substitué à la concentration mesurée du gaz diluant pour toute période de fonctionnement au cours de laquelle la concentration horaire moyenne de CO2 est inférieure à 1,0 % ou au cours de laquelle la concentration horaire moyenne d’O2 est supérieure à 19,0 %. Les plafonds pour les concentrations de dilution extrêmes doivent être divulgués dans le PAQ.

A.2 Systèmes basés sur la mesure de l’oxygène au moyen du facteur Fs

Lorsque les mesures du SSCE sont effectuées à l’état sec pour les concentrations d’oxygène (%O2s) et de polluant (Cs), l’équation A-1 peut être utilisée pour calculer le débit d’émission du polluant, exprimé en kg/GJ.

Équation A-1

Équation A-1 (voir description longue ci-dessous)

Où :

Ex = débit d’émission du polluant x (kg/GJ)

Cxs = concentration à l’état sec du polluant x dans les gaz de cheminée (ppm, sec)

Fs = rapport du volume des gaz secs produits par la combustion stœchiométrique complète d’un combustible donné à la quantité de chaleur qu’il produit (Rm³S/GJ)

Kx = facteur de conversion des ppm en kg/Rm³ pour le polluant x(kg/Rm³/ppm)

20,9 = fraction volumétrique d’oxygène dans l’air ambiant

O2,s = concentration en pourcentage d’oxygène à l’état sec dans les gaz de cheminée (%, v/v)

Les valeurs de Kx pour le SO2, les NOx, le CO et le CO2 sont :

SO2
2,618 x 10-6 kg/Rm³/ppm
NOx (exprimés en NO2)
1,880 x 10-6 kg/Rm³/ppm
CO
1,145 x 10-6 kg/Rm³/ppm
CO2
1,789 x 10-6 kg/Rm³/ppm

Les valeurs de Kx pour d’autres gaz peuvent être calculées à l’aide de la formule suivante :

Équation A-2

Équation A-2 (voir description longue ci-dessous)

Où :

MMx = masse moléculaire du gaz x

tréf = température de référence d’ECCC (298,15 °K)

22,414 = volume molaire à 273,15 °K (m3/kg-mol)

A.3 Systèmes basés sur la mesure de l’oxygène au moyen du facteur Fh  

Ce facteur est utilisé dans les systèmes utilisant des analyseurs de gaz à l’état humide. Les facteurs Fh peuvent être utilisés lorsqu’il n’y a pas d’autre eau introduite dans le gaz en écoulement que celle produite par le processus de combustion.

Le débit d’émission, exprimé en kg/GJ, peut être calculé à l’aide de l’équation A-3. 

Équation A-3

Équation A-3 (voir description longue ci-dessous)

Où :

Ex = débit d’émission du polluant x (kg/GJ)

Cxh = concentration à l’état humide du polluant x (ppm)

Kx = facteur de conversion des ppm en kg/Rm³ (kg/Rm³/ppm)

Fh = rapport du volume des gaz humides produits par la combustion stœchiométrique du combustible en présence d’air à la quantité de chaleur qu’il produit (Rm³/GJ)

H2Oa = concentration de vapeur d’eau dans l’air de combustion (fraction du volume)

%O2h = concentration en oxygène à l’état humide dans les gaz en écoulement du processus de combustion (%, v/v)

Cette équation ne peut pas être utilisée pour les procédés où de l’eau est ajoutée au gaz de cheminée ou en est enlevée (elle n’est par exemple pas applicable aux SSCE installés en aval de laveurs de gaz).

La moyenne mensuelle la plus élevée de H2Oa à l’emplacement le plus proche, indiqué dans le tableau B-1, peut être utilisée pour estimer les valeurs pour l’ensemble de l’année civile.

Si l’on calcule la teneur en humidité des gaz de cheminée (H2Oc), alors le débit d’émission, exprimé en kg/GJ, peut être calculé à l’aide de l’équation A-4.

Équation A-4

Équation A-4 (voir description longue ci-dessous)

Où :

Ex = débit d’émission du polluant x (kg/GJ)

Cxh = concentration à l’état humide du polluant x (ppm)

Kx = facteur de conversion des ppm en kg/Rm³ (kg/Rm³/ppm)

Fsh = rapport du volume des gaz secs produits par la combustion stœchiométrique du combustible en présence d’air à la quantité de chaleur qu’il produit (Rm³/GJ))

concentration de vapeur d’eau dans les gaz de cheminée (décimale, v/v)

concentration en oxygène à l’état humide dans les gaz en écoulement du processus de combustion (%, v/v)

A.4 Systèmes de mesure selon des états mixtes

Lorsque la concentration d’un polluant est mesurée à l’état humide (Ch) et que la concentration d’O2 est mesurée à l’état sec (%O2s), alors l’équation A-5 peut être utilisée pour déterminer le débit d’émission :

Équation A-5

Équation A-1 (voir description longue ci-dessous)

Où :

Ex = débit d’émission du polluant x (kg/GJ)

Cxh = concentration à l’état humide du polluant x (ppm)

Kx = facteur de conversion des ppm en kg/Rm³ (kg/Rm³/ppm)

Fs = rapport du volume des gaz secs produits par la combustion stœchiométrique du combustible en présence d’air à la quantité de chaleur qu’il produit (Rm³/GJ)

H2Oc = concentration de vapeur d’eau dans l’air de combustion (décimale, v/v)

%O2h = concentration en oxygène à l’état sec dans les gaz en écoulement du processus de combustion (%, v/v)

Lorsque la concentration d’un polluant est mesurée à l’état sec (Cxs) et que la concentration d’O2 est mesurée à l’état humide (%O2h), alors l’équation A-6 peut être utilisée pour déterminer le débit d’émission :

Équation A-6

Équation A-6 (voir description longue ci-dessous)

Où :

Ex = débit d’émission du polluant x (kg/GJ)

Cxs = concentration à l’état sec du polluant x (ppm)

Kx = facteur de conversion des ppm en kg/Rm³ (kg/Rm³/ppm)

Fs = rapport du volume des gaz secs produits par la combustion stœchiométrique du combustible en présence d’air à la quantité de chaleur qu’il produit (Rm³/GJ)

%O2h = concentration en oxygène à l’état humide dans les gaz de cheminée (%, v/v)

H2Ohc = concentration de vapeur d’eau dans les gaz de cheminée (fraction du volume)

A.5 Systèmes basés sur la mesure du dioxyde de carbone au moyen du facteur Fc

Si le dioxyde de carbone est choisi comme gaz diluant, le facteur F basé sur le dioxyde de carbone (Fc) doit être utilisé pour déterminer le débit d’émission du polluant. Le facteur Fc peut être appliqué à un SSCE mesurant à l’état sec ou humide, à condition que les gaz polluants et le CO2 soient mesurés sur la même base. La méthode de calcul à l’état humide peut être appliquée aux SSCE fonctionnant à l’état humide, qu’ils soient de type in situ, à dilution ou du type qui amène l’échantillon à distance pour l’analyser directement à l’état humide.

Lorsque la concentration d’un polluant est mesurée à l’état humide (Ch) et que la concentration de CO2 est mesurée à l’état sec, alors le débit d’émission pour les mesures à l’état sec peut être calculé à l’aide de l’équation A-7 :

Équation A-7

Équation A-7 (voir description longue ci-dessous)

Où :

Ex = débit d’émission du polluant x (kg/GJ)

Kx = facteur de conversion des ppm en kg/Rm³ (kg/Rm³/ppm)

Cxs = concentration à l’état sec du polluant x (ppm)

Fs = rapport du volume des gaz secs produits par la combustion stœchiométrique du combustible en présence d’air à la quantité de chaleur qu’il produit (Rm³/GJ)

%CO2s = concentration de CO2 à l’état sec (%, v/v)

Le débit d’émission pour les mesures à l’état humide peut être calculé à l’aide de l’équation A-8 : 

Équation A-8

Équation A-8 (voir description longue ci-dessous)

Où :

Ex = débit d’émission du polluant x (kg/GJ)

Cxh = concentration à l’état humide du polluant x (ppm)

Kx = facteur de conversion des ppm en kg/Rm³ (kg/Rm³/ppm)

Fc = rapport du volume des gaz secs produits par la combustion stœchiométrique du combustible en présence d’air à la quantité de chaleur qu’il produit (Rm³/GJ)

%CO2h = concentration de CO2 à l’état humide (%, v/v)

Lorsque la concentration d’un polluant est mesurée à l’état humide (Ch) et que la concentration de dioxyde de carbone est mesurée à l’état sec (%CO2s), alors l’équation A-9 peut être utilisée pour déterminer le débit d’émission.

Équation A-9

Équation A-9 (voir description longue ci-dessous)

Où :

Ex = débit d’émission du polluant x (kg/GJ)

Cxh = concentration à l’état humide du polluant x (ppm)

Kx = facteur de conversion des ppm en kg/Rm³ (kg/Rm³/ppm)

Fc = rapport du volume de dioxyde de carbone produit par la combustion d’un combustible donné à la quantité de chaleur produite (Rm³/GJ)

H2Oc = concentration de vapeur d’eau dans les gaz de cheminée (décimale, v/v)

%CO2s = concentration de CO2 à l’état sec (%, v/v)

Lorsque la concentration d’un polluant est mesurée à l’état sec (Cs) et que la concentration de CO2 est mesurée à l’état humide (%CO2h), alors l’équation A-10 peut être utilisée pour déterminer le débit d’émission.

Équation A-10

Équation A-10 (voir description longue ci-dessous)

Où :

Ex = débit d’émission du polluant x (kg/GJ)

Cxs = concentration à l’état sec du polluant x (ppm, v/v)

Kx = facteur de conversion des ppm en kg/Rm³ (kg/Rm³/ppm)

Fc = rapport du volume de dioxyde de carbone produit par la combustion d’un combustible donné à la quantité de chaleur produite (Rm³/GJ)

H2Oc = concentration de vapeur d’eau dans les gaz de cheminée (décimale, v/v)

%CO2h = concentration de CO2 à l’état humide (%, v/v)

A.6 Calcul des facteurs F adaptés

En ce qui concerne les combustibles dont la composition diffère de façon appréciable des valeurs habituelles ou ceux non mentionnés dans le tableau A-1, il est possible de calculer des facteurs F à partir des résultats d’une analyse élémentaire et du pouvoir calorifique supérieur (PCS) des combustibles tels qu’ils sont présentés au brûleur. Ces divers facteurs F peuvent être calculés à l’aide des équations A-11 à A-13.

Équation A-11

Équation A-11 (voir description longue ci-dessous)

Équation A-12

Équation A-12 (voir description longue ci-dessous)

Équation A-13

Équation A-13 (voir description longue ci-dessous)

Où :

Fs,Fh,Fc = volumes des produits de combustion sous forme des éléments par unité de pouvoir calorifique (m³/GJ), à 25 °C et 101,325 kPa

%H, %C, %S, %N, %O, %H2O = respectivement, concentrations d’hydrogène, de carbone, de soufre, d’azote, d’oxygène et d’eau déterminées par analyse élémentaire du combustible (pourcentage massique)

PCS = pouvoir calorifique supérieur du combustible brut (kJ/kg)

104 = facteur de conversion (kJ/GJ/100)

Khs = 22,95 Rm³/kg, volume de gaz secs produits par la combustion stœchiométrique de l’hydrogène présent dans le combustible

Kc = 9,74 Rm³/kg, volume de gaz secs produits par la combustion stœchiométrique du carbone présent dans le combustible

Ks = 3,65 Rm³/kg, volume de gaz secs produits par la combustion stœchiométrique du soufre présent dans le combustible

Kn = 0,87 Rm³/kg, volume de gaz secs produits par la combustion stœchiométrique de l’azote présent dans le combustible

Ko = -2,89 Rm³/kg, volume de gaz secs de la combustion stœchiométrique qui n’est pas produit à cause de l’oxygène présent dans le combustible

Khh = 35,08 Rm³/kg, volume de gaz humides produits par la combustion stœchiométrique de l’hydrogène présent dans le combustible

Kh = 1,36 Rm³/kg, volume de la vapeur d’eau produite par l’eau présente dans le combustible

Kcc = 2,04 Rm³/kg, volume de dioxyde de carbone produit par la combustion complète du combustible

Annexe B : Détermination des débits massiques d’émission

B.1 Introduction

Le débit d’émission d’un polluant, sous la forme du rapport masse par unité de temps, peut être déterminé à l’aide de l’une des 2 méthodes décrites dans la présente annexe :

B.2 Flux d’énergie à l’alimentation via la mesure des débits de combustible

Le calcul du débit d’émission massique d’un composé est donné comme exemple dans l’équation B-1, qui s’applique à la mesure du polluant à partir d’un système mesurant aussi la concentration d’oxygène à l’état sec :

Équation B-1

Équation B-1 (voir description longue ci-dessous)

Où :

DEx = débit d’émission du polluant x (kg/h)

FCA = flux calorifique supérieur à l’alimentation (GJ/h)

Cx,s = concentration horaire moyenne à l’état sec du polluant x dans les gaz d’échappement (ppm, v/v)

Fs = rapport du volume des gaz secs produits par la combustion stœchiométrique du combustible en présence d’air à la quantité de chaleur qu’il produit (Rm³/GJ)

Kx = facteur de conversion de la concentration du polluant x, des ppm en kg/Rm³

%O2s = concentration horaire moyenne en O2 à l’état sec dans les gaz d’échappement (pourcentage, v/v)

Si l’on fait exception du facteur supplémentaire FCA, qui sert à convertir le rapport masse sur énergie en unités de masse sur temps, cette équation est identique à l’équation A-1 de l’Annexe A Il faut donc connaître le flux calorifique à l’alimentation exact pour calculer le débit d’émission massique.

L’énergie fournie au procédé de combustion peut être déterminée en mesurant le débit massique du combustible et son pouvoir calorifique supérieur (PCS). Le SCGD doit être capable d’accepter le signal du débitmètre de combustible et de calculer le flux calorifique dans les unités de l’équation B-1.

B.2.1 Détermination du flux calorifique à l’alimentation pour les combustibles gazeux

Le volume standard de combustible gazeux consommé doit être mesuré et enregistré par le SCGD, et une moyenne horaire doit être calculée. Le débitmètre de combustible doit être avoir une exactitude de 2,0 %, tel qu’il a été déterminé par le fabricant du débitmètre ou par l’utilisateur du système. Le débitmètre doit être étalonné à la fréquence indiquée par son fabricant afin de maintenir le respect des spécifications d’exactitude. Le PCS volumétrique (par exemple, BTU/Pi³) du combustible doit être obtenu par son fournisseur de manière mensuelle.

Le flux calorifique horaire moyen à l’alimentation de l’unité de combustion est déterminé en multipliant le débit volume horaire moyen standard de gaz par le PCS volumétrique indiqué par le fournisseur de combustible.

Le débit d’émission massique du polluant est déterminé en intégrant à l’équation B-1 le flux calorifique horaire moyen à l’alimentation de l’appareil de combustion. Afin de calculer les débits massiques d’émission de systèmes utilisant des analyseurs de gaz à l’état humide ou utilisant le CO2 comme gaz diluant, il faut utiliser les équations de l’Annexe A et les modifier de façon à y intégrer le flux calorifique (FCA) horaire.

B.2.2 Détermination du flux calorifique à l’alimentation pour les combustibles liquides

Le débit de pétrole consommé pendant le processus de combustion doit être mesuré et enregistré une fois par heure. Le débit de combustible est mesuré à l’aide d’un débitmètre inséré dans la tuyauterie, et ses données sont automatiquement enregistrées par le SCGD. Le combustible revenant du processus doit être mesuré par un débitmètre similaire et ses données enregistrées par le SCGD, qui devrait être en mesure de calculer le débit net de combustible.

Chaque débitmètre de combustible doit être conforme à une spécification d’exactitude de 2,0 %, telle que déterminée par le fabricant ou l’utilisateur du SSCE. Tous les débitmètres doivent être réétalonnés au moins une fois par an, ou plus fréquemment si cela est indiqué par le fabricant, pour assurer le respect de la spécification d’exactitude formulée précédemment.

Le combustible liquide doit être échantillonné tel qu’il se présente au brûleur et analysé pour en déterminer le pouvoir calorifique supérieur (PCS). Un échantillonnage par prélèvement proportionnel au débit ou par prélèvement à la goutte en continu doit être effectué lorsque l’unité consomme du pétrole. Les échantillons prélevés chaque heure doivent être réunis en un échantillon composé qui est ensuite analysé pour en déterminer le pouvoir calorifique supérieur et la densité, si nécessaire. Les procédures utilisées pour l’échantillonnage et l’analyse du combustible doivent être incluses dans le plan d’AQ, en consultation avec l’autorité de réglementation compétente.

Le débit d’émission massique du polluant est déterminé en intégrant à l’équation B-1 le flux calorifique horaire à l’alimentation de l’appareil de combustion. Afin de calculer les débits massiques d’émission de systèmes utilisant des analyseurs de gaz à l’état humide ou utilisant le CO2 comme gaz diluant, il faut utiliser les équations de l’Annexe A et les modifier de façon à y intégrer le flux calorifique (FCA) horaire.

B.3 Détermination au moyen de débitmètres de gaz de cheminée en temps réel

Le débit massique d’émission des polluants cibles peut être déterminé à partir de leurs concentrations et du débit volumétrique des gaz de cheminée. Il existe plusieurs techniques pour mesurer le débit, telles que les tubes de Pitot ou les compteurs à ultrasons. Tout système de surveillance du débit des gaz conforme aux spécifications et homologué est acceptable et peut être utilisé dans le SSCE.

Les procédures de calcul du débit massique horaire des émissions sont les suivantes. Le débit d’échappement est principalement mesuré à l’état humide, puis ajusté aux conditions de référence par des mesures de température et de pression trouvées à l’aide de l’équation B-2.

Équation B-2

Équation B-2 (voir description longue ci-dessous)

Où :

Qtpr = débit volumétrique des gaz de cheminée à température et pression de référence, Rm³H/h

Qr = débit volumétrique des gaz de cheminée à la température et à la pression réelles, Rm³H/h

Tréf = température de référence d’ECCC, K = 273,15 + 25 °C

Tc = température des gaz de cheminée au point de surveillance du débit, K = 273,15 + °C

Pc = pression des gaz de cheminée en valeur absolue (pression barométrique du site + pression statique des gaz de cheminée), en kPa

Préf = pression de référence d’ECCC, 101,325 kPa

Lorsque les concentrations de polluants sont mesurées à l’état humide, le débit d’émission horaire pendant le fonctionnement de la source est calculé à l’aide de l’équation B-3.

Équation B-3

Équation B-3 (voir description longue ci-dessous)

Où :

DEx = débit d’émission du polluant x (kg/h)

Qh = débit volumétrique des gaz de cheminée à l’état humide (Rm³H/h)

Cx,h = concentration à l’état humide du polluant x (ppm, v/v)

Kx = facteur de conversion de la concentration du polluant x, des ppm en kg/Rm³

Lorsque les concentrations de polluants sont mesurées à l’état sec (par exemple, SSCE extractif avec prélèvement par condensation ou méthode équivalente), le débit d’émission horaire pendant le fonctionnement de la source est calculé à l’aide de l’équation B-4.

Équation B-4

Équation B-4 (voir description longue ci-dessous)

Où :

DEx = débit d’émission du polluant x (kg/h)

QH = débit volumétrique des gaz de cheminée à l’état humide (Rm³H/h)

Cx,s = concentration à l’état sec du polluant x (ppm, v/v)

Kx = facteur de conversion de la concentration du polluant x, des ppm en kg/Rm³

H2Oc = concentration de vapeur d’eau dans les gaz de cheminée (décimale, v/v)

La surveillance du débit massique d’émission à l’aide de l’équation B-3 exige l’installation, l’utilisation et l’entretien d’un système de surveillance continue de l’humidité des gaz de cheminée pour la mesure et la modification des concentrations de polluants à l’état sec. Ce système de surveillance doit être assujetti à un programme d’assurance de la qualité. Les systèmes suivants sont acceptables :

Si le SSCE comprend un analyseur d’O2 à l’état humide et un analyseur d’O2 à l’état sec convenablement installés, alors la teneur en humidité des gaz de cheminée peut être calculée à l’aide de l’équation B-5.

Équation B-5

Équation B-5 (voir description longue ci-dessous)

Où :

H2Oc = teneur en humidité horaire moyenne des gaz de cheminée (pourcentage de H2O)

O2h = concentration horaire moyenne d’O2 à l’état humide (pourcentage d’O2)

O2s = concentration horaire moyenne d’O2 à l’état sec (pourcentage d’O2)

En ce qui concerne la combustion de combustibles de composition connue, sans ajout d’eau ou de vapeur, il est possible d’estimer l’humidité des gaz de cheminée en surveillant la concentration d’O2 à l’état humide dans les gaz de cheminée et l’humidité de l’air de combustion. Pour ce faire, on utilise l’équation B-6 (pour une combustion dans de l’air sec), à laquelle on ajoute la teneur en humidité de l’air de combustion (de manière similaire à la méthode 4, Section 12.2.5, de l’EPA).

Équation B-6

Équation B-6 (voir description longue ci-dessous)

Où :

%H2Oc = teneur en humidité des gaz de cheminée (%, v/v)

Fh = rapport entre le volume de gaz humide résultant de la combustion stœchiométrique de combustibles atmosphériques et la quantité de chaleur produite (DSm³/GJ).

Fs = rapport du volume des gaz secs produits par la combustion stœchiométrique du combustible en présence d’air à la quantité de chaleur qu’il produit (Rm³/GJ)

O2h = concentration d’O2 à l’état humide dans les gaz de cheminée (décimale, v/v)

La figure B-1 résulte de l’application de l’équation B-6 aux facteurs Fs et Fh pour 3 combustibles courants, mentionnés dans le tableau A-1.

Figure B-1 : H2O dans les gaz d’échappement lors de la combustion à l’air sec

Figure B-1 (voir description longue ci-dessous)
Description longue pour la figure B-1

Ce graphique montre la relation entre O2 et H2O dans les gaz d’échappement lors de la combustion à l’air sec de divers combustibles (gaz naturel, pétrole, charbon).

L’estimation de la teneur en humidité au moyen de l’équation B-6 nécessite qu’un seul analyseur d’oxygène soit installé, contrairement à l’équation B-5, qui exige 2 analyseurs. Cependant, un changement de combustible peut nécessiter l’utilisation d’une équation différente. Si la source d’émission fonctionne avec le même combustible et le même niveau d’excès d’air de combustion tout au long de l’année, il est alors acceptable de mesurer l’humidité des gaz de cheminée pendant la VER et, en cas de réussite, d’appliquer le même facteur d’humidité jusqu’à la prochaine VER. Si l’humidité du combustible varie, ou si l’excès d’air varie en fonction des niveaux de charge (par exemple dans le cas de turbines à gaz), il est alors recommandé de surveiller la teneur en humidité des gaz de cheminée à l’aide des équations B-5 ou équationB-6.

D’autres systèmes de surveillance de l’humidité des gaz de cheminée peuvent être utilisés avec l’équation B-4, s’il est démontré que le système calcule, sur une base annuelle, le H2O des gaz de cheminée avec un taux d’erreur inférieur à 2,0 %. Les activités d’AQ particulières à ce système de surveillance de l’humidité doivent être décrites dans le PAQ.

En moyenne sur l’année, l’ajustement de l’humidité de l’air ambiant est plutôt faible (environ 1 % v/v H2O), compte tenu des faibles températures du climat canadien. Le tableau B-1 présente les teneurs en humidité mensuelles moyennes entre 1981 et 2010 dans les capitales provinciales et territoriales, calculées à partir du rapport entre la pression partielle de H2O et la pression atmosphérique. Utiliser la teneur en humidité historique de l’air ambiant du site (moyenne mensuelle ou annuelle) est une méthode adéquate pour l’ajouter à l’humidité de la combustion calculée à l’aide de la figure B-1.

Tableau B-1 : Teneur en humidité moyenne mensuelle de l’air dans les capitales provinciales canadiennes
Emplacement janv fév mars avr mai juin juil août sept oct nov déc Moy. ETR
Calgary 0,34 % 0,34 % 0,45 % 0,56 % 0,79 % 1,12 % 1,35 % 1,23 % 0,90 % 0,56 % 0,45 % 0,34 % 0,67 % 54,00 %
Vancouver 0,69 % 0,69 % 0,79 % 0,89 % 1,08 % 1,28 % 1,47 % 1,48 % 1,28 % 1,08 % 0,79 % 0,69 % 0,98 % 31,00 %
Winnipeg 0,20 % 0,20 % 0,40 % 0,61 % 0,91 % 1,42 % 1,73 % 1,52 % 1,12 % 0,71 % 0,41 % 0,20 % 0,81 % 68,00 %
Fredericton 0,30 % 0,30 % 0,40 % 0,59 % 0,89 % 1,29 % 1,68 % 1,58 % 1,28 % 0,79 % 0,59 % 0,40 % 0,79 % 63,00 %
St. John's 0,40 % 0,40 % 0,50 % 0,60 % 0,80 % 1,10 % 1,40 % 1,50 % 1,20 % 0,90 % 0,70 % 0,50 % 0,80 % 48,00 %
Yellowknife 0,10 % 0,10 % 0,10 % 0,30 % 0,50 % 0,81 % 1,11 % 1,11 % 0,81 % 0,51 % 0,20 % 0,10 % 0,51 % 78,00 %
Halifax 0,40 % 0,40 % 0,50 % 0,60 % 0,90 % 1,31 % 1,60 % 1,70 % 1,40 % 1,00 % 0,70 % 0,50 % 0,90 % 53,00 %
Iqaluit 0,10 % 0,10 % 0,10 % 0,20 % 0,40 % 0,60 % 0,80 % 0,80 % 0,60 % 0,40 % 0,20 % 0,10 % 0,40 % 69,00 %
Toronto 0,40 % 0,40 % 0,50 % 0,70 % 1,01 % 1,51 % 1,71 % 1,71 % 1,40 % 0,90 % 0,70 % 0,50 % 0,90 % 56,00 %
Charlottetown 0,30 % 0,30 % 0,40 % 0,60 % 0,89 % 1,29 % 1,69 % 1,69 % 1,29 % 0,89 % 0,69 % 0,40 % 0,89 % 57,00 %
Quebec City 0,20 % 0,30 % 0,40 % 0,50 % 0,90 % 1,29 % 1,69 % 1,59 % 1,19 % 0,79 % 0,50 % 0,30 % 0,80 % 66,00 %
Regina 0,21 % 0,32 % 0,42 % 0,53 % 0,85 % 1,27 % 1,48 % 1,37 % 0,95 % 0,63 % 0,42 % 0,21 % 0,74 % 62,00 %
Whitehorse 0,22 % 0,22 % 0,32 % 0,43 % 0,54 % 0,86 % 1,07 % 0,97 % 0,75 % 0,54 % 0,32 % 0,22 % 0,54 % 57,00 %

Source : ECCC - Normales climatiques canadiennes de 1984 à 2010

Lorsqu’un SSCE muni d’un dispositif de surveillance des gaz de cheminée est installé en aval d’un dispositif de contrôle de la pollution, réduisant la température des gaz de cheminée de sorte que les gaz de sortie sont saturés d’eau, alors la teneur en humidité des gaz de cheminée doit être déterminée à partir de leur température à l’aide des équations B-7 et équationB-8.

Équation B-7

Équation B-7 (voir description longue ci-dessous)

Où :

%H2O = teneur en humidité horaire moyenne des gaz de cheminée pendant le fonctionnement de l’unité de combustion (en pour cent par volume)

PH2O = pression horaire moyenne partielle d’eau dans les gaz de cheminée, calculée à l’aide de l’équation B-8, en mmHg

Pc = pression horaire moyenne des gaz de cheminée en valeur absolue, en mmHg.

Équation B-8

Équation B-8 (voir description longue ci-dessous)

Où :

PH2O = pression horaire moyenne partielle d’eau dans les gaz de cheminée, calculée à l’aide de l’équation B-8, en mmHg

A = constante = 8,0886767

B = constante = 1739,351

C = constante = 234,1

Tc = température horaire moyenne des gaz de cheminée, en °C

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