Méthode de référence : mesure des émissions de matières particulaires fines à partir de sources fixes : methode G


1. Applicabilité

On utilise la présente méthode pour mesurer la concentration massique et l'émission ou le rejet massique de MP2,5 aérodynamiques filtrables et de matières particulaires (MP) filtrables par des flux gazeux fermés et des sources fixes. La matière particulaire filtrable est considérée comme équivalente à la matière particulaire de la méthode E, rapport SPE 1/RM/8.

La mise en place directe des procédures indiquées dans la présente méthode peut être limitée par une ou plusieurs des conditions suivantes :

  • des emplacements d'échantillonnage à moins de deux diamètres de cheminée en aval ou à moins d'un demi-diamètre de cheminée en amont d'une perturbation du débit;
  • des conduits dont la superficie de la section transversale est inférieure à 0,071  (113 po²) ou des conduits dont le diamètre est inférieur à 0,3 m (12 po);
  • des flux gazeux sursaturés qui entraînent des gouttelettes d'eau;
  • des flux gazeux dont la vélocité est inférieure à 3 m/s (10 pi/s) ou supérieure à 30 m/s (100 pi/s);
  • des températures de gaz de cheminée supérieures à 260 °C (500 °F), étant donné qu'elles peuvent endommager le cyclone des MP2,5;
  • des flux gazeux inflammables ou explosifs, ou qui contiennent des composants corrosifs ou instables;
  • des sources dont la concentration en particules est si élevée qu'elle peut perturber la séparation des MP2,5;
  • des débits cycloniques dans le flux gazeux;
  • des fluctuations rapides de la vélocité, de l'humidité, de la concentration en particules, ou de la température du flux gazeux en raison de variations incontrôlables du procédé.

Pour évaluer la conformité, les modifications possibles pour permettre l'échantillonnage des sources qui présentent ces caractéristiques doivent être approuvées par écrit par Environnement Canada.

2. Principe

Les matières particulaires sont retirées à un taux presque constant, mais de façon isocinétique, à partir de points de section prédéterminés dans un flux gazeux fermé. Les MP2,5 filtrables sont séparées à l'aide d'un cyclone dans la cheminée, et déposées dans la sonde et sur un filtre chauffé à l'extérieur de la cheminée maintenu à une température de 120 ± 14 °C (248 ± 25 °F) ou à la température nécessaire pour prévenir le colmatage du filtre en raison de la condensation. Les MP2,5 filtrables et les matières particulaires filtrables sont déterminées par gravimétrie après le retrait de l'eau non liée. La détermination simultanée du taux d'humidité, de la vélocité, de la température et de la masse moléculaire du flux gazeux permettent de calculer la concentration et le taux d'émission des MP2,5. La présente méthode est utilisée de concert avec les méthodes du rapport SPE 1/RM/8 de décembre 1993, « Standard Reference Method for Source Testing: Measurement of Releases of Particulate from Stationary Sources. »

L'échantillonnage isocinétique signifie que la vélocité du gaz qui entre dans la buse d'échantillonnage est la même que celle du flux gazeux non perturbé au point d'échantillonnage.

Trois analyses valides sont exigées pour la détermination des MP2,5 et des matières particulaires. Chaque analyse doit avoir une durée d'au moins deux heures et récupérer au moins 1,5  (53 pi³) de gaz de cheminée sur une base sèche dans les conditions de référence.

3. Appareils

3.1 Prélèvement d'échantillons

Le prélèvement d'échantillons nécessite les éléments suivants :

Cyclone des MP2,5. Cyclone de MP2,5 en acier inoxydable (316 ou l'équivalent) ou recouvert de Téflon qui respecte les spécifications dimensionnelles de la figure G-1 à ± 0,02 cm (± 0,01 po). Les joints toriques en fluoropolymères utilisés dans le cyclone ont une limite de température d'environ 205 °C (400 °F). Il faut utiliser des joints d'étanchéité en acier inoxydable pour les températures entre 205 et 260 °C (de 400 à 500 °F). Pour les températures supérieures à 260 °C (500 °F), il faut communiquer avec Environnement Canada.

Buses. Ensemble de buses droites en acier inoxydable (316 ou l'équivalent) à bords tranchants et à pointe effilée comme le montrent les figures G-2 et figureG-3. Les buses peuvent être recouvertes de Téflon.

Figure G-1 Dimensions internes du cyclone

Figure G-1  Dimensions internes du cyclone (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de la Figure G-1

La figure G-1 indique les dimensions d'un cyclone ajusté à l'avant de la sonde de prélèvement pour retenir les matières particulaires supérieures à 2,5 microns. Le cyclone est constitué d'un corps conique, d'une entrée de gaz tangentielle filetée, d'un raccord fileté vers la sonde de prélèvement, et d'un récipient de collecte fileté pour les grosses matières particulaires. Une fois le cyclone assemblé, son axe coïncide avec celui de la sonde.

 

Figure G-1 Dimensions internes du cyclone
Cyclone IV (2,5 micromètres) Din D De B H h Z S Hcup Dcup
micromètre 0,51 2,54 0,59 1,09 2,68 1,03 1,65 0,58 2,22 2,62

Figure G-2 Modèle de buse pour un cyclone de MP2,5 (Grande vélocité du gaz de cheminée)

Figure G-2 Modèle de buse pour un cyclone de MP2,5 (Grande vélocité du gaz de cheminée) (Voir description longue ci-dessous.)

Description longue de la Figure G-2

La figure G-2 indique les dimensions de six buses interchangeables pour de grandes vélocités du gaz de cheminée. Dans ces buses, le diamètre intérieur du bord d'attaque va de 3,175 à 5,080 mm, tandis que le diamètre interne de l'orifice tourné vers le cyclone est de 5,080 mm. La longueur de l'ensemble de ces buses est de 36,830 mm. La transition conique entre le plus petit diamètre du bord d'attaque et le diamètre commun d'entrée du cyclone est comprise entre 3 et 0 degrés.

 

Figure G-2 Modèle de buse pour un cyclone de MP 2,5 (Grande vélocité du gaz de cheminée)
Buse
Diamètre, d
Angle interne du cône,
θ (degrés)
Longueur de l'orifice
d'entrée droit, l (mm)
Longueur totale,
L (mm)
3,175 3  ≤ 1,27 36,830 ± 1,27 3,505 2 ≤ 1,27 36,830 ± 1,27 3,962 1 ≤ 1,27 36,830 ± 1,27 4,369 1 ≤ 1,27 36,830 ± 1,27 4,775 1 ≤ 1,27 36,830 ± 1,27 5,080 0 ≤ 1,27 36,830 ± 1,27

Figure G-3 Modèle de buse pour un cyclone de MP2,5 (Faible vélocité du gaz de cheminée)

Figure G-3 Modèle de buse pour un cyclone de MP2,5 (Faible vélocité du gaz de cheminée)(Voir description longue ci-dessous.)

Description longue de la Figure G-3

La figure G-3 indique les dimensions de six buses interchangeables pour de faibles vélocités du gaz de cheminée. Dans ces buses, le diamètre intérieur du bord d'attaque va de 5,486 à 8,128 mm, tandis que le diamètre interne de l'orifice tourné vers le cyclone est de 5,080 mm. La longueur de ces buses varie de 21,412 à 36,525 mm. Une transition conique de 5 degrés joint le diamètre de bord le plus grand au diamètre commun d'entrée du cyclone.

 

Figure G-3 Modèle de buse pour un cyclone de MP 2,5 (Faible vélocité du gaz de cheminée)
Diamètre de la buse,
d (mm)
Longueur de l'orifice d'entrée droit, l (mm) Longueur totale, L (mm)
5,486 2,362 21,412 5,944 4,928 23,978 6,426 7,722 26,772 6,960 10,719 29,769 7,518 13,945 32,995 8,128 17,475 36,525

La figure G-4 présente un exemple d'assemblage d'un cyclone de MP2,5 et de buse. Cet assemblage passe à travers un port standard de 102 mm (4 po).

Figure G-4 Assemblage d'un cyclone de MP2,5

Figure G-4 Assemblage d'un cyclone de MP2,5(Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de la figure G-4

La figure G-4 est une représentation schématique du cyclone de MP2,5. Il est à noter que le récipient de collecte des grosses matières particulaires est à la pointe de la sonde, alors que l'extrémité opposée du cyclone est reliée à la sonde.

 

Sonde. Revêtement en borosilicate ou en verre de quartz. Lorsque des limitations de longueur ou de résistance excluent l'utilisation d'un revêtement en verre, il est possible d'utiliser un tube sans soudure fait d'une matière inerte et résistante à la corrosion comme l'acier inoxydable 316, l'Incoloy 825 ou le Téflon. Le revêtement est enfermé dans un tube d'acier inoxydable dont le diamètre extérieur est de 2,5 cm (1,0 po) et dans un système de chauffage qui indique la température et qui peut maintenir la température du gaz de sortie à 120 ± 14 °C (248 ± 25 °F), ou à la température nécessaire pour prévenir la condensation.

Tube de Pitot. Un tube de Pitot de type S (Stausscheibe) est attaché à la sonde. Les ouvertures de devant du tube de Pitot et de la buse du cyclone doivent être parallèles. Le tube de Pitot doit être à une distance d'au moins 2,5 cm (1,0 po) du cyclone de MP2,5 et du capteur de température. L'assemblage de la sonde doit être calibré selon les procédures indiquées dans la méthode de référence SPE 1/RM/8, méthode F. La calibration doit être effectuée avec l'assemblage d'échantillonnage complet (cyclone, tube de Pitot et thermocouple).

Capteur de température de la cheminée.Thermocouple calibré ou autre capteur de température adéquat capable de mesurer la température de la cheminée à une précision de 1,5 % de la température minimale absolue de la cheminée. Le capteur doit être à une distance d'au moins 2,5 cm (1,0 po) du cyclone de MP2,5 et du tube de Pitot.

Porte-filtre primaire. Porte-filtre en borosilicate muni d'un support de filtre inerte (verre fritté, planche de Téflon, grillage perforé en acier inoxydable ou planche perforée) avec des surfaces d'étanchéité souples pour prévenir les fuites de gaz dans le filtre ou autour du filtre. On recommande un support de filtre en Téflon ainsi que des joints toriques en fluoropolymères. Le filtre ne doit pas être pincé entre le joint torique et le support du filtre.

Le porte-filtre primaire se situe à l'intérieur du compartiment du filtre.

Système de chauffage du compartiment du filtre. Système de chauffage capable de maintenir la température du compartiment du filtre à 120 ± 14 °C (248 ± 25 °F) ou à une température plus élevée si nécessaire à la prévention du colmatage du filtre en raison de la condensation. Pour mesurer la température du compartiment à une précision de 3 °C (5 °F), un thermocouple ou autre capteur de température est également nécessaire.

Impacteurs. Quatre impacteurs Greenburg-Smith sont connectés en série. Les premier, troisième et quatrième impacteurs sont modifiés en remplaçant les embouts et les plaques d'impaction de conception standard par un tube de verre de diamètre intérieur de 13 mm (0,5 po) et descendant jusqu'à 13 mm (0,5 po) du bas de l'impacteur. Le deuxième impacteur est doté de l'embout et de la plaque d'impaction standard. Les impacteurs se trouvent dans un bain de glace au cours de l'échantillonnage. On peut remplacer les impacteurs par tout autre condensateur adéquat si le liquide condensé ne doit être utilisé qu'aux fins de détermination de l'humidité. Un capteur de température capable de mesurer à une précision de 1 °C (2 °F) doit être placé à l'orifice de sortie du dernier impacteur.

Pompe à vide. Pompe à vide étanche capable de maintenir un taux d'échantillonnage isocinétique tout en retirant de façon continue une portion de gaz de cheminée par la ligne d'échantillonnage. On mesure le vide à l'entrée de la pompe à une précision de 13 mm Hg (0,5 po Hg) à l'aide d'un vacuomètre attaché à la canalisation à vide qui relie la pompe à l'orifice de sortie du dernier impacteur. Le débit d'échantillonnage est contrôlé par une combinaison de robinets à grand et à faible débit (déviation).

Installation de comptage. Compteur à gaz type sec calibré muni de capteurs de température aux orifices d'entrée et sortie. Le compteur doit être calibré selon les procédures indiquées dans la méthode F, méthode de référence SPE 1/RM/8. Les capteurs de température doivent posséder une précision de 3 °C (5 °F).

Débitmètre à diaphragme. Débitmètre à diaphragme calibré connecté à l'orifice de sortie du compteur à gaz type sec. Le débitmètre à diaphragme doit être calibré selon la procédure indiquée dans la méthode F, méthode de référence SPE 1/RM/8.

Indicateurs de pression différentielle. Les appareils, comme les manomètres inclinés, doivent pouvoir mesurer la pression dynamique dans le tube de Pitot (Δp) et la perte de pression dans le débitmètre à diaphragme à une précision de 0,1 mm (0,005 po) H2O sur l'échelle d'H2O de 0 à 25 mm (0 à 1 po), et à une précision de 1 mm (0,05 po) H2O sur l'échelle d'H2O de 25 à 250 mm (1 à 10 po). Un manomètre incliné rempli d'un liquide de la densité correspondante est considéré comme un étalon primaire. Les autres appareils doivent être calibrés par rapport à un étalon primaire avant l'analyse. Un appareil plus sensible est nécessaire lorsque les valeurs de Δp sont inférieures à 1,3 mm H2O (0,05 po H2O).

Baromètre. Baromètre capable de mesurer la pression atmosphérique à une précision de 2,5 mm Hg (0,1 po Hg). L'appareil doit être calibré par rapport à un étalon primaire avant l'analyse. Autrement, on peut utiliser les données brutes de pression atmosphérique fournies par la station météorologique locale, mais on doit apporter une correction pour tenir compte de l'altitude du site d'échantillonnage par rapport au niveau de la mer. Il faut déduire 2,5 mm Hg par tranche de 30,5 m (0,1 po Hg par tranche de 100 pi) d'altitude par rapport au niveau de la mer.

Chronomètre. Un chronomètre est nécessaire pour mesurer le temps d'échantillonnage écoulé et le temps de rétention à chaque point de section. Le chronomètre doit avoir une résolution minimale de 0,1 minute.

3.2 Prélèvement d'échantillons

Le prélèvement d'échantillons nécessite les éléments suivants :

Brosses de sonde et de cyclone. Brosses à poils de nylon d'une longueur et d'un diamètre adéquat pour le nettoyage du cyclone de MP2,5 et de la sonde. On recommande un manche de brosse en tube de Téflon pour le rinçage à l'eau et à l'acétone. Lorsqu'elles ne sont pas utilisées, les brosses de sonde et de cyclone devraient être entreposées dans un sac de plastique, pour prévenir la contamination.

Dessiccateur. Armoire de laboratoire hermétique pour stabiliser la température et l'humidité des filtres ainsi que les résidus d'évaporation avant la pesée. Les dessiccateurs doivent contenir un plateau de gel de silice ou un dessiccant équivalent, à la température ambiante du laboratoire.

Balances. Balance analytique capable de peser les résidus de rinçage du filtre, du cyclone de MP2,5et de la sonde à une précision de ± 0,1 mg ou moins et balance à deux plateaux ou à plateau supérieur capable de peser des impacteurs chargés à une précision de ± 0,1 g ou moins.

Étuve de séchage. Four thermocommandé ventilé capable de maintenir une température de 105 °C (221 °F) à une précision de 3 °C (5 °F).

Divers. Flacons-laveurs, contenants à échantillon en quantité suffisante pour contenir tous les rinçages et des boîtes de Pétri pour contenir les échantillons des filtres. Tous les articles doivent être faits de matières comme le verre, le Téflon ou le polypropylène qui sont chimiquement  inertes, tant par rapport aux échantillons qu'aux réactifs utilisés pour le prélèvement d'échantillons.

4. Réactifs et matériel

4.1 Prélèvement d'échantillons

Le prélèvement d'échantillons nécessite les éléments suivants :

Filtre. Filtre en fibre de verre traité à la chaleur et exempt de liant organique d'un diamètre compatible avec le porte-filtre et d'une efficacité d'au moins 99,95 % pour des particules de 0,3 µm conformément à la version la plus récente de la norme ASTM D2986. Les données d'analyse du filtre fournies par le fabricant sont suffisantes. La matière du filtre doit être inerte sur le plan chimique par rapport aux composants du gaz de cheminée comme le dioxyde de soufre (SO2). Selon la nature de la source et les analyses requises, d'autres types de filtres peuvent être utilisés, sous réserve de l'approbation d'Environnement Canada.

Le filtre doit être séché jusqu'à un poids constant avant son utilisation. Cela peut être fait en séchant le filtre pendant au moins 24 heures en présence de gel de silice ou d'un dessiccant équivalent à 20 ± 6 °C (68 ± 10 °F). Il faut peser le filtre à une précision de 0,1 mg à intervalles de six heures ou plus dans une pièce où l'humidité relative est d'au plus 50 %. La pesée doit être effectuée en moins de deux minutes après avoir retiré le filtre du dessiccateur. Le poids constant est atteint lorsque la différence entre deux mesures consécutives est inférieure à 0,5 mg. Au cours du transport vers le site d'échantillonnage, il faut placer le filtre pré-pesé dans une boîte de Pétri propre et identifiée.

Divers. Eau distillée ou désionisée, glace pilée, joints toriques en fluoropolymères pour sceller les joints et gel de silice de type indicateur et de classe granulométrique 6-16.

4.2 Prélèvement d'échantillons

Le prélèvement d'échantillons nécessite les éléments suivants :

Acétone. Acétone de qualité réactif à faible teneur en résidus, inférieure à 0,001 % du poids.

Eau. La qualité de l'eau distillée ou désionisée doit être conforme aux caractéristiques pour l'eau de type II précisées dans la version la plus récente de la norme ASTM D1193.

Bouteilles d'échantillons. Bouteilles d'échantillons à goulot large et chimiquement inertes, d'une capacité de 250 mL pour entreposer les produits de rinçages de la buse, du cyclone, du revêtement de la sonde et de la moitié avant du porte-filtre.

Boîtes de Pétri. Boîtes de Pétri en verre ou en plastique d'une taille plus grande que le filtre.

On recommande de suivre les procédures indiquées à la section 5.1 de la méthode H pour peser les résidus de rinçage (en utilisant une bouteille de référence).

5. Procédures

5.1 Prélèvement d'échantillons

Analyse préliminaire. En l'absence de connaissance antérieure des variables de la cheminée, une analyse préliminaire devrait être effectuée afin d'obtenir les données suivantes :

  • Le nombre et l'emplacement des points de section conformément à la méthode A, méthode de référence SPE 1/RM/8.
  • Le profil de la vélocité dans la cheminée (méthode B, méthode de référence SPE 1/RM/8). On recommande l'utilisation d'un assemblage de tube de Pitot et de tête de cyclone de MP2,5.
  • La température et la pression de la cheminée (méthode B, méthode de référence SPE 1/RM/8).
  • La masse moléculaire du gaz de cheminée (méthode C, méthode de référence SPE 1/RM/8).
  • Le taux d'humidité du gaz de cheminée (méthode D, méthode de référence SPE 1/RM/8).

Étant donné que la buse du cyclone ne se trouve pas à l'extrémité de l'assemblage de la sonde, il peut être impossible de localiser la buse sur le dernier point de section du mur éloigné. Dans ce cas, il faut placer la buse à l'avant dernier point.

Choix du taux d'échantillonnage. Le seuil de diamètre du cyclone de MP2,5 détermine le taux d'échantillonnage. Le critère isocinétique doit également être respecté à chaque point de section. Ces exigences simultanées peuvent être respectées en variant le temps de rétention à chaque point, en changeant les buses et en modifiant l'échantillonnage jusqu'à 20 % (jusqu'à 10 % pour les matières particulaires) par rapport au taux isocinétique.

À l'aide des renseignements tirés de l'analyse préliminaire de la cheminée (Pbar, Δps, Ts, Bwo, %O2 et %CO2), il faut déterminer la Ms et la Md. Il faut calculer la viscosité du gaz de cheminée et le facteur de Cunningham. Ils seront utilisés pour déterminer les paramètres suivants à chaque point de section :  

  • Diamètre de la buse
  • Taux d'échantillonnage ou pression différentielle dans le débitmètre à diaphragme (ΔH)
  • Temps de rétention

De façon à respecter les conditions suivantes :

  • Les temps de rétention doivent être proportionnels à la vélocité du gaz de cheminée, en conservant une moyenne de temps de rétention cible de cinq minutes par mesure
  • 2,25 microns ≤ seuil de diamètre ≤ 2,75 microns
  • 80 % ≤ isocinétisme ≤ 120 % (90% ≤ isocinétisme ≤ 110 % pour les matières particulaires)

Il faut respecter chacune de ces conditions dans au moins 90 % des mesures effectuées aux points de section.

La figure G-9 présente un exemple de tableau de prise de décisions pour le choix du seuil de MP2,5 et du taux d'échantillonnage. On peut utiliser d'autres approches itératives pour respecter le seuil et l'isocinétisme. Le taux d'échantillonnage désiré dans la buse, Qbuse, est le produit de la vélocité locale réelle à l'embout de la buse (Us) et autour de la buse. La vélocité se calcule à l'aide de l'équation B-2 de la méthode B, méthode de référence SPE 1/RM/8. Après avoir déterminé le taux d'échantillonnage ajusté pour l'isocinétisme de la buse, on calcule le réglage du débitmètre à diaphragme, ΔH, à l'aide de l'équation F-3 de la méthode F, méthode de référence SPE 1/RM/8.

Sélection du temps de rétention. À partir des données préliminaires des points de section, il faut calculer la vélocité moyenne du gaz de cheminée, qui deviendra la référence ou la vélocité « d'ancrage » pour les calculs du temps de rétention de tous les points de l'analyse. On calcule le temps de rétention pour chaque point au moment de l'échantillonnage réel de la façon suivante:

Temps de rétentionpoint = Temps de rétentionmoyen* Us / Uancrage

Pour des raisons pratiques, on arrondit le temps de rétention à une précision de 15 secondes ou de dixième de minute, selon les unités du chronomètre utilisé. Il faut utiliser les vélocités réelles du gaz de cheminée mesurées au cours de l'échantillonnage pour calculer le temps de rétention à chacun des points de section.

Durée totale de l'analyse. Après avoir calculé la vélocité d'ancrage et déterminé le nombre de points de section, il faut choisir le temps de rétention moyen et le nombre de mesures par point qui produiront un échantillon d'au moins 1,5 m³ dans des conditions de référence sèches. Le temps de rétention moyen pour toutes les mesures ne doit pas dépasser cinq minutes et plusieurs mesures peuvent être requises à chaque point de section.

Préparation de la ligne d'échantillonnage.Préparer la ligne d'échantillonnage dans un endroit propre pour réduire les risques de contamination. Marquer la sonde à l'aide de marques qui résistent à la chaleur pour indiquer l'emplacement de chaque point d'échantillonnage. Utiliser une pince pour placer le filtre étiqueté et taré dans le porte-filtre.

Mettre 100 mL d'eau dans le premier et le deuxième impacteur. Laisser le troisième impacteur vide. Mettre environ 100 à 300 grammes de gel de silice dans le quatrième impacteur. Noter le poids de chaque impacteur à une précision de 0,5 g sur la feuille de données de l'analyse d'humidité (figure G-6).

Installer la ligne d'échantillonnage conformément à la figure G-5. Ajuster le compartiment du filtre et le système de chauffage de la sonde de façon à maintenir une température de 120 ± 14 °C (248 ± 25 °F) ou une température nécessaire pour prévenir le colmatage du filtre en raison de la condensation.

Figure G-5 Schéma de la méthode G

Figure G-5 Schéma de la méthode G (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de la figure G-5

La figure G-5 est une représentation schématique de la ligne de prélèvement de la méthode G, qui est, en somme, une ligne de la méthode E dans laquelle la buse à col de cygne est remplacée par le cyclone de MP2,5.

 

Effectuer une pré-analyse obligatoire d'étanchéité de la ligne d'échantillonnage en bouchant l'orifice d'entrée de la buse et en appliquant un vide de 380 mm Hg (15 po Hg) pendant au moins une minute. Le taux de fuite doit être inférieur à 0,57 L/min (0,02 pi³/min) ou à 4 % du taux d'échantillonnage moyen estimé, selon le moindre des deux. L'échantillonnage ne doit être effectué que lorsque le taux de fuite est acceptable. Noter la donnée réelle de fuite sur la feuille de données d'échantillonnage des particules (Figure G-10). Mettre de la glace et de l'eau dans l'impacteur avant l'échantillonnage.

On recommande d'effectuer une pré-analyse d'étanchéité du système de mesure de la vélocité du gaz de cheminée de la façon suivante :

  1. Souffler dans l'ouverture de pression dynamique jusqu'à une mesure d'au moins 7,6 cm (3,0 po) de vélocité de l'eau sur le manomètre; puis fermer l'ouverture de pression dynamique. La pression doit demeurer stable pendant au moins 15 secondes.
  2. faire de même pour la pression statique, en utilisant la succion pour obtenir une mesure d'au moins 7,6 cm (3,0 po) dans la colonne d'eau.

On peut utiliser d'autres méthodes équivalentes de vérification de l'étanchéité.

Fonctionnement de la ligne de prélèvement.Nettoyer les hublots avant l'échantillonnage pour prévenir l'accumulation extérieure de dépôts de poussières dans la buse. Insérer l'assemblage du cyclone par l'ouverture en s'assurant que la buse ne frotte pas contre les parois de l'ouverture. Sceller l'ouverture. Pour commencer l'échantillonnage, noter la mesure initiale du compteur à gaz type sec et pointer la buse choisie directement dans le flux gazeux au premier point d'échantillonnage. Mesurer la Δp et la température du gaz de cheminée. Tenir la sonde dans cette position pendant au moins 5 minutes de façon à ce que la température du cyclone de MP2,5 atteigne la température du gaz de cheminée dans un intervalle de ± 28 °C (± 50 °F).

À l'aide d'une feuille de calcul ou d'une calculatrice programmable, déterminer le temps de rétention et le réglage du débitmètre à diaphragme qui produisent :

  1. 2,25 microns ≤ seuil de diamètre du cyclone de MP2,5 ≤ 2,75 microns
  2. 80 % ≤ isocinétisme ≤ 120 % (90% ≤ isocinétisme ≤ 110 % pour les matières particulaires)

Remarque :

Si l'analyse préliminaire des points de section a été effecutée juste avant l'échantillonnage, les diamètres de la buse point par point et les réglages du débitmètre à diaphragme déterminés à partir des données préliminaires peuvent être utilisés dans la plupart des cas. Une variation importante de la température ou de la vélocité du gaz de cheminée par rapport aux mesures préliminaires nécessitera la détermination de ces paramètres en cours d'échantillonnage.

Mettre en marche simultanément la pompe à vide et le chronomètre. Régler rapidement les soupapes de contrôle du débit à l'ouverture désirée. Échantillonner tous les points de section en maintenant le temps de rétention propre au point, le seuil du diamètre de MP2,5 et l'isocinétisme. Ajouter plus de glace et d'eau au bac à glace, au besoin, pour maintenir la température à la sortie du dernier impacteur dans un intervalle de 0 à 20 °C (32 à 68 °F).

Noter les mesures des instruments sur la feuille de données de l'échantillonnage des particules (figure G-10) à chaque point de section. Les mesures doivent également être notées avant et après la vérification de l'étanchéité et lorsque l'échantillonnage est interrompu. Le volume total d'échantillon doit être d'au moins 1,5 m³, mesuré dans des conditions de références sèches. Ce volume cible peut nécessiter deux mesures consécutives ou plus par point de section. Noter le temps de rétention à une précision de 15 secondes ou de dixième de minute pour faciliter la conservation des données.

Les endroits où la vélocité du gaz point par point varie de plus de ± 20 % (± 10 % pour les matières particulaires) peuvent nécessiter l'utilisation de deux buses ou plus par analyse afin de respecter le critère isocinétique. Si les analyses préliminaires ou précédentes des points de section indiquent que tous les points de section peuvent être échantillonnés à l'aide de la même buse, il faut déplacer la sonde au point suivant. Si les analyses préliminaires ou précédentes des points de section indiquent que plus d'une buse est requise, il faut d'abord échantillonner les points de section qui nécessitent la même buse. Éteindre ensuite la pompe et retirer immédiatement la sonde de la cheminée. Remplacer immédiatement la buse et entreposer la buse remplacée dans un contenant propre et étanche. Ne pas vérifier l'étanchéité de la ligne. Réinsérer la sonde et poursuivre l'analyse.

Lorsqu'il est nécessaire d'interrompre temporairement l'échantillonnage, il faut soit désassembler la ligne d'échantillonnage au cours du changement de port, soit remplacer un composant de la ligne autre que la buse, éteindre la pompe et retirer immédiatement la sonde de la cheminée. Séparer le cyclone MP2,5, boucher l'extrémité de la sonde et effectuer une analyse obligatoire d'étanchéité dans le reste de la ligne en appliquant un vide supérieur ou égal au vide maximal enregistré au cours de l'échantillonnage. Noter le taux de fuite réel. Si le taux de fuite est supérieur à 0,57 L/min (0,02 pi³/min) ou à 4 % du taux d'échantillonnage, l'analyse est invalide. Si le taux de fuite est acceptable, désassembler la ligne d'échantillonnage ou remplacer un composant de la ligne. Avant de poursuivre l'analyse, effectuer une vérification obligatoire d'étanchéité (sans le cyclone de MP2,5) en respectant les procédures de pré-analyse d'étanchéité utilisées au cours de la préparation de la ligne d'échantillonnage. Ensuite, installer et resserrer la connexion du cyclone de MP2,5.

Lorsque l'analyse est terminée, retirer le cyclone de MP2,5 avec précaution, boucher l'extrémité de la sonde et effectuer une post-analyse d'étanchéité obligatoire en appliquant un vide supérieur ou égal à la valeur maximale observée en cours d'échantillonnage. Noter le taux de fuite réel, qui doit être inférieur à 0,57 L/min (0,02 pi³/min) ou à 4 % du taux d'échantillonnage, selon le moindre des deux. Si le taux de fuite est acceptable, prélever les échantillons.

Effectuer une post-analyse obligatoire d'étanchéité du système de mesure de la vélocité du gaz de cheminée en respectant la même procédure que celle recommandée pour la pré-analyse d'étanchéité.

5.2 Prélèvement d'échantillons

Déconnecter avec précaution la sonde de la ligne d'échantillonnage et sceller toutes les ouvertures. Sceller les ouvertures du cyclone de MP2,5. Faire preuve de précaution en déplaçant les composants de la ligne du site d'analyse au site de prélèvement d'échantillon afin de réduire les risques de perte de matières particulaires recueillies ou de contamination.

Peser chaque composant qui a recueilli un condensé ou de l'humidité à une précision de 0,5 g et noter les résultats sur la feuille de données d'analyse d'humidité (figure G-6). Si l'analyse chimique du condensé est requise, transférer le condensé et les produits de rinçage correspondants dans un autre contenant. Sceller et étiqueter le contenant et marquer le niveau de liquide. Jeter ou recycler le gel de silice utilisé. Utiliser un marqueur à pointe fine pour marquer les niveaux sur tous les contenants.

Répartir les échantillons de la ligne de la façon suivante :

Rinçage du cyclone de MP2,5 (contenants 1 et 2). Essuyer soigneusement toute trace visible de particules sur les surfaces extérieures de la buse et du cyclone. Laver et brosser les surfaces intérieures de la buse et du cyclone à l'aide d'environ 100 mL d'eau. Entreposer ces produits de rinçage dans le contenant 1. Il n’est pas nécessaire de tarer ce contenant. Ensuite, laver et brosser les surfaces intérieures de la buse et du cyclone à l'aide d'environ 100 mL d'acétone. Mettre ces produits de lavage dans le contenant 2. Il est nécessaire de tarer ce contenant ou de transférer quantitativement le contenu dans un contenant taré aux fins de détermination gravimétrique. Sceller et étiqueter les contenants et marquer les niveaux de liquide.

Rinçage du tube de sortie du cyclone, du revêtement de la sonde et de la moitié avant du porte-filtre (contenants 3 et 4). Laver et brosser les surfaces intérieures à l'aide d'environ 100 mL d'eau. Entreposer ces produits de rinçage dans le contenant 3. Il n’est pas nécessaire de tarer ce contenant. Ensuite, laver et brosser les surfaces intérieures à l'aide d'environ 100 mL d'acétone. Mettre ces produits de lavage dans le contenant 4. Il est nécessaire de tarer ce contenant ou de transférer quantitativement le contenu dans un contenant taré aux fins de détermination gravimétrique. Sceller et étiqueter les contenants et marquer les niveaux de liquide.

Filtre (contenant 5). À l'aide d'une pince propre ou d'un rebord coupant, transférer le filtre en fibre de verre et toute matière libre qui pourrait adhérer au porte-filtre dans une boîte de Pétri. Sceller et étiqueter le contenant de l'échantillon.

Blanc (contenants 6 et 7). Mettre 100 mL d'eau et 100 mL d'acétone, provenant chacune directement du flacon-laveur correspondant utilisé, dans les contenants 6 et 7, respectivement. Il n'est pas nécessaire de tarer le contenant 6. Il est nécessaire de tarer le contenant 7 ou de transférer quantitativement le contenu dans un contenant taré après l'avoir reçu aux fins de détermination gravimétrique. Sceller et étiqueter les contenants et marquer les niveaux de liquide.

Figure G-6 Feuille de données de l'analyse d'humidité

Figure G-6 Feuille de données de l'analyse d'humidité (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de la figure G-6

La figure G-6 est un modèle utilisé pour déterminer la masse d'humidité recueillie au cours d'essais. Les titres indiquent les données à enregistrer pour chaque essai :

  • Usine
  • Endroit
  • No de l'essai
  • Date
  • Essai effectué par

Le corps principal du tableau comprend trois colonnes : Éléments, Contenu et Poids.

  • Voici les éléments : 1er impacteur, 2e impacteur, 3e impacteur et 4e impacteur.
  • La colonne du contenu décrit le contenu des impacteurs au début de l'essai.

La colonne du poids indique le poids final, le poids initial et le gain net de chaque impacteur à la fin de l'essai. Les gains provenant de tous les éléments sont additionnés pour déterminer l'humidité recueillie, en grammes.

 

5.3 Analyse d'échantillons

Toutes les analyses doivent être effectuées dans un laboratoire propre muni d'une hotte. L'humidité relative de la pièce dans laquelle est effectuée la pesée doit être maintenue à au plus 50 %.

Contenants 1 et 2 (rinçage à l'eau et à l'acétone du cyclone de MP2,5). Noter le niveau de liquide des contenants et déterminer si une fuite est survenue au cours du transport. En cas de perte d'échantillon, les résultats de +MP2,5 sont invalides. Laisser évaporer complètement l'acétone du contenant 2 à la température ambiante sous une hotte. Transférer quantitativement le contenu du contenant 1 aux résidus du contenant 2. Placer le contenant ouvert dans un four à 105 °C (220 °F) pour permettre l'évaporation de la phase aqueuse. Placer ensuite le contenant ouvert dans un dessiccateur pendant 24 heures. Peser jusqu'à ce que les mesures consécutives n'aient qu’un écart de 0,5 mg et noter le résultat à une précision de 0,1 mg sur la feuille de données analytiques des particules (Figure G-7). Les mesures consécutives doivent être effectuées à un intervalle d'au moins six heures.

Contenants 3 et 4 (rinçages à l'eau et à l'acétone du tube de sortie du cyclone, du revêtement de la sonde et de la moitié avant du porte-filtre). Noter le niveau de liquide des contenants et déterminer si une fuite est survenue au cours du transport. En cas de perte d'échantillon, les résultats de MP2,5 filtrables sont invalides. Laisser évaporer complètement l'acétone du contenant 4 à la température ambiante sous une hotte. Transférer quantitativement le contenu du contenant 3 aux résidus du contenant 4. Placer le contenant ouvert dans un four à 105 °C (220 °F) pour permettre l'évaporation de la phase aqueuse. Placer ensuite le contenant ouvert dans un dessiccateur pendant 24 heures. Peser jusqu'à ce que les mesures consécutives n'aient qu’un écart de 0,5 mg et noter le résultat à une précision de 0,1 mg sur la feuille de données analytiques des particules (Figure G-7). Les mesures consécutives doivent être effectuées à un intervalle d'au moins six heures.

Contenant 5 (filtre). Transférer le filtre, toute matière particulaire libre et la matière du filtre de la boîte de Pétri dans une nacelle de pesée. Placer le contenant ouvert dans un dessiccateur pendant 24 heures. Peser jusqu'à ce que les mesures consécutives n'aient qu’un écart de 0,5 mg et noter le résultat à une précision de 0,1 mg sur la feuille de données analytiques des particules (Figure G-7). Les mesures consécutives doivent être effectuées à un intervalle d'au moins six heures.

Contenants 6 et 7 (blancs d'eau et d'acétone). Noter le niveau de liquide des contenants et déterminer si une fuite est survenue au cours du transport. En cas de perte d'échantillon, la correction par rapport au blanc est invalide. Laisser évaporer complètement l'acétone du contenant 7 à la température ambiante sous une hotte. Transférer quantitativement le contenu du contenant 6 aux résidus du contenant 7. Placer le contenant ouvert dans un four à 105 °C (220 °F) pour permettre l'évaporation de la phase aqueuse. Placer ensuite le contenant ouvert dans un dessiccateur pendant 24 heures. Peser jusqu'à ce que les mesures consécutives n'aient qu’un écart de 0,5 mg et noter le résultat à une précision de 0,1 mg sur la feuille de données analytiques des particules (Figure G-7). Les mesures consécutives doivent être effectuées à un intervalle d'au moins six heures.

Figure G-7 Feuille de données analytiques des particules

Figure G-7 Feuille de données analytiques des particules (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de la figure G-7

La figure G-7 est un modèle servant à répertorier les conditions dans lesquelles le laboratoire reçoit les échantillons de chaque essai et à enregistrer les déterminations gravimétriques de MP2,5.Les titres indiquent les données à enregistrer pour chaque essai :

  • Usine
  • Endroit
  • No de l'essai
  • Date
  • Essai effectué par

Les trois colonnes de la section principale du tableau concernent les conditions de réception de l'échantillon : No de récipient/pot, Description, et Observations.

  • Chaque essai produit sept échantillons qui peuvent être vérifiés dans la ligne correspondante.
  • Les descriptions des échantillons sont saisies dans la deuxième colonne : 1) rinçage à l'eau de la buse et du cyclone de MP2,5 , 2) rinçage à l'acétone de la buse et du cyclone de MP2,5, 3) rinçage à l'eau du tube de sortie du cyclone, de la garniture de la sonde et de la moitié antérieure du porte-filtre; 4) rinçage de l'acétone du tube de sortie du cyclone, de la garniture de la sonde et de la moitié antérieure du porte-filtre; 5) filtre; 6) blanc d'eau, et 7) blanc d'acétone.
  • La colonne Observations est réservée aux réponses aux questions sur les fuites pendant le transport et les conditions d'étanchéité du récipient de l'échantillon.

Les cinq colonnes de la partie inférieure (Élément de la ligne; Description; Poids final en mg, Tare en mg, et Poids des particules en mg) servent à enregistrer les déterminations gravimétriques correspondant à chaque essai. Les quatre lignes (récipients 2, 4, 5 et 7) rappellent à l'analyste que les échantillons liquides doivent être combinés après une réduction de volume appropriée.

Enfin, la figure G-7 comprend les formules permettant de calculer les MP2,5 et le total des matières particulaires (filtrables) à partir des quatre déterminations gravimétriques effectuées.

 

Remarques :

  • Le poids des blancs d'eau/d'acétone ne doit pas être supérieur à 2 mg.
  • Ne pas faire d'ajustement par rapport aux valeurs négatives des blancs.
  • Il n'est pas permis de faire d'ajustement par rapport au blanc lorsque les résidus de blancs ont un poids supérieur à 2 mg.
  • La valeur de PMP n'est valide que lorsque l'isocinétisme se situe entre 90 et 110 %.

6. Calculs (Équations en unités SI)

Consulter l'annexe G pour les équations en unités impériales.

En cours d'analyse, les données doivent être saisies dans les unités des appareils d'échantillonnage de la ligne (unités impériales ou unités métriques de pratique courante). Les équations de la présente méthode utilisent les unités de pratique courante, afin de faciliter leur application et d'éviter les erreurs. Les résultats peuvent être convertis, au besoin, en unités précisées dans les normes ou les lignes directrices en vigueur. Le terme poids fait en réalité référence à la masse. L'abréviation « P » signifie poids (ou masse) pour éviter toute confusion avec « M » qui signifie la masse moléculaire (ou masse).

La limite de détection de la méthode en matière de détermination gravimétrique des résidus issus des bouteilles est de 0,42 mg. La valeur d'incertitude étendue totale (probabilité de 95 %) pour les matières particulaires filtrables (+MP2,5 et MP2,5) est de 1,0 mg. À partir de 15 paires de lignes toutes situées dans une usine de ciment de Portland, l'écart relatif est de 2,9 % pour les MP2,5et de 3,1 % pour les matières particulaires filtrables.

Viscosité du gaz de cheminée. On calcule la viscosité du gaz de cheminée µc à l'aide de l'équation G-1.

Équation G-1

Équation G-1 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-1

µs (micropoise) est égal à a) la température absolue, b) la fraction volumique de l'oxygène, et c) la fraction volumétrique de l'humidité d'une fonction polynomiale de six termes pour les gaz de cheminée. Le 1er terme est une constante de -150,3162 micropoise. Le 2e terme est une constante de 18,0614 micropoise ou K0,5 divisée par la racine carrée de la température du gaz de cheminée (Ts, K). Le 3e terme est une constante de 1,19183 x 106 micropoise ou K2 divisée par la racine carrée de la température des gaz de cheminée (Ts, K). Le 4e terme est une constante de 0,591123 micropoise multipliée par la concentration en oxygène à l'état humide en pourcentage (O2h, %). Le 5e terme est une constante de -91,9723 micropoise multipliée par la fraction volumique de l'humidité des gaz de cheminée (Bhc, décimal). Le 6e terme est une constante de 4,91705 x 10-5 micropoise ou K2 multipliée par la fraction volumique de l'humidité des gaz de cheminée (Bhc, décimal) et la racine carrée de la température des gaz de cheminée (Ts, K).

 

où :
C1 = -150,3162 (micropoises)
C2 = 18,0614 (micropoises/K0,5)
C3 = 1,19183 x 106 (micropoises/K²)
C4 = 0,591123 (micropoises)
C5 = 91,9723 (micropoises)
C6 = 4,91705 x 10-5 (micropoises/K²)

Étant donné qu'on mesure généralement la concentration en oxygène du gaz de cheminée sur une base sèche, il faut utiliser la relation suivante pour calculer le pourcentage d'oxygène dans le gaz de cheminée sur une basehumide.

%O2,h = (1-Bwo) x %O2,s

Facteur de correction de Cunningham. On calcule le facteur de correction de Cunningham à l'aide de l'équation G-2. Établir la valeur de D50 à 2,5.

Équation G-2

Équation G-2 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-2

C (adimensionnel) est égal à 1 plus un produit de 3 facteurs. Le 1er facteur est la constante 2,5985 x 10-2. Le 2e facteur est la viscosité des gaz de cheminée (µs, micropoise) divisée par le produit de la pression absolue de la cheminée (Ps, kPa) et le seuil de diamètre du cyclone (D50, microns). Le 3e facteur est la racine carrée [du quotient de la température des gaz de cheminée (Ts, K) divisé par la masse moléculaire humide du gaz de cheminée (Ms, g/g-mol)].

 

Nombre de Reynolds du cyclone. On calcule le nombre de Reynolds dans les conditions d'échantillonnage à l'aide de l'équation G-3.

Équation G-3

Équation G-3 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-3

Re (adimensionnel) est égal au produit de 5005,65 fois la pression du gaz de cheminée (Ps, kPa), fois la masse moléculaire du gaz de cheminée (Ms, g/g-mol), fois le débit volumétrique à travers la buse(Qbuse, L/minute), divisé par la viscosité des gaz de cheminée (µs, micropoise) et la température des gaz de cheminée (Ts, K).

 

Qbuse est le produit de la vélocité réelle à la buse pour chacun des points de section, de l'aire de la buse et du facteur d'ajustement pour l'isocinétisme afin de respecter le seuil de D50.

Seuil du cyclone. Pour un débit d'échantillon et un nombre de Reynolds donnés, on calcule le seuil du cyclone de MP2,5 à l'aide de l'équation G-4 ou G-5.

Si le nombre de Reynolds est inférieur à 3 162, il faut utiliser l'équation G-4.

Équation G-4

Équation G-4 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-4

Si le nombre de Reynolds est inférieur à 3 162, le seuil du cyclone (D50, micron) est égal au produit des quatre facteurs suivants. Le 1er facteur est 0,4273. Le 2e facteur est [le rapport entre la viscosité des gaz de cheminée (µs, micropoise) et le débit volumétrique à travers la buse (Qbuse, L/minute)] élevé à la puissance 1,1791. Le 3e facteur est la racine carrée de l'inverse du facteur de Cunningham (C, adimensionnel). Le 4e facteur est la puissance 0,6790 de [la température absolue (Ts, K) divisée par la pression des gaz de cheminée (Ps, kPa) et la masse moléculaire humide (Ms, g/g-mol)].

 

Si le nombre de Reynolds est supérieur à 3 162, il faut utiliser l'équation G-5.

Équation G-5

Équation G-5 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-5

Si le nombre de Reynolds est supérieur à 3 162, le seuil du cyclone (D50, micron) est égal au produit des quatre facteurs suivants. Le 1er facteur est 0,5071. Le 2e facteur est [le rapport entre la viscosité des gaz de cheminée (µs, micropoise) et le débit volumétrique à travers la buse (Qbuse, pi3/minute)] élevé à la puissance 0,8058. Le 3e facteur est la racine carrée de l'inverse du facteur de Cunningham (C, adimensionnel). Le 4e facteur est la puissance 0,3058 de [la température absolue (Ts, K) divisée par le produit de la pression des gaz de cheminée (Ps, kPa) et la masse moléculaire humide (Ms, g/g-mol)].

 

Volume de l'échantillon de gaz de cheminée.Ajuster le volume total d'échantillon mesuré par le compteur de gaz en fonction des conditions de référence en matière de température et de pression (298 K et 101,325 kPa) à l'aide de l'équation G-6.

Équation G-6

Équation G-6 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-6

Vm réf. (m3) est égal au produit des quatre facteurs et des deux diviseurs suivants. Le 1er facteur est le facteur de correction du compteur de gaz type sec (γ, adimensionnel). Le 2e facteur est le volume de l'échantillon de gaz de cheminée dans des conditions de compteur à gaz de type sec (Vm, m3). Le 3e facteur est la température de référence (Tréf., K). Le 4e facteur est [la somme de la pression barométrique (Pbar, kPa) plus la chute de pression moyenne du débitmètre (ΔHmoy., kPa)]. Le 1er diviseur est la température moyenne du compteur de gaz (Tm moy., K). Le 2e diviseur est la pression de référence (Préf., kPa).

 

Volume de vapeur d'eau. Calculer le volume de vapeur d'eau dans l'échantillon de gaz de cheminée dans les conditions de référence à l'aide de l'équation G-7.

Équation G-7

Équation G-7 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-7

Veau réf. (m3) est égal au produit d'une constante de 0,00136, fois la masse de l'eau recueillie dans les impacteurs MH2O (g).

 

Taux d'humidité du gaz de cheminée. Calculer la fraction volumétrique de la vapeur d'eau dans le gaz de cheminée dans les conditions de référence à l'aide de l'équation G-8.

Équation G-8

Équation G-8 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-8

BH2O (décimal) est égal au rapport entre le volume de référence de la vapeur d'eau recueillie (Veau réf., m3) divisé par la somme du volume de l'échantillon de gaz de cheminée de référence (Vm réf., m3), plus le volume de référence de la vapeur d'eau recueillie (Veau réf., m3).

 

Dans le cas de gaz de cheminée saturé ou sursaturé, déterminer la valeur de Bwo à l'aide d'un diagramme psychrométrique ou d'une équation.

Pression absolue du gaz de cheminée. Calculer la pression absolue du gaz de cheminée à l'aide de l'équation G-9.

Équation G-9

Équation G-9 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-9

Ps (kPa) est égal à la somme de la pression barométrique (Pbar, kPa) plus la pression statique (Δps, kPa).

 

Masse moléculaire du gaz de cheminée.Calculer la masse moléculaire du gaz de cheminée sur une base humide à l'aide de l'équation G-10.

Équation G-10

Équation G-10 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-10

Ms (g/g-mol) est égal au produit de la masse moléculaire sèche du gaz de cheminée (Md, g/g-mol) fois [1 - la fraction volumique de la vapeur d'eau dans le gaz de cheminée (BH2O, décimal)] plus 18 fois la fraction volumique de l'eau dans le gaz de cheminée (BH2O, décimal).

 

Remarque :

Calculer la Md à l'aide de l'équation C-2 ou C-3 de la méthode C.

Vélocité du gaz de cheminée. Calculer la vélocité du gaz de cheminée mesurée à chaque point de section à l'aide de l'équation G-11.

Équation G-11

Équation G-11 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-11

Us (m/s) est égal au produit de trois facteurs. Le 1er facteur est la constante 128,95. Le 2e facteur est le coefficient du tube de Pitot (Cp, adimensionnel). Le 3e facteur est la racine carrée [du produit de la vélocité du gaz de cheminée (Δp, kPa) fois la température des gaz de cheminée (Ts, K), divisé par la pression absolue des gaz de cheminée (Ps, kPa) et la masse moléculaire des gaz de cheminée (Ms, g/g-mol)]

 

Débit volumétrique du gaz de cheminée.Calculer le débit volumétrique du gaz de cheminée sur une base sèche dans les conditions de référence à l'aide de l'équation G-12.

Équation G-12

Équation G-12 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-12

Qs (m3/h) est égal au produit de six facteurs. Le 1er facteur est la constante 3 600. Le 2e facteur est la vélocité moyenne du gaz de cheminée (Us moy., m/s). Le 3e facteur est la superficie de la section intérieure de la cheminée ou du conduit (As, m3). Le 4e facteur est le terme [1 - la fraction volumétrique de l'humidité des gaz de cheminée, (BH2O, décimal)]. Le 5e facteur est le produit de la température de référence (Tréf., K) fois la pression des gaz de cheminée (Ps, kPa), divisé par la température moyenne des gaz de cheminée (Ts moy., K) et la pression de référence (Préf., kPa).

 

Ajuster l'aire de la coupe transversale de la cheminée en fonction de l'aire moyenne bloquée par la taille de l'assemblage de la tête et de la sonde des MP2,5 au cours d'une analyse. Dans le cas des cheminées et des sondes cylindriques de diamètre standard (2,5 cm, 1 po), ajuster la coupe transversale de la cheminée à l'aide du facteur indiqué dans la figure G-8.

Figure G-8 Facteur de correction de blocage (CFB)

Figure G-8 Facteur de correction de blocage (CBF) (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de la figure G-8

La figure G-8 est un graphique linéaire. L'axe des abscisses représente le diamètre de la cheminée (de 0,3 à 1,7 m) et l'axe des ordonnées indique le facteur CFB (de 0,885 à 0,984). Le facteur CFB réduit la superficie de la section intérieure de la cheminée (As) jusqu'à obtenir le blocage moyen produit par l'entrée de la sonde dans la cheminée.

 

Concentration des MP2,5. Déterminer la concentration des MP2,5 dans le gaz de cheminée dans les conditions de référence à l'aide de l'équation G-13. Le PMP2,5 est la somme des résidus du tube de sortie du cyclone, de la sonde, du rinçage de la moitié avant et du filtre, ajustés par rapport au blanc.

Équation G-13

Équation G-13 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-13

CMP2,5 est égal au poids des MP2,5 filtrables recueillies au cours de l'essai (PMP2,5, mg), divisé par le volume de l'échantillon dans des conditions de référence (Vm réf., m3).

 

Concentration des matières particulaires.Déterminer la concentration des matières particulaires dans le gaz de cheminée dans les conditions de référence à l'aide de l'équation G-14. Le PMP est la somme des résidus de tous les éléments de la moitié avant.

Équation G-14

Équation G-14 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-14

CMP est égal au poids des MP filtrables recueillies au cours de l'essai (PMP, mg), divisé par le volume de l'échantillon dans des conditions de référence (Vm réf., m3).

 

Débit massique d'émission. Déterminer le débit massique d'émission des MP2,5 ou des MP à l'aide de l'équation G-15.

Équation G-15

Équation G-15 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-15

Le TE MP2,5 ou TE MP (en kg/h) est égal au produit de la constante 10 -6 fois la concentration des MP2,5 filtrables (CMP2,5, mg/m3) ou des matières particulaires filtrables (CMP2,5, mg/m3), fois le débit volumétrique des gaz de cheminée (Qs m3/h).

 

Isocinétisme. Vérifier l'isocinétisme à chaque point de section à l'aide de l'équation G-16.

Équation G-16

Équation G-16 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-16

I (%) pour le point de prélèvement no j est égal au produit de cinq facteurs et de huit diviseurs. Le 1er facteur est le coefficient du compteur de gaz de type sec (γ, adimensionnel). Le 2e facteur est le volume de l'échantillon de gaz de cheminée dans des conditions de compteur de type sec pour le point de prélèvement No j (Vmj, m3). Le 3e facteur est la somme de la pression barométrique (Pbar, kPa) plus la chute de pression du débitmètre (ΔH, kPa). Le 4e facteur est la température du gaz de cheminée (Ts, K), et le 5e facteur est la constante 100.

Le 1er diviseur est le temps total d'analyse par mesure (t, minutes). Le 2e diviseur est [1 - la fraction volumétrique de l'humidité des gaz de cheminée, (BH2O)]. Le 3e diviseur est la constante 6 x 10-5. Le 4e diviseur est le nombre π divisé par 4. Le 5e diviseur est la racine carrée du diamètre intérieur de la buse d'échantillonnage (Nd, mm). Le 6e diviseur est la température moyenne du compteur de gaz de type sec à l'entrée et à la sortie (Tm moy., K). Le 7e diviseur est la pression des gaz de cheminée (Ps, kPa), et le 8e diviseur est la vélocité des gaz de cheminée (Us, m/s).

 

Une analyse d'essai des MP2,5 devrait être considérée comme valide en ce qui concerne l'isocinétisme et la superficie des coupes si :

  1. Au moins 90 % des valeurs d'isocinétisme, I, calculées pour toutes les mesures, se trouvent dans un intervalle de 80 % à 120 %, c.-à-d. 80 % ≤ I ≤ 120 %.
  2. La moyenne arithmétique de toutes les valeurs d'isocinétisme se trouve dans un intervalle de 80 % à 120 %, c.-à-d. 80 % ≤ I ≤ 120 %.
  3. Au moins 90 % des seuils de diamètre du cyclone calculés pour toutes les mesures se trouvent dans un intervalle de 2,25 à 2,75 microns, c.-à-d. 2,25 microns ≤ seuil de diamètre ≤ 2,75 microns.
  4. La moyenne arithmétique de tous les seuils de diamètre de cyclone se trouve dans un intervalle de 2,25 à 2,75 microns, c.-à-d. 2,25 microns ≤ seuil de diamètre ≤ 2,75 microns.

Une analyse d'essai des matières particulaires devrait être considérée comme valide en ce qui concerne l'isocinétisme si :

  1. Au moins 90 % des valeurs d'isocinétisme, I, calculées pour toutes les mesures, se trouvent dans un intervalle de 90 % à 110 %, c.-à-d. 90 % ≤ I ≤ 110 %.
  2. La moyenne arithmétique de toutes les valeurs d'isocinétisme se trouve dans un intervalle de 90 % à 110 %, c.-à-d. 90 % ≤ I ≤ 110 %.

7. Nomenclature

A s
aire de la coupe transversale intérieure d'une cheminée ou d'un conduit, en m²

B wo
proportion d'eau par volume dans le gaz de cheminée, adimensionnelle

C FB
facteur de correction de blocage moyen, adimensionnel

C p
coefficient du tube de Pitot, adimensionnel

C MP2,5
concentration de MP 2,5 dans le gaz de cheminée sur une base sèche dans les conditions de référence en matière de température et de pression, en mg/m³

C MP
concentration des matières particulaires filtrables dans le gaz de cheminée sur une base sèche dans les conditions de référence en matière de température et de pression, en mg/m³

DE MP2,5
débit d'émission des MP 2,5 filtrables, en kg/h

DE MP
débit d'émission des matières particulaires filtrables, en kg/h

D 50
seuil du cyclone de MP 2.5 aux conditions d’echantillonnage

ΔH
perte de pression à travers le débitmètre à orifice pour chaque point de section, en kPa

I
isocinétisme, c.-à-d. le rapport entre la vélocité de l'échantillonnage dans la buse et la vélocité du flux gazeux non perturbé à chaque point de section, en %

j
le j e point de section, adimensionnel

M s
masse moléculaire du gaz de cheminée sur une base humide, en kg/kmol

M d
masse moléculaire du gaz de cheminée sur une base sèche, en kg/kmol

N d
diamètre intérieur de la buse d'échantillonnage, en mm

%O 2, s
concentration d'oxygène dans le gaz de cheminée sur une base sèche, en %(v/v)

%O 2, h
concentration d'oxygène dans le gaz de cheminée sur une base humide, en %(v/v)

Δp
pression dynamique du gaz de cheminée à chaque point de section, en kPa

Δp s
pression statique de la cheminée, en kPa

P bar
pression barométrique au site d'échantillonnage, en kPa

P réf
pression de référence, 101,325 kPa

P s
pression absolue du gaz de cheminée, en kPa

Q buse
débit volumétrique ajusté pour l'isocinétisme du gaz dans la buse dans les conditions d'entrée, en L/m

Q s
débit volumétrique du gaz de cheminée sur une base sèche dans les conditions de référence en matière de température et de pression, en m³/h

t
temps total d'analyse par mesure, en min

(T m) moy
moyenne arithmétique des températures des compteurs à gaz type sec d'entrée et de sortie à chaque point de section, en K

T réf
température de référence, 298 K

T s
température du gaz de cheminée à chaque point de section, en K

(T s) moy
moyenne arithmétique des températures du gaz de cheminée, en K

U s
vélocité du gaz de cheminée à chaque point de section, en m/s

(U s) moy
moyenne arithmétique des vélocités du gaz de cheminée, en m/s

V m
volume d'échantillon de gaz de cheminée dans les conditions du compteur à gaz type sec, en m³

(V m) j
volume d'échantillon de gaz de cheminée dans les conditions du compteur à gaz type sec, au j e point de section, en m³

(V m) réf
volume d'échantillon de gaz de cheminée dans les conditions de référence en matière de température et de pression, en m³

(V w) réf
volume de vapeur d'eau dans les conditions de référence, en m³

P h3O
poids de l'eau condensée dans les impacteurs, en g

P MP2,5
poids des MP 2,5 filtrables recueillies au cours de l'analyse, en mg

P MP
poids des matières particulaires filtrables recueillies au cours de l'analyse, en mg

µs
viscosité du gaz de cheminée, en micropoises

Π
pi, 3,14159

ϒ
facteur de correction du compteur de gaz type sec, adimensionnel

0,00136
m³ de vapeur d'eau/g d'eau

18
masse moléculaire de l'eau, en kg/kmol

128,95
constante dimensionnelle, en (m/s)[(kg/kmol)/K] 1/2

3 600
facteur de conversion, en secondes par heure, s/h

10 -6
conversion, en kg/mg

6 x 10 -5
facteur de conversion, en (m²/mm²)(s/min)

Figure G-9 Tableau de prise de décisions pour établir le taux d'échantillonnage pour le D50

Figure G-9 Tableau de prise de décisions pour établir le taux d'échantillonnage pour le D50 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de la figure G-9

La figure G-9 est un organigramme en cinq étapes avec un énoncé conditionnel.

L'étape 1 sert a) à recueillir les paramètres préliminaires de la cheminée, y compris Pbar, Ps, Tch moy., % CO2, BH2O, et Δp à chaque point de prélèvement, b) à calculer le poids moléculaire sec des gaz de cheminée (équation C-2 de la méthode C; méthode de référence SPE 1/RM/8) et le poids moléculaire humide (équation C-4 de la méthode C; méthode de référence SPE 1/RM/8), et c) à calculer la vélocité d'ancrage et les temps de rétention.

L'étape 2 sert à calculer a) la viscosité du gaz de cheminée (équation G-1 et b) le facteur de correction de Cunningham, à l'aide de la moyenne des températures des gaz de cheminée (Ts) et à établir les seuils du cyclone (D50) à 2,5 microns (équation G-2).

L'étape 3 sert à calculer pour chaque point de prélèvement a) un diamètre raisonnable de la buse (équation G-11 fois πNd2/4) et b) le débit réel de gaz à travers la buse à un taux isocinétique de 100 %.

L'étape 4 sert à calculer pour chaque point de prélèvement a) le nombre de Reynolds (calcul du Re., équation G-3) et b) le seuil de diamètre du cyclone (D50) à l'aide de l'équation G-4 ou de l'équation G-5, en fonction du Re. calculé.

Puis, dans un énoncé conditionnel, on compare le seuil de diamètre du cyclone avec la fourchette acceptable (de 2,25 à 2,75 microns).

Si le seuil du cyclone calculé se trouve dans cette fourchette, alors à l'étape 5, on calcule et affiche la chute de pression cible à travers l'orifice (ΔH), et on passe à l'étape 4 pour le point de prélèvement suivant.

Si le seuil du cyclone calculé est supérieur à la fourchette acceptable, on augmente légèrement le taux d'échantillonnage et on répète les calculs de l'étape 4. Si l'augmentation du taux d'échantillonnage donne un biais isocinétique supérieur à un niveau prédéfini, on choisit la plus grande taille de buse suivante et on répète les calculs de l'étape 4.

Si le seuil du cyclone calculé est inférieur à la fourchette acceptable, on baisse légèrement le taux d'échantillonnage et on répète les calculs de l'étape 4. Si l'augmentation du taux d'échantillonnage donne un biais isocinétique inférieur à un niveau prédéfini, on choisit la plus petite taille de buse suivante et on répète les calculs de l'étape 4.

 

Figure G-10 Feuille de données d'échantillonnage des particules

Figure G-10 Feuille de données d'échantillonnage des particules (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de la figure G-10

La figure G-9 est un organigramme en cinq étapes avec un énoncé conditionnel.

La figure G-10 est un modèle servant à enregistrer toutes les données requises avant, pendant et après une ronde d'échantillonnage.

Les titres de la section indiquent les données à enregistrer avant l'essai :

  • Usine et endroit
  • Site d'échantillonnage (source)
  • Diamètre de la cheminée
  • Type de filtre primaire
  • Type de filtre secondaire
  • Matière du revêtement
  • No de buses
  • Analyse de fuite initiale
  • Vérification du débit cyclonique
  • Angle cyclonique moyen
  • Capacité opérationnelle du processus
  • No d'essai
  • Méthode
  • Date
  • Opérateur(s)
  • Heure de début
  • Pression barométrique
  • Pression statique
  • Coefficient du tube de Pitot
  • Coefficient du compteur de gaz
  • Coefficient du débitmètre ou (cd)
  • Humidité des gaz de cheminée
  • Niveaux de CO2 en pourcentage
  • Niveaux de O2 en pourcentage

Le corps principal du tableau est divisé en 14 colonnes, afin d'enregistrer à intervalles réguliers les données de point d'échantillonnage suivantes :

  • No du point
  • No de buse
  • Temps de rétention
  • Mesure du compteur de gaz type sec
  • Pression dynamique
  • Pression du débitmètre
  • Température des gaz de cheminée
  • Température de la sonde
  • Température de filtre primaire
  • Température de filtre secondaire
  • Dernière température d'impacteur
  • Température à l'entrée du compteur de gaz type sec
  • Température à la sortie du compteur de gaz type sec
  • Vide

Le titre indique également les données à enregistrer après l'essai :

  • Heure de fin
  • Analyse de fuite finale

 

Annexe G : Équations en unités impériales

Viscosité du gaz de cheminée : On calcule la viscosité du gaz de cheminée µc à l'aide de l'équation G-1.

Équation G-1

Équation G-1 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-1

µs (micropoise) est égal à a) la température absolue, b) la fraction volumique de l'oxygène, et c) la fraction volumétrique de l'humidité d'une fonction polynomiale de six termes pour les gaz de cheminée. Le 1er terme est une constante de -150,3162 micropoise. Le 2e terme est une constante de 13,4622 micropoise ou R0,5 divisée par la racine carrée de la température des gaz de cheminée (Ts, R). Le 3e terme est une constante de 3,86153 x 106 micropoise ou R2 divisée par la racine carrée de la température des gaz de cheminée (Ts, R). Le 4e terme est une constante de 0,591123 micropoise multipliée par la concentration en oxygène à l'état humide en pourcentage (O2 h, %). Le 5e terme est une constante de -91,9723 micropoise multipliée par la fraction volumique de l'humidité des gaz de cheminée (Bhc, décimal). Le 6e terme est une constante de 1,51761 x 10-5 micropoise ou R2 multipliée par la fraction volumique de l'humidité des gaz de cheminée (Bhc, décimal) et la racine carrée de la température des gaz de cheminée (Ts, R).

 

où :
C1 = -150,3162 (micropoises)
C2 = 13,4622 (micropoises/R0,5)
C3 = 3,86153 x 106 (micropoises/R²)
C4 = 0,591123 (micropoises)
C5 = 91,9723 (micropoises)
C6 = 1.51761 x 10-5 (micropoises/R²)

Étant donné qu'on mesure généralement la concentration en oxygène du gaz de cheminée sur une base sèche, il faut utiliser la relation suivante pour calculer le pourcentage d'oxygène dans le gaz de cheminée sur une basehumide.

%O2,h = (1-Bwo) x %O2,s

Facteur de correction de Cunningham. On calcule le facteur de correction de Cunningham à l'aide de l'équation G-2. Établir la valeur de D50 à 2,5.

Équation G-2

Équation G-2 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-2

C (adimensionnel) est égal à 1 plus un produit de 3 facteurs. Le 1er facteur est la constante 5,7193 x 10-3. Le 2e facteur est la viscosité des gaz de cheminée (µs, micropoise) divisée par le produit de la pression absolue de la cheminée (Ps, en Hg) et le seuil de diamètre du cyclone (D50, microns). Le 3e facteur est la racine carrée [du quotient de la température des gaz de cheminée (Ts, R) divisé par la masse moléculaire humide du gaz de cheminée (Ms, lb/lb-mol)].

 

Nombre de Reynolds du cyclone. On calcule le nombre de Reynolds dans les conditions d'échantillonnage à l'aide de l'équation G-3.

Équation G-3

Équation G-3 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-3

Re (adimensionnel) est égal au produit de 8,640 x 105 fois la pression du gaz de cheminée (Ps, en Hg), fois la masse moléculaire du gaz de cheminée (Ms, lb/lb-mol), fois le débit volumétrique à travers la buse(Qbuse, pi3/minute), divisé par la viscosité des gaz de cheminée (µs, micropoise) et la température des gaz de cheminée (Ts, R).

 

Qbuse est le produit de la vélocité réelle à la buse pour chacun des points de section, de l'aire de la buse et du facteur d'ajustement pour l'isocinétisme afin de respecter le seuil de D50.

Seuil du cyclone. Pour un débit d'échantillon et un nombre de Reynolds donnés, on calcule le seuil de taille des MP2,5 à l'aide de l'équation G-4 ou G-5.

Si le nombre de Reynolds est inférieur à 3 162, il faut utiliser l'équation G-4.

Équation G-4

Équation G-4 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-4

Si le nombre de Reynolds est inférieur à 3 162, D50 (micron) est égal au produit des quatre facteurs suivants. Le 1er facteur est la constante 2,4302 x 10-3. Le 2e facteur est le rapport entre la viscosité des gaz de cheminée (µs, micropoise) et le débit volumétrique à travers la buse (Qbuse, pi3/minute) élevé à la puissance 1,1791. Le 3e facteur est la racine carrée de l'inverse du facteur de Cunningham (C, adimensionnel). Le 4e facteur est la puissance 0,6790 de [la température absolue (Ts, R) divisée par la pression des gaz de cheminée (Ps,en Hg) et la masse moléculaire humide (Ms, lb/lb-mol)].

 

Si le nombre de Reynolds est supérieur à 3 162, il faut utiliser l'équation G-5.

Équation G-5

Équation G-5 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-5

Si le nombre de Reynolds est inférieur à 3 162, D50 (micron) est égal au produit des quatre facteurs suivants. Le 1er facteur est la constante 1,9723 x 10-2. Le 2e facteur est [le rapport entre la viscosité des gaz de cheminée (µs, micropoise) et le débit volumétrique à travers la buse (Qbuse, pi3/minute)] élevé à la puissance 0,8058. Le 3e facteur est la racine carrée de l'inverse du facteur de Cunningham (C, adimensionnel). Le 4e facteur est la puissance 0,3058 de [la température absolue (Ts, R) divisée par le produit de la pression des gaz de cheminée (Ps,en Hg) et la masse moléculaire humide (Ms, lb/lb-mol)].

 

Volume de l'échantillon de gaz de cheminée.Ajuster le volume total d'échantillon mesuré par le compteur de gaz en fonction des conditions de référence en matière de température et de pression (77 °F et 29,92 po Hg) à l'aide de l'équation G-6.

Équation G-6

Équation G-6 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-6

Vm réf. (pi3) est égal au produit des quatre facteurs et des deux diviseurs suivants. Le 1er facteur est le facteur de correction du compteur de gaz type sec (γ, adimensionnel). Le 2e facteur est le volume de l'échantillon de gaz de cheminée dans des conditions de compteur à gaz de type sec (Vm, pi3). Le 3e facteur est la température de référence (Tréf., R). Le 4e facteur est la somme de la pression barométrique (Pbar, en Hg) plus [la chute de pression moyenne du débitmètre (ΔHmoy., en H2O) divisée par 13,6]. Le 1er diviseur est la température moyenne du compteur de gaz à l'entrée et à la sortie (Tm moy., R). Le 2e diviseur est la pression de référence (Préf., en Hg).

 

Volume de vapeur d'eau. Calculer le volume de vapeur d'eau dans l'échantillon de gaz de cheminée dans les conditions de référence à l'aide de l'équation G-7.

Équation G-7

Équation G-7 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-7

Veau réf. (pi3) est égal au produit d'une constante de 0,048, fois la masse de l'eau recueillie dans les impacteurs MH2O (g).

 

Taux d'humidité du gaz de cheminée. Calculer la fraction volumétrique de la vapeur d'eau dans le gaz de cheminée dans les conditions de référence à l'aide de l'équation G-8.

Équation G-8

Équation G-8 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-8

BH2O (décimal) est égal au rapport entre le volume de référence de la vapeur d'eau recueillie (Veau réf., pi3) divisé par la somme du volume de l'échantillon de gaz de cheminée de référence (Vm réf., pi3), plus le volume de référence de la vapeur d'eau recueillie (Veau réf., pi3).

 

Dans le cas de gaz de cheminée saturé ou sursaturé, déterminer la valeur de Bwo à l'aide d'un diagramme psychrométrique.

Pression absolue du gaz de cheminée. Calculer la pression absolue du gaz de cheminée à l'aide de l'équation G-9.

Équation G-9

Équation G-9 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-9

Ps (en Hg) est égal à la somme de la pression barométrique (Pbar, en Hg) plus [la pression statique (Δps, en H2O), divisé par 13,6].

 

Masse moléculaire du gaz de cheminée.Calculer la masse moléculaire du gaz de cheminée sur une base humide à l'aide de l'équation G-10.

Équation G-10

Équation G-10 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-10

Ms (lb/lb-mol) est égal au produit de la masse moléculaire sèche du gaz de cheminée (Md, lb/lb-mol) fois [1 - la fraction volumique de la vapeur d'eau dans le gaz de cheminée (BH2O, décimal)] plus 18 fois la fraction volumique de l'eau dans le gaz de cheminée (BH2O, décimal).

 

Remarque :

Calculer la Md à l'aide de l'équation C-2 ou C-3 de la méthode C.

Vélocité du gaz de cheminée. Calculer la vélocité du gaz de cheminée mesurée à chaque point de section à l'aide de l'équation G-11.

Équation G-11

Équation G-11 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-11

Us (pi/s) est égal au produit de trois facteurs. Le 1er facteur est la constante 85,52. Le 2e facteur est le coefficient du tube de Pitot (Cp, adimensionnel). Le 3e facteur est la racine carrée [du produit de la pression de la vélocité du gaz de cheminée (Δp, en H2O) fois la température des gaz de cheminée (Ts, R), divisé par la pression absolue des gaz de cheminée (Ps, en Hg) et la masse moléculaire des gaz de cheminée (Ms, lb/lb-mol)].

 

Débit volumétrique du gaz de cheminée.Calculer le débit volumétrique du gaz de cheminée sur une base sèche dans les conditions de référence à l'aide de l'équation G-12.

Équation G-12

Équation G-12 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-12

Qs (pi3/h) est égal au produit de six facteurs. Le 1er facteur est la constante 3 600. Le 2e facteur est la vélocité moyenne du gaz de cheminée (Us moy., pi/s). Le 3e facteur est la superficie de la section intérieure de la cheminée ou du conduit (As, pi3). Le 4e facteur est le terme [1 - la fraction volumétrique de l'humidité des gaz de cheminée, (BH2O, décimal)]. Le 5e facteur est le produit de la température de référence (Tréf., R) fois la pression des gaz de cheminée (Ps, en Hg), divisé par la température moyenne des gaz de cheminée (Ts moy., R) et la pression de référence (Préf., en Hg).

 

Ajuster l'aire de la coupe transversale de la cheminée en fonction de l'aire moyenne bloquée par la taille de l'assemblage de la tête et de la sonde des MP2,5 au cours d'une analyse. Dans le cas des cheminées et des sondes cylindriques de diamètre standard (2,5 cm, 1 po), ajuster la coupe transversale de la cheminée à l'aide du facteur indiqué dans la figure G-11.

Figure G-11 Facteur de correction de blocage (CFB, système impérial)

Figure G-11 Facteur de correction de blocage (CBF, système impérial) (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de la figure G-11

La figure G-11 est un graphique linéaire. L'axe des abscisses représente le diamètre de la cheminée (de 12 à 66 po) et l'axe des ordonnées indique le facteur CFB (de 0,885 à 0,984). Le facteur CFB réduit la superficie de la section intérieure de la cheminée (As) jusqu'à obtenir le blocage moyen produit par l'entrée de la sonde dans la cheminée.

 

Concentration des MP2,5. Déterminer la concentration des MP2,5 dans le gaz de cheminée dans les conditions de référence à l'aide de l'équation G-13. Le MP2,5 est la somme des résidus du tube de sortie du cyclone, de la sonde, du rinçage de la moitié avant et du filtre, ajustés par rapport au blanc.

Équation G-13

Équation G-13 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-13

CMP2,5 est égal au poids des MP2,5 filtrables recueillies au cours de l'essai (PMP2,5, mg), divisé par le volume sec de l'échantillon dans des conditions de référence (Vm réf., pi3).

 

Concentration des matières particulaires (MP). Déterminer la concentration des MP dans le gaz de cheminée dans les conditions de référence à l'aide de l'équation G-14. Le PMP est la somme des résidus de tous les éléments de la moitié avant.

Équation G-14

Équation G-14 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-14

CMP est égal au poids des MP filtrables recueillies au cours de l'essai (PMP, mg), divisé par le volume sec de l'échantillon dans des conditions de référence (Vm réf., pi3).

 

Débit massique d'émission. Déterminer le débit massique d'émission des MP2,5 ou des matières particulaires à l'aide de l'équation G-15.

Équation G-15

Équation G-15 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-15

Le TE MP2,5 ou TE MP (en kg/h) est égal au produit de la constante 10 -6 fois la concentration des MP2,5 filtrables (CMP2,5, mg/pi3) ou des matières particulaires filtrables (CMP2,5, mg/pi3), fois le débit volumétrique des gaz de cheminée (Qs pi3/h).

 

Isocinétisme. Vérifier l'isocinétisme à chaque point de section à l'aide de l'équation G-16.

Équation G-16

Équation G-16 (Voir description longue ci-dessous.)
Description longue de l’équation G-16

I (%) pour le point de prélèvement no j est égal au produit de cinq facteurs et de huit diviseurs. Le 1er facteur est le coefficient du compteur de gaz de type sec (γ, adimensionnel). Le 2e facteur est le volume de l'échantillon de gaz de cheminée dans des conditions de compteur de type sec pour le point de prélèvement No j (Vmj, pi3). Le 3e facteur est la somme de la pression barométrique (Pbar, en Hg) plus [la chute de pression du débitmètre (ΔH, en H2O) divisée par 13,6]. Le 4e facteur est la température du gaz de cheminée (Ts, R), et le 5e facteur est la constante 100.

Le 1er diviseur est le temps total d'analyse par mesure (t, minutes). Le 2e diviseur est [1 - la fraction volumétrique de l'humidité des gaz de cheminée, (BH2O, décimal)]. Le 3e diviseur est la constante 0,4167. Le 4e diviseur est le nombre π divisé par 4. Le 5e diviseur est la racine carrée du diamètre intérieur de la buse d'échantillonnage (Nd, po). Le 6e diviseur est la température moyenne du compteur de gaz de type sec à l'entrée et à la sortie (Tm moy., R). Le 7e diviseur est la pression des gaz de cheminée (Ps, en Hg), et le 8e diviseur est la vélocité des gaz de cheminée (Us, pi/s).

 

Nomenclature

A s
aire de la coupe transversale intérieure d'une cheminée ou d'un conduit, en pi²

B wo
proportion d'eau par volume dans le gaz de cheminée, adimensionnelle

C FB
facteur de correction de blocage moyen, adimensionnel

C p
coefficient du tube de Pitot, adimensionnel

C MP2,5
concentration de MP 2,5 dans le gaz de cheminée sur une base sèche dans les conditions de référence en matière de température et de pression, en mg/pi³

C MP
concentration des matières particulaires filtrables dans le gaz de cheminée sur une base sèche dans les conditions de référence en matière de température et de pression, en mg/pi³

D 50
seuil du cyclone de MP 2.5 aux conditions d’echantillonnage

DE MP2,5
débit d'émission des MP 2,5 filtrables, en kg/h

DE MP
débit d'émission des matières particulaires filtrables, en kg/h

ΔH
perte de pression à travers le débitmètre à orifice pour chaque point de section, en po H 2O

I
isocinétisme, c.-à-d. le rapport de la vélocité de l'échantillonnage dans la buse sur la vélocité du flux gazeux non perturbé à chaque point de section, en %

j
le j e point de section, adimensionnel

M s
masse moléculaire du gaz de cheminée sur une base humide, en lb/lb-mole

M d
masse moléculaire du gaz de cheminée sur une base sèche, en lb/lb-mole

N d
diamètre intérieur de la buse d'échantillonnage, en po

%O 2, s
concentration d'oxygène dans le gaz de cheminée sur une base sèche, en %(v/v)

%O 2, h
concentration d'oxygène dans le gaz de cheminée sur une base humide, en %(v/v)

Δp
pression dynamique du gaz de cheminée à chaque point de section, en po H 2O

Δp s
pression statique du gaz de cheminée à chaque point de section, en po 'H 2O

P bar
pression barométrique au site d'échantillonnage, en po Hg

P réf
pression de référence, 29,92 po Hg

P s
pression absolue du gaz de cheminée, en po Hg

Q buse
débit volumétrique ajusté pour l'isocinétisme du gaz dans la buse dans les conditions d'entrée, en pi³/min

Q s
débit volumétrique du gaz de cheminée sur une base sèche dans les conditions de référence en matière de température et de pression, en pi³/h

t
temps total d'analyse par mesure, en min

(T m) moy
moyenne arithmétique des températures des compteurs à gaz type sec d'entrée et de sortie à chaque point de section, en R

T réf
température de référence, 537 R

T s
température du gaz de cheminée à chaque point de section, en R

(T s) moy
moyenne arithmétique des températures du gaz de cheminée, en R

U s
vélocité du gaz de cheminée à chaque point de section, en pi/s

(U s) moy
moyenne arithmétique des vélocités du gaz de cheminée, en pi/s

V m
volume d'échantillon de gaz de cheminée dans les conditions du compteur à gaz type sec, en pi³

(V m) j
volume d'échantillon de gaz de cheminée dans les conditions du compteur à gaz type sec, au j e point de section, en pi³

(V m) réf
volume d'échantillon de gaz de cheminée dans les conditions de référence en matière de température et de pression, en pi³

(V w) réf
volume de vapeur d'eau dans les conditions de référence, en pi³

P h3O
poids de l'eau condensée dans les impacteurs, en g

P MP2,5
poids des MP 2,5 filtrables recueillies au cours de l'analyse, en mg

P MP
poids des matières particulaires filtrables recueillies au cours de l'analyse, en mg

µs
viscosité du gaz de cheminée, en micropoises

Π
pi, 3,14159

ϒ
facteur de correction du compteur de gaz type sec, adimensionnel

13,6
facteur de conversion, po H 2O/po Hg

0,048
pi³ de vapeur d'eau/g d'eau

18
masse moléculaire de l'eau, 18 lb/lb-mole

85,52
constante dimensionnelle, en (pi/s)[(po Hg x lb/lb-mole)/(po H 2O x R)] 1/2

3 600
facteur de conversion, en secondes par heure

0,4167
facteur de conversion, en (s/min) (pi²/po²)

10 -6
conversion, en kg/mg
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