Specyficzna niepewność poboru pyłu polidyspersyjnego w grawimetrycznych pomiarach stężenia pyłu w kanałach

A study of a simulation-calculation character has been undertaken in order to determine one of the uncertainty components of the gravimetric measurement of the mass concentration of total particulate matter in flue gas flowing through a conduit. This uncertainty component is attributed to the degree of representativeness of the isokinetic or anisokinetic sampling of polydisperse particulate matter in the situation when the granulometric composition and density of dust are not known in detail, which is common in routine dust emission field tests. In such cases, the quantitative description of this representativeness, being part of global measurement accuracy analysis, is either ignored or overestimated in practice. Well estimated, the uncertainty component in question is therefore needed for practical purposes. In the study reported here, many dusts of diverse particle size distributions have been simulated representing dusts actually occurring in typical places of dust removal plants, i.e. before and after the dust collectors. Defi nite aspiration characteristics, pertaining to a really existing and used sampling nozzle, have been applied for the calculations. Typical dust densities and isokinetic sampling rates have been adopted. Using the above, the total dust concentration error recorded for the simulated sample taken has been calculated. Based on the distributions of the obtained errors, the uncertainty (along with a necessary correction factor) of the measured concentration has been established as being dependent on the general type of dust, the dust density range, isokinetic rate, and nozzle size. The discussed measurement uncertainty component is estimated to be up to 12% and should be appropriately taken into account in measurement results of total dust concentration in ducts and stacks.Celem pracy było wyznaczenie składnika niepewności grawimetrycznego pomiaru masowego stężenia pyłu całkowitego w gazach odlotowych odpowiadającego za nie w pełni zidentyfikowany pobór pyłu mający miejsce, gdy nie są dokładnie znane: jego skład frakcyjny i gęstość. Wykonano obliczenia symulacyjne poborów próbki zapylonego gazu. Przyjęto zróżnicowane składy frakcyjne pyłów pogrupowane w cztery typy oddające realne pyły w instalacjach gazów odlotowych: I. gruboziarniste przed odpylaczami, II. średnioziarniste przed odpylaczami, III. za odpylaczami średnioskutecznymi, IV. za odpylaczami wysokoskutecznymi. Przyjęto, iż pobór próbki gazu realizowany jest przy pomocy końcówek aspiracyjnych o znanej charakterystyce zasysania. Obliczono wartości błędu stężenia całkowitego odnotowanego w pobranej próbce dla dwóch zakresów gęstości pyłu, przy zmiennych: stopniu izokinetyczności i średnicy końcówki aspiracyjnej. Na podstawie rozkładów uzyskanych wartości błędu ustalono niepewność pomiaru stężenia całkowitego uzależnioną od danych pomiarowych: zakresu gęstości pyłu, typu pyłu, stopnia izokinetyczności i wielkości końcówki aspiracyjnej. Wyznaczono także towarzyszący niepewności niezbędny współczynnik korekcyjny zmierzonego stężenia. Sporządzono graficzne postaci zmienności niepewności i współczynnika. Ich wartości odczytuje się w zależności od dysponowanych danych pomiarowych. Dla zidentyfikowanych pomiarów niepewność wynosi 0,4-8%. Dla metody grawimetrycznej jako całości, bez rozpatrywania szczegółowych przypadków pomiarowych, niepewność wynosi ok. 10±2%. Generalnie: w pomiarach grawimetrycznych zapylenia gazów odlotowych, w sytuacjach braku szczegółowych informacji o składzie frakcyjnym i gęstości pyłu można szacować składową niepewność pomiaru masowego stężenia pyłu całkowitego z tytułu braku powyższych danych na 0,4-11,5%, a więc w pewnych przypadkach na wysokim poziomie. Składnik ten powinno się wprowadzać do budżetu końcowej niepewności

Directional sensitivity of differential pressure sensors of gas velocity used in manual gravimetric measurements of dust emissions from stationary sources / Czułość kierunkowa różnicowo-ciśnieniowych czujników prędkości gazu stosowanych w manualnych pomiarach grawimetrycznych emisji zanieczyszczeń pyłowych ze źródeł stacjonarnych

Manual measurements of distribution of gas velocity in conduits of flue gas installations using systems with differential pressure sensors of velocity are often performed for the requirements of determining emissions of dust pollutants from industrial process plants to the atmosphere. The aim is to determine an axial velocity profile. Flows in measuring sections are not always coaxial along the run of the duct; they are characterized by different directions of the velocity vector at various measuring points. The determination of actual directions of vectors of local velocities giving a guarantee of an accurate calculation of the axial velocity is often not possible from the technical point of view and the measurement of the velocity is carried out with the parallel setting of the sensor head in relation to the axis and the walls of the conduit. Then the knowledge of the directional sensitivity of the applied velocity sensor allows either to eliminate the axial velocity measurement error or to take it into account by the uncertainty of this measurement. For specific situations of two-dimensional variation of direction of the velocity vector, the directional sensitivity characteristics and in consequence the characteristics of error have been determined for three sensors adopted to tests: a zero pressure dust sampling probe with the anemometric function as an element of the gravimetric dust sampler and comparatively - two commonly used Pitot tubes: types S and L.Na potrzeby określania emisji zanieczyszczeń pyłowych do atmosfery z przemysłowych instalacji technologicznych często wykonywane są manualne pomiary rozkładu prędkości gazu w kanałach instalacji gazów odlotowych przy pomocy układów z różnicowo-ciśnieniowymi czujnikami prędkości. Celem jest ustalenie profilu prędkości osiowej. Przepływy w przekrojach pomiarowych nie zawsze są współosiowe z biegiem kanału; cechują się różnymi kierunkami wektora prędkości w różnych punktach pomiarowych. Ustalanie rzeczywistych kierunków wektorów prędkości lokalnych, dające gwarancję dokładnego obliczenia prędkości osiowych, często nie jest możliwe z technicznego punktu widzenia i pomiar prędkości prowadzi się przy ustawieniu głowicy czujnika równoległym w stosunku do osi i ścian kanału. Wtedy wiedza o czułości kierunkowej zastosowanego czujnika prędkości pozwala albo na wyeliminowanie błędu pomiaru prędkości osiowej, albo na uwzględnienie go poprzez niepewność tego pomiaru. Dla specyficznych sytuacji dwuwymiarowej zmienności kierunku wektora prędkości wyznaczono charakterystyki czułości kierunkowej i w konsekwencji charakterystyki błędu trzech przyjętych do badań czujników: pyłowej sondy zerowej o funkcji anemometrycznej jako elementu pyłomierza grawimetrycznego i porównawczo - dwóch powszechnie stosowanych rurek spiętrzających: typu S i L

Czułość kierunkowa różnicowo-ciśnieniowych czujników prędkości gazu stosowanych w manualnych pomiarach grawimetrycznych emisji zanieczyszczeń pyłowych ze źródeł stacjonarnych

Manual measurements of distribution of gas velocity in conduits of flue gas installations using systems with differential pressure sensors of velocity are often performed for the requirements of determining emissions of dust pollutants from industrial process plants to the atmosphere. The aim is to determine an axial velocity profile. Flows in measuring sections are not always coaxial along the run of the duct; they are characterized by different directions of the velocity vector at various measuring points. The determination of actual directions of vectors of local velocities giving a guarantee of an accurate calculation of the axial velocity is often not possible from the technical point of view and the measurement of the velocity is carried out with the parallel setting of the sensor head in relation to the axis and the walls of the conduit. Then the knowledge of the directional sensitivity of the applied velocity sensor allows either to eliminate the axial velocity measurement error or to take it into account by the uncertainty of this measurement. For specific situations of two-dimensional variation of direction of the velocity vector, the directional sensitivity characteristics and in consequence the characteristics of error have been determined for three sensors adopted to tests: a zero pressure dust sampling probe with the anemometric function as an element of the gravimetric dust sampler and comparatively - two commonly used Pitot tubes: types S and L.Na potrzeby określania emisji zanieczyszczeń pyłowych do atmosfery z przemysłowych instalacji technologicznych często wykonywane są manualne pomiary rozkładu prędkości gazu w kanałach instalacji gazów odlotowych przy pomocy układów z różnicowo-ciśnieniowymi czujnikami prędkości. Celem jest ustalenie profilu prędkości osiowej. Przepływy w przekrojach pomiarowych nie zawsze są współosiowe z biegiem kanału; cechują się różnymi kierunkami wektora prędkości w różnych punktach pomiarowych. Ustalanie rzeczywistych kierunków wektorów prędkości lokalnych, dające gwarancję dokładnego obliczenia prędkości osiowych, często nie jest możliwe z technicznego punktu widzenia i pomiar prędkości prowadzi się przy ustawieniu głowicy czujnika równoległym w stosunku do osi i ścian kanału. Wtedy wiedza o czułości kierunkowej zastosowanego czujnika prędkości pozwala albo na wyeliminowanie błędu pomiaru prędkości osiowej, albo na uwzględnienie go poprzez niepewność tego pomiaru. Dla specyficznych sytuacji dwuwymiarowej zmienności kierunku wektora prędkości wyznaczono charakterystyki czułości kierunkowej i w konsekwencji charakterystyki błędu trzech przyjętych do badań czujników: pyłowej sondy zerowej o funkcji anemometrycznej jako elementu pyłomierza grawimetrycznego i porównawczo - dwóch powszechnie stosowanych rurek spiętrzających: typu S i L