🌿 Tlenek węgla (CO) w gazach odlotowych — NDIR (metoda referencyjna)
Krótko: o co chodzi
Ciągły pomiar stężenia tlenku węgla w gazach odlotowych analizatorem absorpcji w podczerwieni (NDIR, np. Badanie wykonuje się według normy PN-EN 15058:2017-04 (EN 15058:2017); Zakres walidacji: 0–400 mg/m³ (duże obiekty spalania), 0–740 mg/m³ (spalarnie); pobór 30 min. Procedura obejmuje 5 kroków; stosuje się je m.in. do: Pomiary okresowe emisji CO z kotłów, spalarni i współspalarni odpadów, pieców przemysłowych, silników i turbin, Kalibracja i kontrola (QAL2, AST) automatycznych analizatorów CO — metodyka referencyjna wg rozporządzenia o pomiarach emisji, Ocena zupełności spalania i pracy palników.
W skrócie
- Norma: PN-EN 15058:2017-04 (EN 15058:2017)
- Kategoria: Środowisko
- Kroków procedury: 5
- Zakres walidacji: 0–400 mg/m³ (duże obiekty spalania), 0–740 mg/m³ (spalarnie); pobór 30 min
- Wynik: mg/m³ CO, gaz suchy, 273 K, 101,3 kPa, referencyjne O₂
- Interferencje IR: para wodna, CO₂, N₂O, węglowodory — tłumione konstrukcją analizatora (np. korelacja filtrów gazowych)
Przegląd
EN 15058 określa standardową metodę referencyjną (SRM) opartą na absorpcji w podczerwieni (IR) do oznaczania tlenku węgla w gazach odlotowych z przewodów i kominów; obejmuje układ poboru i kondycjonowania gazu oraz analizator. Norma podaje charakterystyki i kryteria dla układów pomiarowych IR, stosuje się do monitoringu okresowego oraz kalibracji i kontroli automatycznych systemów pomiarowych (AMS) i określa kryteria równoważności metod alternatywnych (EN 14793). Zwalidowano ją w badaniach terenowych na spalarniach, współspalarniach i dużych obiektach spalania oraz na stanowisku badawczym dla okresów poboru 30 min w zakresie 0–400 mg/m³ CO (duże obiekty spalania) i 0–740 mg/m³ (spalarnie i współspalarnie); dyrektywa 2010/75/UE wyraża wartości dopuszczalne w mg/m³ dla gazu suchego przy określonej zawartości O₂ w 273 K i 101,3 kPa. Wydanie 2017 zastąpiło EN 15058:2006. W Polsce rozporządzenie o pomiarach wielkości emisji wskazuje PN-EN 15058 jako metodykę referencyjną dla CO przy kontroli ciągłych pomiarów.
Zasada metody
Osłabienie promieniowania podczerwonego przechodzącego przez celę pomiarową jest miarą stężenia CO zgodnie z prawem Lamberta–Beera. Promieniowanie IR pochłaniają także inne cząsteczki heteroatomowe — zwłaszcza woda i CO₂ mają szerokie pasma interferujące z pomiarem CO — dlatego stosuje się rozwiązania tłumiące czułość skrośną. W metodzie niedyspersyjnej (NDIR) stężenie mierzy się elektrooptycznie przez absorpcję określonej długości fali: światło IR kieruje się przez komorę pomiarową do detektora, równolegle działa komora odniesienia z zamkniętym gazem (zwykle azotem), a filtr optyczny przed detektorem przepuszcza tylko długość fali pochłanianą przez CO; techniki takie jak korelacja filtrów gazowych ograniczają czułość skrośną, niestabilność i dryft. Szczególną uwagę wymagają gazy pochłaniające IR: para wodna, ditlenek węgla, podtlenek azotu i węglowodory. Analizator łączy się z ekstrakcyjnym układem poboru (sonda, filtr, linia, kondycjonowanie) w jednej z konfiguracji: chłodnica kondensacyjna, osuszacz permeacyjny, rozcieńczanie suchym powietrzem lub azotem, albo linia grzana do grzanego analizatora. Stężenie mierzy się w jednostkach objętościowych (przy kalibracji wzorcem objętościowym) i wyraża w mg/m³ przez standardowe współczynniki przeliczeniowe.
Zastosowania
- Pomiary okresowe emisji CO z kotłów, spalarni i współspalarni odpadów, pieców przemysłowych, silników i turbin
- Kalibracja i kontrola (QAL2, AST) automatycznych analizatorów CO — metodyka referencyjna wg rozporządzenia o pomiarach emisji
- Ocena zupełności spalania i pracy palników
- Wykazywanie równoważności metod alternatywnych (np. elektrochemicznych) względem SRM
- Pomiary przy uruchamianiu i optymalizacji instalacji spalania
Kluczowe parametry
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Zakres walidacji | 0–400 mg/m³ (duże obiekty spalania), 0–740 mg/m³ (spalarnie); pobór 30 min |
| Wynik | mg/m³ CO, gaz suchy, 273 K, 101,3 kPa, referencyjne O₂ |
| Interferencje IR | para wodna, CO₂, N₂O, węglowodory — tłumione konstrukcją analizatora (np. korelacja filtrów gazowych) |
| Kondycjonowanie | chłodnica, osuszacz permeacyjny, rozcieńczanie lub linia grzana |
| Gaz zakresowy | zwykle ok. 80 % górnej granicy zakresu |
| Niepewność | rozszerzona z budżetu niepewności, k = 2 (95 %) |
Norma
- Numer normy
- PN-EN 15058:2017-04 (EN 15058:2017)
- Tytuł (PL)
- Emisja ze źródeł stacjonarnych — Oznaczanie stężenia masowego tlenku węgla — Standardowa metoda odniesienia: spektrometria niedyspersyjna w podczerwieni
- Title (EN)
- Stationary source emissions — Determination of mass concentration of carbon monoxide — Standard reference method: non-dispersive infrared spectrometry
Procedura krok po kroku
-
Planowanie
Zaplanuj pomiar wg EN 15259; ustal oczekiwane stężenia CO, CO₂ i wilgotność, dobierz zakres analizatora i konfigurację kondycjonowania.
-
Montaż
Zainstaluj sondę, filtr, linię i kondycjonowanie; wygrzej elementy, sprawdź szczelność.
-
Adjustacja
Podaj gaz zerowy i zakresowy bezpośrednio i przez sondę; sprawdź czas odpowiedzi, liniowość i wpływ interferentów (CO₂, H₂O) zgodnie z wymaganiami normy.
-
Pomiar
Rejestruj stężenie CO w sposób ciągły przez okres uśredniania (np. 30 min); równolegle mierz O₂ i wilgotność do przeliczeń.
-
Kontrola dryftu i obliczenia
Po pomiarze sprawdź zero i zakres; przelicz stężenia objętościowe na mg/m³ (rozdz. 10 normy), na gaz suchy w warunkach standardowych i referencyjne O₂; sporządź budżet niepewności.
Wymagany sprzęt i aparatura
| Sprzęt | Przykład | Orientacyjna cena |
|---|---|---|
| Analizator NDIR CO | z komorą pomiarową i komorą odniesienia (azot), filtrem optycznym; np. technika korelacji filtrów gazowych | — |
| Sonda poboru z filtrem cząstek | materiały obojętne, ogrzewane powyżej punktu rosy | — |
| Linia pomiarowa i układ kondycjonowania | chłodnica, osuszacz permeacyjny, układ rozcieńczania lub linia grzana | — |
| Gazy testowe: zerowy (N₂) i zakresowy (CO w N₂) | stężenie zakresowe ok. 80 % zakresu | — |
| System rejestracji danych | zapis ciągły wskazań | — |
Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)
- Tlenek węgla w gazach testowych i w próbce jest trujący — wylot analizatora odprowadzaj na zewnątrz, pomieszczenie wentylowane, detektor CO
- Grzane elementy układu poboru i praca na platformie kominowej — rękawice termoodporne, zabezpieczenie przed upadkiem
Najczęstsze pytania
Jaka norma opisuje to badanie?
Badanie wykonuje się według normy PN-EN 15058:2017-04 (EN 15058:2017) — „Emisja ze źródeł stacjonarnych — Oznaczanie stężenia masowego tlenku węgla — Standardowa metoda odniesienia: spektrometria niedyspersyjna w podczerwieni”. Tytuł angielski: „Stationary source emissions — Determination of mass concentration of carbon monoxide — Standard reference method: non-dispersive infrared spectrometry”.
Na czym polega ta metoda?
Osłabienie promieniowania podczerwonego przechodzącego przez celę pomiarową jest miarą stężenia CO zgodnie z prawem Lamberta–Beera. Promieniowanie IR pochłaniają także inne cząsteczki heteroatomowe — zwłaszcza woda i CO₂ mają szerokie pasma interferujące z pomiarem CO — dlatego stosuje się rozwiązania tłumiące czułość skrośną.
Jaki jest zakres pomiarowy i dokładność?
Zakres walidacji: 0–400 mg/m³ (duże obiekty spalania), 0–740 mg/m³ (spalarnie); pobór 30 min; Wynik: mg/m³ CO, gaz suchy, 273 K, 101,3 kPa, referencyjne O₂; Interferencje IR: para wodna, CO₂, N₂O, węglowodory — tłumione konstrukcją analizatora (np. korelacja filtrów gazowych); Kondycjonowanie: chłodnica, osuszacz permeacyjny, rozcieńczanie lub linia grzana.
Ile trwa wykonanie badania?
Procedura obejmuje 5 kroków. Norma nie podaje czasu trwania dla wszystkich etapów — decyduje procedura laboratorium.
Jaki sprzęt jest potrzebny?
Analizator NDIR CO, Sonda poboru z filtrem cząstek, Linia pomiarowa i układ kondycjonowania, Gazy testowe: zerowy (N₂) i zakresowy (CO w N₂), System rejestracji danych.
Gdzie stosuje się to badanie?
Pomiary okresowe emisji CO z kotłów, spalarni i współspalarni odpadów, pieców przemysłowych, silników i turbin; Kalibracja i kontrola (QAL2, AST) automatycznych analizatorów CO — metodyka referencyjna wg rozporządzenia o pomiarach emisji; Ocena zupełności spalania i pracy palników; Wykazywanie równoważności metod alternatywnych (np. elektrochemicznych) względem SRM; Pomiary przy uruchamianiu i optymalizacji instalacji spalania.
Jakie środki ostrożności obowiązują?
Tlenek węgla w gazach testowych i w próbce jest trujący — wylot analizatora odprowadzaj na zewnątrz, pomieszczenie wentylowane, detektor CO; Grzane elementy układu poboru i praca na platformie kominowej — rękawice termoodporne, zabezpieczenie przed upadkiem.
Które laboratorium wykona to badanie?
Badanie wykonują laboratoria akredytowane według ISO/IEC 17025. Na LabCoda wyszukasz je po numerze normy PN-EN 15058.