🌿 Para wodna w gazach odlotowych — metoda kondensacyjno-adsorpcyjna (referencyjna)
Krótko: o co chodzi
Pobór znanej objętości gazu grzaną sondą przez filtr do układu wychwytu (adsorpcja lub kondensacja + adsorpcja) i wyznaczenie zawartości pary wodnej z przyrostu masy układu; przy gazach nasyconych — z temperatury gazu; standardowa metoda referencyjna dla 4–40 % obj. Badanie wykonuje się według normy PN-EN 14790:2017-04 (EN 14790:2017); Zakres: 4–40 % obj.; 29–250 g/m³ gazu wilgotnego; walidacja 7–26 % obj., pobór 30 min. Procedura obejmuje 6 kroków; stosuje się je m.in. do: Pomiar wilgotności gazów odlotowych towarzyszący każdemu pomiarowi emisji — przeliczanie stężeń na gaz suchy, Kalibracja i kontrola (QAL2, AST) peryferyjnych AMS pary wodnej — metodyka referencyjna wg rozporządzenia o pomiarach emisji, Spalarnie i współspalarnie odpadów, duże obiekty spalania, instalacje z mokrym odsiarczaniem (gazy nasycone — metoda temperaturowa).
W skrócie
- Norma: PN-EN 14790:2017-04 (EN 14790:2017)
- Kategoria: Środowisko
- Kroków procedury: 6
- Zakres: 4–40 % obj.; 29–250 g/m³ gazu wilgotnego; walidacja 7–26 % obj., pobór 30 min
- Temperatura sondy: ≥ 120 °C i ≥ 20 °C powyżej punktu rosy (kwasu); bez grzania dopuszczalne przy gazie > 200 °C, jeśli temperatura za filtrem nie spada poniżej punktu rosy kwasu
- Gazomierz: niepewność rozszerzona ≤ 5 % objętości; temperatura i ciśnienie ≤ 2 %; gazomierz suchy wymaga osuszenia do < 10 g/m³ (punkt rosy 10,5 °C, 1,25 % obj.)
Przegląd
EN 14790:2017 określa standardową metodę referencyjną (SRM) opartą na układzie poboru z techniką kondensacji/adsorpcji do wyznaczania stężenia pary wodnej w gazach odlotowych z przewodów i kominów. Podaje charakterystyki użytkowe i kryteria dla układów pomiarowych, stosuje się do monitoringu okresowego oraz kalibracji i kontroli automatycznych systemów pomiarowych (AMS) i określa kryteria równoważności metod alternatywnych (EN 14793). Zakres stosowania: 4–40 % obj. pary wodnej, czyli 29–250 g/m³ gazu wilgotnego (górna granica zależy od maksymalnej prężności pary w danej temperaturze); wszystkie stężenia wyraża się w warunkach standardowych (273 K, 101,3 kPa). Dla gazów nasyconych metoda kondensacyjno-adsorpcyjna nie ma zastosowania — norma podaje wskazówki dla gazów z kroplami. Zwalidowano ją w badaniach terenowych na spalarniach, współspalarniach i dużych obiektach spalania dla okresów 30 min w zakresie 7–26 % obj. Wydanie 2017 zastąpiło EN 14790:2005. Pomiar pary wodnej służy do przeliczania wyników emisji na gaz suchy; rozporządzenie o pomiarach wielkości emisji wskazuje PN-EN 14790 (lub równoważną metodę instrumentalną) jako metodykę referencyjną dla zawartości pary wodnej przy kontroli ciągłych pomiarów.
Zasada metody
Zakłada się, że gaz w kominie jest w przybliżeniu w równowadze adiabatycznej — krople mogą powstać tylko w gazie nasyconym, więc brak kropli oznacza gaz nienasycony. Próbkę gazu pobiera się ze stałym strumieniem; parę wodną wychwytuje się przez adsorpcję albo kondensację z adsorpcją, a masę pary wyznacza z przyrostu masy układu wychwytu. Przy kroplach metoda zawyża wynik: jeśli zmierzona wartość jest równa lub wyższa od wartości dla gazu nasyconego w danej temperaturze i ciśnieniu (tablica w załączniku B), wynik odrzuca się, a gaz uznaje za nasycony — wtedy stosuje się metodę temperaturową: sonda temperaturowa w strumieniu do osiągnięcia równowagi, a zawartość pary odczytuje się z tablicy równowagi ciecz–gaz. Wszystkie elementy przed układem wychwytu są ogrzewane i wykonane z materiałów niereagujących z parą wodną (stal nierdzewna, szkło borokrzemowe, kwarc, PTFE, tytan); sonda w płaszczu grzejnym o temperaturze co najmniej 120 °C i 20 °C powyżej punktu rosy (kwasu). Układ wychwytu: co najmniej jeden wkład/płuczka ze środkiem suszącym (np. barwiony żel krzemionkowy) albo stopień kondensacji (opcjonalne chłodzenie) i stopień adsorpcji; kondensacja wody w częściach nieważonych jest niedopuszczalna, a skuteczność układu sprawdza się według normy.
Zastosowania
- Pomiar wilgotności gazów odlotowych towarzyszący każdemu pomiarowi emisji — przeliczanie stężeń na gaz suchy
- Kalibracja i kontrola (QAL2, AST) peryferyjnych AMS pary wodnej — metodyka referencyjna wg rozporządzenia o pomiarach emisji
- Spalarnie i współspalarnie odpadów, duże obiekty spalania, instalacje z mokrym odsiarczaniem (gazy nasycone — metoda temperaturowa)
- Jednoczesny pobór z SO₂ (EN 14791) lub HCl (EN 1911) tą samą sondą, gdy nie ma kropli
- Wyznaczanie strumienia objętości gazu suchego (EN ISO 16911-1)
Kluczowe parametry
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Zakres | 4–40 % obj.; 29–250 g/m³ gazu wilgotnego; walidacja 7–26 % obj., pobór 30 min |
| Temperatura sondy | ≥ 120 °C i ≥ 20 °C powyżej punktu rosy (kwasu); bez grzania dopuszczalne przy gazie > 200 °C, jeśli temperatura za filtrem nie spada poniżej punktu rosy kwasu |
| Gazomierz | niepewność rozszerzona ≤ 5 % objętości; temperatura i ciśnienie ≤ 2 %; gazomierz suchy wymaga osuszenia do < 10 g/m³ (punkt rosy 10,5 °C, 1,25 % obj.) |
| Waga | rozdzielczość ≤ 0,1 g lub 2 % masy wody |
| Barometr i termometr | barometr ≤ 1 kPa; termometr gazu 273–373 K, niepewność ≤ 2,5 K, mała bezwładność |
| Niepewność metody | względna rozszerzona ≤ 20 % przy wartości mierzonej; kryteria tab. 1 (objętość ≤ 2,5 %, T ≤ 2 %, p ≤ 2 %, nieszczelność ≤ 2 % strumienia) |
Norma
- Numer normy
- PN-EN 14790:2017-04 (EN 14790:2017)
- Tytuł (PL)
- Emisja ze źródeł stacjonarnych — Oznaczanie pary wodnej w przewodach — Standardowa metoda odniesienia
- Title (EN)
- Stationary source emissions — Determination of the water vapour in ducts — Standard reference method
Procedura krok po kroku
-
Planowanie
Zaplanuj pomiar wg EN 15259 razem z pomiarami składników; uzgodnij z zakładem warunki pracy. Pomiar w jednym reprezentatywnym punkcie jest dopuszczalny, gdy spełnione są wymagania EN 15259 co do rozkładu stężenia; inaczej — pomiar siatkowy.
-
Zestawienie układu
Zważ układ wychwytu przed poborem; napełnij płuczki kondensacyjne wodą (mniej niż połowa objętości) lub roztworem absorpcyjnym innego składnika, ostatni wkład — środkiem suszącym. Połącz grzaną sondę, filtr, układ wychwytu, pompę i gazomierz; wykonaj test szczelności (nieszczelność ≤ 2 % strumienia).
-
Pobór
Wprowadź sondę w płaszczu grzejnym (≥ 120 °C, ≥ 20 °C nad punktem rosy) do punktu pomiarowego i pobieraj gaz ze stałym strumieniem przez ustalony czas (np. 30 min), notując objętość, temperaturę i ciśnienie na gazomierzu oraz ciśnienie atmosferyczne. Sprawdź skuteczność wychwytu według normy.
-
Ważenie
Zważ układ wychwytu po poborze (rozdzielczość ≤ 0,1 g lub 2 % masy wody); sprawdź powtarzalność ważenia; w terenie chroń wagę przed wahaniami temperatury, przeciągami i drganiami.
-
Sprawdzenie nasycenia
Porównaj wynik z wartością nasycenia dla temperatury i ciśnienia gazu (załącznik B); jeśli jest równy lub wyższy — odrzuć wynik, uznaj gaz za nasycony i wyznacz zawartość pary metodą temperaturową (sonda temperaturowa do równowagi, odczyt z tablicy).
-
Obliczenia
Oblicz masę wody, objętość gazu suchego w warunkach standardowych (z korektą na parę wodną przy gazomierzu mokrym), stężenie masowe pary wodnej w g/m³ i udział objętościowy; sporządź budżet niepewności (załącznik D) i sprawozdanie.
Wymagany sprzęt i aparatura
| Sprzęt | Przykład | Orientacyjna cena |
|---|---|---|
| Grzana sonda poboru z płaszczem grzejnym i rurą ochronną | stal nierdzewna, szkło borokrzemowe, kwarc, PTFE lub tytan; oznaczona do trafienia w punkty pomiarowe | — |
| Obudowa filtra z filtrem cząstek | w kominie (za dyszą) lub poza kominem, połączona z sondą bez zimnych odcinków | — |
| Układ wychwytu | wkłady/płuczki ze środkiem suszącym (barwiony żel krzemionkowy) albo stopień kondensacji z opcjonalnym chłodzeniem (lód, układ kriogeniczny) + stopień adsorpcji; przykłady w załączniku C | — |
| Szczelna pompa, rotametr, zbiornik wyrównawczy, zawór regulacyjny | stały strumień poboru | — |
| Gazomierz suchy lub mokry z termometrem i manometrem | niepewność ≤ 5 %; przy gazomierzu suchym kondensator/osuszacz (żel 1–3 mm suszony 110 °C ≥ 2 h) | — |
| Waga, barometr, termometr gazu | waga ≤ 0,1 g; barometr ≤ 1 kPa; termometr 273–373 K ≤ 2,5 K | — |
Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne
| Odczynnik | CAS | Szczegóły |
|---|---|---|
| Środek suszący (np. barwiony żel krzemionkowy) | — | |
| Woda (lub roztwór absorpcyjny wg EN 14791 / EN 1911) | — |
Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)
- Grzana sonda i obudowa filtra grożą oparzeniem; układ kriogeniczny (suchy lód) — rękawice ochronne, wentylacja
- Praca na platformie kominowej — zabezpieczenie przed upadkiem; przy gazach kwaśnych ochrona dróg oddechowych przy otwieraniu króćców
- Roztwory absorpcyjne innych składników (H₂O₂, kwasy) — według ich kart charakterystyki
Najczęstsze pytania
Jaka norma opisuje to badanie?
Badanie wykonuje się według normy PN-EN 14790:2017-04 (EN 14790:2017) — „Emisja ze źródeł stacjonarnych — Oznaczanie pary wodnej w przewodach — Standardowa metoda odniesienia”. Tytuł angielski: „Stationary source emissions — Determination of the water vapour in ducts — Standard reference method”.
Na czym polega ta metoda?
Zakłada się, że gaz w kominie jest w przybliżeniu w równowadze adiabatycznej — krople mogą powstać tylko w gazie nasyconym, więc brak kropli oznacza gaz nienasycony. Próbkę gazu pobiera się ze stałym strumieniem; parę wodną wychwytuje się przez adsorpcję albo kondensację z adsorpcją, a masę pary wyznacza z przyrostu masy układu wychwytu.
Jaki jest zakres pomiarowy i dokładność?
Zakres: 4–40 % obj.; 29–250 g/m³ gazu wilgotnego; walidacja 7–26 % obj., pobór 30 min; Temperatura sondy: ≥ 120 °C i ≥ 20 °C powyżej punktu rosy (kwasu); bez grzania dopuszczalne przy gazie > 200 °C, jeśli temperatura za filtrem nie spada poniżej punktu rosy kwasu; Gazomierz: niepewność rozszerzona ≤ 5 % objętości; temperatura i ciśnienie ≤ 2 %; gazomierz suchy wymaga osuszenia do < 10 g/m³ (punkt rosy 10,5 °C, 1,25 % obj.); Waga: rozdzielczość ≤ 0,1 g lub 2 % masy wody.
Ile trwa wykonanie badania?
Procedura obejmuje 6 kroków. Norma nie podaje czasu trwania dla wszystkich etapów — decyduje procedura laboratorium.
Jaki sprzęt jest potrzebny?
Grzana sonda poboru z płaszczem grzejnym i rurą ochronną, Obudowa filtra z filtrem cząstek, Układ wychwytu, Szczelna pompa, rotametr, zbiornik wyrównawczy, zawór regulacyjny, Gazomierz suchy lub mokry z termometrem i manometrem, Waga, barometr, termometr gazu.
Gdzie stosuje się to badanie?
Pomiar wilgotności gazów odlotowych towarzyszący każdemu pomiarowi emisji — przeliczanie stężeń na gaz suchy; Kalibracja i kontrola (QAL2, AST) peryferyjnych AMS pary wodnej — metodyka referencyjna wg rozporządzenia o pomiarach emisji; Spalarnie i współspalarnie odpadów, duże obiekty spalania, instalacje z mokrym odsiarczaniem (gazy nasycone — metoda temperaturowa); Jednoczesny pobór z SO₂ (EN 14791) lub HCl (EN 1911) tą samą sondą, gdy nie ma kropli; Wyznaczanie strumienia objętości gazu suchego (EN ISO 16911-1).
Jakie środki ostrożności obowiązują?
Grzana sonda i obudowa filtra grożą oparzeniem; układ kriogeniczny (suchy lód) — rękawice ochronne, wentylacja; Praca na platformie kominowej — zabezpieczenie przed upadkiem; przy gazach kwaśnych ochrona dróg oddechowych przy otwieraniu króćców; Roztwory absorpcyjne innych składników (H₂O₂, kwasy) — według ich kart charakterystyki.
Które laboratorium wykona to badanie?
Badanie wykonują laboratoria akredytowane według ISO/IEC 17025. Na LabCoda wyszukasz je po numerze normy PN-EN 14790.