Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 9463:2012 - ASTM D 5468-02

Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 9463:2012 - ASTM D 5468-02 trình bày nội dung về chất thải rắn - phương pháp xác định năng suất tỏa nhiệt toàn phần và tổng lượng tro của các vật liệu thải.

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 9463:2012 ASTM D 5468 - 02 CHẤT THẢI RẮN - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NĂNG SUẤT TỎA NHIỆT TOÀN PHẦN VÀ TỔNG LƯỢNG TRO CỦA CÁC VẬT LIỆU THẢI Standard test method for gross calorific and ash value of waste materials Lời nói đầu TCVN 9463:2012 xây dựng sở chấp nhận hoàn toàn tương đương với ASTM D 5468-02 Standard test method for gross calorific and ash value of waste materials rà sốt năm 2007 khơng thay đổi nội dung kỹ thuật với cho phép ASTM quốc tế, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428, USA Tiêu chuẩn ASTM D 5468-02 thuộc quyền ASTM quốc tế TCVN 9463:2012 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 200 Chất thải rắn biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Công nghệ công bố CHẤT THẢI RẮN - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NĂNG SUẤT TỎA NHIỆT TOÀN PHẦN VÀ TỔNG LƯỢNG TRO CỦA CÁC VẬT LIỆU THẢI Standard test method for gross calorific and ash value of waste materials Phạm vi áp dụng 1.1 Tiêu chuẩn quy định phương pháp xác định suất tỏa nhiệt toàn phần vật liệu thải nhiệt lượng kế đẳng nhiệt, nhiệt lượng kế áp suất, nhiệt lượng kế đẳng nhiệt bao khơng khí (nhiệt lượng kế đẳng nhiệt có vỏ cách nhiệt khí) bom nhiệt lượng kế đoạn nhiệt sử dụng cảm biến nhiệt điện tử, kiểm soát tự động nhiệt lượng sau phân tích tro lại Sau phân tích nhiệt lượng, nước rửa bom nhiệt lượng kế thu gom để phân tích nguyên tố 1.2 Các giá trị tính theo hệ SI giá trị tiêu chuẩn 1.3 Tiêu chuẩn không đề cập đến tất vấn đề liên quan đến an toàn sử dụng Người sử dụng tiêu chuẩn có trách nhiệm thiết lập nguyên tắc an toàn bảo vệ sức khỏe khả áp dụng phù hợp với giới hạn quy định trước đưa vào sử dụng Xem thêm Điều mối nguy cụ thể Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm cơng bố áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm cơng bố áp đụng phiên nhất, bao gồm sửa đổi, bổ sung (nếu có) TCVN 2117 (ASTM 1193-06), Nước thuốc thừ- Yêu cầu kỹ thuật ASTM D 121, Terminology of coal and coke (Thuật ngữ than than cốc) ASTM D 240, Test method for heat of combustion of liquid hydrocarbon fuels by bomb calorimeter (Phương pháp xác định nhiệt cháy nhiên liệu hydrocacbon thể lỏng bom nhiệt lượng kế) ASTM D 1018, Test method for hydrogen in petroleum fractions (Phương pháp xác định hydro phân đoạn dầu mỏ) ASTM D 3177, Test method for total sulfur in the analysis sample of coal and coke (Phương pháp xác định tổng lưu huỳnh mẫu phân tích than than cốc) ASTM D 4239, Test method for sulfur in the analysis sample of coal and coke using hightemperature furnace combustion methods (Phương pháp xác định tổng lưu huỳnh mẫu phân tích than than cốc sử dụng phương pháp đốt lò hình ống nhiệt độ cao) ASTM E 144, Practice for safe use of oxygen combustion bombs (Thực hành sử dụng an toàn bình bom đốt ơxy) Thuật ngữ, định nghĩa 3.1 Định nghĩa 3.1.1 Năng suất tỏa nhiệt (calorific value) Nhiệt sinh đốt đơn vị khối lượng mẫu thử điều kiện xác định Trong phương pháp này, suất tỏa nhiệt tính jun kilogam (J/kg) Năng suất tỏa nhiệt tính theo calo gam (cal/g) theo đơn vị nhiệt Anh Btu/lb cần Tương đương đơn vị nêu Bảng Bảng - Quy đổi đơn vị đo nhiệt lượng A Btu = 1055,06 J J/g = 0,430 Btu/lb cal A = 4,1868 J J/g = 0,239 cal/g Nhiệt lượng quốc tế 3.1.2 Nhiệt lượng kế (calorimeter) Nhiệt lượng kế dùng phương pháp không bom thành phần chứa (của) mà bao gồm gầu, dụng cụ điện tử cảm biến nhiệt độ (các thiết bị cảm biến nhiệt độ), đầu đánh lửa, nước que khuấy sử dụng nước 3.1.2.1 Nhiệt lượng kế đoạn nhiệt (adiabatic calorimeter) Nhiệt lượng kế có vỏ bao nhiệt độ điều chỉnh gần với nhiệt độ nhiệt lượng kế tốt để trì chênh lệch nhiệt độ “khơng" (0) 3.1.2.2 Vỏ bao nhiệt lượng kế (calorimeter jacket) Phương tiện cách nhiệt xung quanh nhiệt lượng kế 3.1.2.3 Nhiệt lượng kế đẳng nhiệt (isoperibol calorimeter) Nhiệt lượng kế có vỏ bao với nhiệt độ đồng không đổi 3.1.3 Năng suất tỏa nhiệt toàn phần (nhiệt độ đốt cháy tổng số) [gross calorific value (gross heat of combustion)], Qv (gross) Nhiệt sinh đốt cháy đơn vị khối lượng chất rắn nhiên liệu lỏng đốt thể tích khơng đổi bom nhiệt lượng kế với oxy điều kiện xác định nước ngưng tụ thành chất lỏng 3.1.4 Nhiệt dung (heat capacity) Lượng nhiệt cần để nâng hệ thống lên độ thể tích khơng đổi áp suất không đổi 3.1.5 Sự sinh nhiệt (heat of formation) Sự tăng hàm lượng nhiệt tạo từ hình thành mol chất từ nguyên tố áp suất khơng đổi 3.1.6 Năng suất tỏa nhiệt thực (Net calorific value/net heat of combustion at constant pressure), Qp Nhiệt sinh đốt đơn vị khối lượng chất rắn nhiên liệu lỏng cháy áp suất không đổi 0,1 MPa (1 atm), nước sản phẩm lại dạng 3.1.7 Nhiệt lượng kế tĩnh (static calorimeter) Nhiệt lượng kế khơng có vỏ bao điều nhiệt 3.2 Định nghĩa riêng cho tiêu chuẩn 3.2.1 Sự tăng nhiệt độ hiệu (corrected temperature rise) Nhiệt độ nhiệt lượng kế gây trình xảy bên bom làm thay đổi nhiệt độ quan sát hiệu theo hiệu ứng thay đổi 3.2.2 Nhiệt dung, tương đương lượng đương lượng nước (heat capacity, energy equivalent, or water equivalent) Năng lượng cần để làm tăng nhiệt độ nhiệt lượng kế lên độ Đây đại lượng mà nhân với nhiệt độ hiệu chính, làm tăng lên, sau điều chỉnh cho hiệu ứng nhiệt bắt nguồn từ bên chia cho khối lượng mẫu, cho suất tỏa nhiệt cực đại Tóm tắt phương pháp 4.1 Năng suất tỏa nhiệt xác định theo phương pháp cách đốt mẫu cân điều kiện kiểm soát, oxy, nhiệt lượng kế hiệu chuẩn Nhiệt lượng kế tiêu chuẩn hóa đốt lượng mẫu axit benzoic xác định Năng suất tỏa nhiệt mẫu thử tính từ quan sát nhiệt độ tiến hành trước, sau đốt khấu trừ nhiệt cháy trình khác 4.2 Sau tháo bom nhiệt lượng kế, ước tính hàm lượng tro hai quy trình sau: 4.2.1 Sấy bao chứa nhiên liệu nhiệt độ 200 0C từ đến 10 cân để ước lượng hàm lượng tro vật liệu thải 4.2.2 Lau khơ bề mặt ngồi nhiên liệu cân để thu ước lượng hàm lượng tro vật liệu thải Ý nghĩa ứng dụng 5.1 Phương pháp náy dùng để tính suất tỏa nhiệt hàm lượng tro vật liệu thải đại diện cho mẫu dùng để đốt làm nhiên liệu cho lò xi măng 5.2 Năng suất tỏa nhiệt cực đại tổng giá trị hàm lượng tro dùng để tính hiệu q trình hữu ích Thiết bị, dụng cụ 6.1 Phòng thử, phòng diện tích trống giữ nhiệt độ không đổi ± 0C cho tất phép thử nhiệt lượng kế Máy móc thiết bị cần phải che chắn khỏi ánh nắng mặt trời trực tiếp xạ từ nguồn khác Kiểm sốt nhiệt độ phòng độ ẩm tương đối phòng cần thiết 6.2 Bom cháy, cấu trúc từ vật liệu không bị ảnh hưởng trình cháy sản phẩm đốt để biểu thị tiêu thụ nhiệt đo thay đổi sản phẩm cuối Bom cần phải thiết kế cho tất sản phẩm đốt thể lỏng thu hồi hồn tồn cách rửa bề mặt bom Bom phải kín khí có khả chịu áp suất thủy tĩnh 20 MPa (3000 psig) nhiệt độ phòng mà không làm cho phận bom bị giãn nở vượt giới hạn đàn hồi 6.3 Cân, cân phòng thí nghiệm cân mẫu xác đến 0,0001 g Cân phải kiểm tra độ vào ngày đầu tuần thực phép thử nhiệt lượng kế 6.4 Bình nhiệt lượng kế (gàu), làm từ kim loại có lớp phủ chống gỉ, tất bề mặt đánh nhẵn Đối với nhiệt lượng kế có gàu gàu phận tách rời phần đồng bom nhiệt lượng kế Gàu phải kết cấu cho mơi trường bao quanh ngồi vỏ nhiệt lượng kế trì nhiệt độ đồng 6.5 Vỏ bao, vật chứa cách ly để giữ bên vòng ngồi vỏ bao nhiệt độ không đổi (cùng nhiệt độ), nhiệt độ nhiệt lượng kế (đoạn nhiệt), theo dõi liên tục thay đổi nhiệt độ (áp suất kế) 6.6 Dụng cụ cảm biến nhiệt độ, nhiệt kế nhiệt kế platin nhiệt kế, điện tử nắn dòng nhiệt kế, thủy ngân phù hợp sử dụng hiệu chuẩn CHÚ THÍCH 1: Nhiệt độ đo theo độ Celcius, độ Fahrenheit, ôm sử dụng đơn vị trọng tài khác thay cho độ Các đơn vị quán phải dùng tiêu chuẩn hóa phép xác định nhiệt lượng thực tế 6.7 Bộ giữ mẫu, chén nung platin, thạch anh hợp kim chấp nhận Chén nung gốc kim loại cần phải xử lý nhiệt 24 h nhiệt độ 500 °C để đảm bảo chén nung (bao) oxy hóa hồn tồn 6.8 Sợi đốt, phải dài 100 mm, có đường kính 0,16 mm, nhỏ (Số 34 B S), hợp kim crôm-nicken (Chromel C), bạch kim, bơng, dây sắt Cần sử dụng sợi đốt có chiều dài khối lượng cho tất phép hiệu chuẩn phép xác định suất tỏa nhiệt 6.9 Dòng điện đánh lửa, dòng chiều xoay chiều từ V đến 24 V dùng cho mục đích đánh lửa Có thể dùng máy biến lắp nối với dòng đánh lửa xoay chiều, tụ điện pin 6.10 Buret, dùng để chuẩn độ axit phải có vạch chia 0,1 mL 6.11 Bao gelatin dải băng xenlulô, dùng để giảm thiểu bay mẫu bay Các hạng mục khơng chứa halogen 6.12 Chuẩn độ pH đòng hồ đo milivơn (mV), dùng để chuẩn độ pH dung dịch rửa Thuốc thử 7.1 Nước thuốc thử, khơng có quy định riêng, nước đề cập đến tiêu chuẩn nước thuốc thử, loại II quy định TCVN 2117 (ASTM D1193-06) Nước thuốc thử sử dụng để chuẩn bị thuốc thử rửa bên bom 7.2 Độ tinh khiết thuốc thử, sử dụng hóa chất cấp thuốc thử tất phép thử Nếu khơng có quy định riêng, sử dụng hóa chất có độ tinh khiết tương đương, khơng làm giảm độ xác phép thử 7.3 Axit benzoic tiêu chuẩn (C6H5-COOH), sử dụng viên axit benzoic hiệu chuẩn Giá trị nhiệt cháy axit benzoic dùng để tính tốn hiệu chuẩn cần phải phù hợp với giá trị chứng nhận Viên axit benzoic làm từ axit benzoic có sẵn Viện Tiêu chuẩn Công nghệ quốc gia (NIST) axit benzoic hiệu chuẩn theo chất chuẩn NIST 7.4 Chất thị metyl da cam, metyl đỏ metyl đỏ tía, dùng để chuẩn độ axit tạo trình đốt Chất thị dùng phải phép hiệu chuẩn phép xác định suất tỏa nhiệt 7.5 Oxy, khơng có chứa vật dễ cháy Chỉ dùng loại oxy sản xuất từ khí hóa lỏng, đảm bảo độ tinh khiết 99,5 % Oxy làm từ trình điện phân chứa lượng nhỏ hydro, làm cho không phù hợp không làm cách cho qua oxit đồng 500 0C 7.6 Dung dịch tiêu chuẩn, natri cacbonat (Na2CO3) dung dịch tiêu chuẩn thích hợp khác Hòa tan 3,76 g Na2CO3 làm khô 24 h nhiệt độ 105 0C với nước pha lỗng đến L Một mililít dung dịch tương đương với 4,2 J (1 cal) chuẩn độ axit toàn dung dịch rửa dùng làm mẫu phân tích Cách khác, thể tích chuẩn độ hiệu phần thể tích nước rửa dùng làm mẫu phân tích, (xem 10.4.2) Các mối nguy 8.1 Những điều cẩn trọng sau cần thiết để vận hành nhiệt lượng kế an toàn Các điều cẩn trọng bổ sung nêu ASTM E 144 Trước sử dụng nhiệt lượng kế nên tham khảo hướng dẫn lắp đặt vận hành nhiệt lượng kế nhà sản xuất 8.2 Khối lượng mẫu áp suất nạp vào bom nhiệt lượng kế phải không vượt khuyến nghị nhà sản xuất 8.3 Kiểm tra phận bom nhiệt lượng kế cẩn thận sau lần sử dụng Đối với phép thử hợp chất hữu halogen hóa, phải thay tất vòng đệm van sau 100 lần đốt Nếu hợp chất hữu halogen hóa, phải thay tất vòng đệm van sau 500 lần đốt Ít sau 3000 lần đốt, kiểm tra lại bom trả lại cho nhà sản xuất để thử độ kín hao mòn Đây khuyến nghị cho tình xấu Chi tiết hơn, cần liên hệ với nhà sản xuất 8.4 Lắp bình cấp oxy với thiết bị an tồn cơng nhận, ví dụ van giảm áp bổ sung cho van kim đồng hồ đo áp suất dùng điều chỉnh dòng oxy cấp cho bom Các van, đồng hồ đo vòng đệm phải đáp ứng qui phạm an tồn cơng nghiệp Van giảm áp thiết bị gá lắp để xả áp suất từ MPa đến MPa (300 psi đến 500 psi) mua từ nhà sản xuất thiết bị khí nén thương mại Kiểm tra đồng hồ đo áp suất hàng năm độ xác sau lần xảy cố áp tối đa 8.5 Trong trình đốt mẫu, người vận hành không để thể chạm vào bom nhiệt lượng kế 8.6 Hết sức ý để không vượt khuyến nghị nhà sản xuất bom tránh làm hư hại cho bom tiến hành trợ giúp cho trình cháy Không đốt vật liệu nhẹ, axit benzoic chưa vo viên, ngoại trừ trộn kỹ với mẫu 8.7 Không đốt bom bom bị rơi lăn sau nạp mẫu có chứng cho thấy khí bị rò rỉ nhấn chìm bom vào nước nhiệt lượng kế 8.8 Khi có mặt vật liệu bay xảy cháy nổ cần tuân thủ quy trình nêu 12.2 Lấy mẫu Mẫu phải đại diện cho vật liệu quan tâm (xem Phụ lục B) 10 Tiêu chuẩn hóa 10.1 Nhiệt kế tiêu chuẩn hóa việc đốt axit benzoic 10.2 Xác định nhiệt dung trung bình phép xác định riêng rẽ tiến hành khoảng thời gian ngày nhiều ngày Để công việc có độ xác cao, độ lệch chuẩn tương đối loạt xác định phải 0,15 % thấp Xem Bảng Đối với người sử dụng nhiệt lượng kế loại tĩnh, độ lệch chuẩn tương đối chấp nhận phải 0,40 % thấp Vì lý này, phép thử riêng rẽ nên loại bỏ có chứng q trình đốt khơng hồn thiện Nếu giới hạn khơng thỏa mãn, tồn loạt phép thử phải lặp lại loạt phép thử đạt độ lệch chuẩn tương đối thấp mức chấp nhận Bảng - Độ lệch chuẩn tiêu chuẩn hóa nhiệt lượng kế CHÚ THÍCH 1: Trung bình = X = 10253,5 CHÚ THÍCH 2: Biến số = s2 = Tổng cột C - [(Tổng cột B)2/n = 26,34 n-1 CHÚ THÍCH 3: Độ lệch chuẩn = s = Số chuẩn hóa biên sơ 237,1 = 5,14 Cột A Cột B Cột C Tương đương lượng, J/0C Sai lệch với trung bình (Cột B)2 10257,7 4,2 17,6 10249,3 4,2 17,6 10270,2 16,7 278,9 10253,5 0 10245,1 8,4 70,6 10249,3 4,2 17,6 10240,9 12,6 158,8 10266,0 12,5 156,3 10257,7 4,2 17,6 10 10245,1 8,4 70,6 75,4 805,6 TỔNG 10.3 Quy trình 10.3.1 Kiểm sốt khối lượng viên axit benzoic theo loạt hiệu chuẩn để đạt tăng nhiệt độ tương tự đạt với mẫu thử chất thải thử phòng thí nghiệm Cân viên axit benzoic ngày thử xác đến 0,0001 g chứa mẫu mà viên đốt, ghi lại lượng cân 10.3.2 Súc rửa bom với nước để làm trơn khóa bên làm khô bề mặt Thêm khoảng mL nước lượng vừa phải dung dịch thích hợp khác (xem Chú thích 2) vào bom trước lắp lại để thử nghiệm CHÚ THÍCH 2: Nếu nước súc rửa dùng để phân tích ngun tố, lúc thêm ml dung dịch natri cacbonat 10 % dung dịch khác với lượng mong muốn mL nước vào bom trước lắp ráp để chuẩn hóa dùng cho quy trình phân tích 10.3.3 Nối sợi đốt đo vào đầu đánh lửa theo hướng dẫn nhà sản xuất (xem 6.8) 10.3.4 Lắp bom nạp oxy đến áp suất MPa (30 atm) Có thể sử dụng áp suất nạp thấp khơng gây cháy khơng hồn tồn quan sát thấy tồn dư cacbon tạo thành cacbon monoxit cacbon đioxit Áp suất phải trì cho hiệu chuẩn cho phép xác định suất tỏa nhiệt Cho khí oxy vào bom từ từ cho không làm thổi bay vật liệu tán thành bột khỏi giữ mẫu Nếu áp suất vượt áp suất qui định, tháo đầu nối cấp áp suất xả áp suất bom theo cách thơng thường, sau thải bỏ mẫu gàu nước Chuyển gàu, bom nước nhiệt lượng kế sang vỏ bao Nhiệt độ ban đầu nước nhiệt lượng kế có nhiệt độ với nhiệt độ phép xác định ± 0,5 0C Để nhiệt lượng kế hiển thị xác định xem nhiệt lượng kể ổn định hay chưa khoảng 30 s Đối với nhiệt lượng kế đoạn nhiệt có kiểm sốt vi xử lý u cầu độ ổn định 10 -3 0C, 10-3 0C/s tốt nhiệt lượng kế đẳng nhiệt có kiểm sốt vi xử lý CHÚ THÍCH 3: Đối với nhiệt lượng kế đẳng nhiệt, điều chỉnh nhiệt độ ban đầu đảm bảo nhiệt độ cuối thấp nhiệt độ vỏ bao 10.3.5 Quan sát nhiệt độ 10.3.5.1 Các quan sát (phương pháp ngoại suy) Bộ điểu khiển đốt vật liệu nạp, ghi lại tăng nhiệt độ hiệu tăng nhiệt độ cho phép hiệu rò rỉ nhiệt tương ứng khuyến nghị nhà sản xuất xác định, hai Bộ kiểm sốt kết thúc thử nghiệm biểu đồ nhiệt quan sát trùng với biểu đồ nhà sản xuất, từ ngoại suy đến nhiệt độ cuối Sự tăng nhiệt độ ngoại suy cần phải có độ khơng đảm bảo tối đa ± 0,002 0C 10.3.5.2 Các quan sát (phưong pháp triển khai đầy đủ) Bộ điều khiển đốt bom nhiệt lượng kế ghi lại tăng nhiệt độ đến nhiệt độ ổn định khoảng thời gian 30 s 10.3.5.3 Phương pháp triển khai đầy đủ thủ công Đốt vật liệu nạp thời điểm a ghi lại nhiệt độ ta, nhiệt lượng kế đoạn nhiệt ghi lại số đọc sau khoảng thời gian khơng sai khác cặp số đọc liên tiếp vòng mili độ phút Ghi lại thời gian ổn định c nhiệt độ sau tc, số đọc sau tốc độ thay đổi trở nên đồng 10.3.6 Mở nắp tháo bom Xả áp suất tốc độ đồng đều, yêu cầu thao tác khơng thực Mở bom xem xét phía bên bom Mẫu không bị cháy cặn bồ hóng thị q trình đốt khơng hồn tồn, mẫu có hàm lượng tro cao có hàm lượng ẩm cao, hai Kết bị nghi ngờ nói chung cần sử dụng chất trợ cháy etylen glycol dùng cho hợp chất có gốc nước dầu khống dùng cho hợp chất có hàm lượng tro cao Khi sử dụng chất trợ cháy, cần đảm bảo chắn nhiệt giải phóng cho phép thử tuân thủ hướng dẫn nhà sản xuất nhiệt lượng kế Loại bỏ phép thử thấy mẫu không cháy tích tụ bồ hóng Dùng giá trị khơng đổi nhà sản xuất khuyến nghị để hiệu axit tráng rửa bên bom nước cất chứa chất thị chuẩn độ nước rửa khơng axit Tráng rửa bên ngồi thùng đựng nhiên liệu (đựng mẫu) phải cẩn thận để không làm xáo trộn cặn tro buồng nhiên liệu Chuẩn độ nước rửa dung dịch tiêu chuẩn qui định thuốc thử chuẩn độ pH mét 10.3.7 Sử dụng giá trị không đổi nhà sản xuất khuyến nghị tháo đo, cân mẫu sợi đốt không cháy bị (bắt lửa) trừ vào chiều dài lượng cân ban đầu để xác định lượng dây sợi đốt dùng trình cháy Nếu dây cân loại bỏ viên kim loại oxy hóa khỏi đoạn cuối mẫu sợi đốt trước cân Khi sợi đốt bơng dùng sử dụng hiệu calo nhà sản xuất khuyến nghị 10.4 Tính tốn 10.4.1 Tăng nhiệt độ Khi áp dụng, sử dụng liệu thu nêu 10.3.5; tính tăng nhiệt độ hiệu chính, t, sau: t = tc - ta + Cr đó: t nhiệt độ tăng hiệu chính, 0C (0F), ta số đọc nhiệt độ ban đầu thời điểm đốt, (1) tc số đọc nhiệt độ cuối cùng, Cr hiệu xạ (xem A.1.1.3) 10.4.2 Hiệu hóa nhiệt (xem Phụ lục B), tính sau cho phép thử: e1 hiệu cho nhiệt tạo thành HNO3, tính Jun Mỗi mililít Na2CO3 tiêu chuẩn tương đương 4,2 J (1 cal) coi giá trị không đổi theo khuyến nghị nhà sản xuất nhiệt lượng kế e2 hiệu cho nhiệt cháy sợi đốt, tính Jun, coi giá trị không đổi theo khuyến nghị nhà sản xuất nhiệt lượng kế e2 0,96 J/mm (0,23 cal/mm) 5,9 J/mg (1,4 cal/mg) cho loại sợi đốt No 34 B&S Chromel C e2 1,13 J/mm (0,27 cal/mm) 7,5 J/mg (1,8 cal/mg) cho loại sợi đốt No 34 B&S dây sắt 10.4.3 Tính tốn nhiệt dung nhiệt lượng kế Công thức sau: E = [(Hcm) + e1 + e2]/t (2) đó: E nhiệt dung nhiệt lượng kế, Hc nhiệt cháy axit benzoic, nêu chứng NIST, tính J/kg khơng khí, m khối lượng axit benzoic, tính g, e1 hiệu chuẩn độ (10.4.2), e2 hiệu sợi đốt (10.4.2), t tăng nhiệt độ hiệu (10.4.1) Đối với mẫu tính, xem Phụ lục B.6 11 Chuẩn hóa lại 11.1 Kiểm tra giá trị nhiệt dung, sau thay đổi phận bom nhiệt lượng kế, tối thiểu lần tháng 11.1.1 Nếu phép chuẩn hóa đơn lẻ sai khác với giá trị tương đương lượng cũ 0,33 % nhiệt dung nghi ngờ giá trị chuẩn hóa cũ, yêu cầu phép thử thứ hai 11.1.2 Sai khác hai phép chuẩn hóa không vượt 0,23 % nhiệt dung, giá trị trung bình hai phép chuẩn hóa khơng sai khác với giá trị chuẩn hóa cũ 0,25 % nhiệt dung Nếu yêu cầu thỏa mãn khơng thay đổi tiêu chuẩn nhiệt lượng kế 11.1.3 Nếu không thỏa mãn yêu cầu 11.1.2, phải tiến hành thêm hai phép chuẩn hóa Phạm vi bốn giá trị không vượt 0,35 % nhiệt dung, giá trị trung bình bốn phép chuẩn hóa khơng sai khác với giá trị chuẩn hóa cũ ± 0,17 % nhiệt dung Nếu thỏa mãn u cầu khơng thay đổi tiêu chuẩn nhiệt lượng kế 11.1.4 Nếu không thỏa mãn yêu cầu 11.1.3, phải tiến hành hai phép chuẩn hóa thứ thứ Phạm vi sáu giá trị không vượt 0,44 % nhiệt dung, giá trị trung bình phép chuẩn hóa khơng sai khác với giá trị chuẩn hóa cũ ± 0,17 % nhiệt dung Nếu thỏa mãn u cầu khơng thay đổi tiêu chuẩn nhiệt lượng kế Nếu không thỏa mãn yêu cầu sử dụng giá trị trung bình phép thử hiệu chuẩn sau 11.2 Tóm tắt yêu cầu số bước chuẩn hóa nêu Bảng Một bảng tương tự tạo cho nhiệt lượng kế tĩnh cách sử dụng hệ số 2.7 12 Quy trình cho mẫu chất thải (Chú thích 4) 12.1 Cân mẫu thử Cân phần đại diện chất thải chất trợ đốt khuyến nghị nhà sản xuất nhiệt lượng kế (tối thiểu 0,4 g) xác đến 0,1 mg CHÚ THÍCH 4: Đối với mẫu chất thải có hàm lượng tro ẩm cao, hai, mẫu tro khơng dễ cháy hồn tồn nên theo quy trình sau 1) Có thể thay đổi khối lượng mẫu để có bắt cháy tốt Nếu thay đổi khối lượng cần hiệu chuẩn lại nhiệt lượng kế cho nhiệt dung dựa theo tăng nhiệt độ tăng nhiệt độ thu với lượng cân mẫu 2) Có thể trộn lượng axit benzoic biết với mẫu tác nhân thêm vào Phải hiệu cho suất tỏa nhiệt axit benzoic tính suất tỏa nhiệt mẫu 3) Có thẻ trộn lượng dầu khoáng biết, etylen glycol chất trợ cháy khác với mẫu Lượng chất trợ cháy tùy thuộc vào tính chất cháy Năng suất tỏa nhiệt chất trợ cháy phải xác định cho để thực hiệu cần thiết cho việc sử dụng chất trợ cháy tác nhân thêm vào Khi sử dụng tác nhân thêm vào chất trợ cháy tổng lượng chất cháy phải phù hợp với hướng dẫn nhà sản xuất nhiệt lượng kế Bảng - Tóm tắt u cầu số CHÚ THÍCH 1: Những giá trị phép thử vượt giá trị Bảng cần tiến hành phép chuẩn hóa bổ sung CHÚ THÍCH 2: X1 = trung bình tiêu chuẩn gốc; X2 = trung bình phép chuẩn hóa kiểm tra Số phép chẩn hóa Phạm vi tối đa kết tương quan với nhiệt dung hệ thống, % Sai khác tối đa X1 X2 tương quan với nhiệt dung hệ thống, % … ± 0,33 0,23 ± 0,25 0,33 ± 0,17 0,40 ± 0,17 12.2 Những hợp chất bay cần cân bao gelatin bao đựng mẫu, làm kín với băng xenlulơ khơng chứa halogen Đối với mẫu có hàm lượng hạt kim loại cần đốt bao silic 12.3 Tuân thủ quy trình bom quy trình quan sát nhiệt độ nêu 10.3.2, 1.4.2 để chuẩn hóa 12.4 Tháo bao nhiên liệu sấy bếp điện Cân bao nhiên liệu với tro tồn lưu cân phân tích xác đến 0,0001 g 13 Tính tốn 13.1 Tính tốn tăng nhiệt độ hiệu chính, t, 10.4.1, (xem Chú thích 1) 13.2 Hiệu nhiệt hóa (Phụ lục B) - Tính giá trị sau cho phép thử: e1 hiệu nhiệt tạo HNO3 (B.2) Mỗi milimet natri cacbonat tiêu chuẩn tương đương với 4,2 J (1 cal) Hiệu coi giá trị khơng đổi e2 hiệu nhiệt cháy sợi đốt (B.3), e2 0,96 J/mm (0,23 cal/mm) 5,9 J/mg (1,4 cal/mg) cho sợi đốt No 34 B&S dây Chromel C Hiệu coi giá trị không đổi e2 1,13 J/mm (0,27 cal/mm) 7,5 J/mg (1,8 cal/mg) cho sợi đốt No 34 B&S dây sắt e3 hiệu cho sai khác nhiệt tạo H2SO4 với nhiệt tạo HNO3, J (B.2) e3 55,2 J/g (13,17 cal/g) (tham khảo thêm ASTM D3177 ASTM D4239) e4 hiệu cho việc sử dụng vật liệu thêm, etylen glycol, dầu khoáng, bao gelatin băng dán = m (g) x Hc (J/g) 14 Năng suất tỏa nhiệt (Chú thích 4) 14.1 Năng suất tỏa nhiệt cực đại Các tính tốn tiến hành vi xử lý tính suất tỏa nhiệt cực đại (nhiệt đốt cháy cực đại thể tích khơng đổi) Qg (gross) sau: Qg (gross) = [(tE) - e1 - e2 - e3 - e4 ]m (3) đó: Qg (gross) suất tỏa nhiệt cực đại, J/kg, t nhiệt độ tăng hiệu tính 10.4.1, E nhiệt dung tính 10.4.3, e1, e2, e3, e4, hiệu nêu 13.2, m khối lượng mẫu, g Ví dụ tính tốn, xem Phụ lục B (B.6) 14.2 Năng suất tỏa nhiệt thực Tính suất tỏa nhiệt thực (nhiệt đốt cháy thực áp suất không đổi), Qn (net) sau: Qn(net) = Qg (gross) - 0,2122H (4) đó: Qn(net) suất tỏa nhiệt thực, MJ/kg, Qg (gross) suất tỏa nhiệt cực đại, MJ/kg, H tổng hydro, % khối lượng (tham khảo thêm ASTM D1018) Các công thức suất tỏa nhiệt thực lấy từ ASTM D 240 CHÚ THÍCH 5: Phép tính cho suất tỏa nhiệt theo đơn vị joul kilogam Để có suất tỏa nhiệt theo đơn vị khác, xem Bảng 15 Tro 15.1 Hàm lượng tro ước lượng Các phép tính hàm lượng tro ước lượng sau: % Tro = (r - c) 100/g (5) đó: r lượng cân bao tro tồn lưu, g, c lượng cân bì bao, g, g khối lượng mẫu 16 Độ chụm độ chệch 16.1 Năng suất tỏa nhiệt cực đại Số liệu độ chệch, độ tái lập độ lặp lại chưa xác định vào thời điểm 16.2 Tro Số liệu độ chệch, độ tái lập độ lập lại chưa xác định vào thời điểm Phụ lục A (Quy định) Hiệu đo nhiệt độ A.1 Hiệu nhiệt kế Cần thực hiệu riêng rẽ sau Nếu khơng thực hiệu gây thay đổi nhiệt dung 11,3 J (2,7 cal nhiều hơn) A.1.1 Hiệu hiệu chuẩn Phải thực theo chứng hiệu chuẩn quan hiệu chuẩn có thẩm quyền cấp A.1.2 Hiệu xạ Những hiệu dùng để tính nhiệt theo vỏ bao nước Các hiệu dựa cơng thức Dickinson, công thức Regnault-Pfaundler, phương pháp Tổng cục mỏ Hoa Kỳ Phương pháp xác định hiệu xạ phải dùng thống hiệu chuẩn phép đo A.1.2.1 Công thức Dickinson Cr = - r1 (b - a) - r2 (c - b) (A1.1) đó: Cr hiệu xạ, r1 tốc độ tăng nhiệt độ phút giai đoạn bắt đầu, r2 tốc độ tăng nhiệt độ phút giai đoạn cuối (nếu nhiệt độ giảm xuống r2 giá trị âm), ta nhiệt độ cháy, tc nhiệt độ sau cùng, nhiệt độ mà sau tốc độ thay đổi nhiệt độ không đổi, a thời điểm nhiệt độ ta, min, b thời điểm nhiệt độ ta + 0,60 (tc - ta), min, c thời điểm nhiệt độ tc, A.1.2.2 Công thức Regnault-Pfaundler: Cr = nr1 + kS (A 1.2) đó: Cr hiệu xạ, n số phút giai đoạn đốt, k (r1 -r2)/(t" - t'), S tn - + (1/2)(ti + tf)n', t' nhiệt độ trung bình giai đoạn ban đầu, t" nhiệt độ trung bình giai đoạn cuối, r1, r2 xem A.1.2.1, t1, t2, t3 ….tn nhiệt độ đo giai đoạn đốt khoảng cách min, tn - tổng t1, t2, t3 … tn - A.1.2.3 Phương pháp Cục mỏ Hoa Kỳ Có thể lập bảng hiệu xạ cho số đọc đầu cuối yêu cầu để xác định nhiệt trị loại nhiên liệu Bằng cách tiến hành loạt phép thử ứng dụng quy trình nêu Điều 10, điều kiện sau Điều khiển lượng mẫu đốt cho loạt phép xác định thực có tăng nhiệt độ khác Đối với tất phép xác định, giữ cho nhiệt độ vỏ bao nước không đổi, đốt cháy bom lúc nhiệt độ bắt đầu có thời gian, c - a, trôi qua ± s số đọc đầu số đọc cuối Xác định hiệu xạ cho giá trị loạt giá trị tăng nhiệt độ sử dụng công thức Dickinson (xem A.1.2.1) cơng thức Regnault-Pfaundler (xem A.1.2.2) Các hiệu số cho tăng nhiệt độ cho Từ loạt số đọc, lập bảng biểu đồ để hiệu xạ so với tăng nhiệt độ Từ bảng biểu đồ lập ra, thu hiệu xạ đến có thay đổi lớn thiết bị Phụ lục B (Tham khảo) Hiệu hóa nhiệt B.1 Năng lượng tạo thành axit nitric Áp dụng hiệu chính, e1 (10.4.2 13.2) cho chuẩn độ axit Sự hiệu dựa giả thiết (1) tất axit chuẩn độ HNO3 tạo thành phản ứng sau đây: 1/2 N2 (g) + 3/4 O2 (g) + 1/2 H2O (I) = HNO3 (trong 500 mol H2O), giả thiết (2) lượng tạo thành axit nitric xấp xỉ 500 mol nước điều kiện bom trừ 59,0 kJ/mol Quy ước thông thường ấn định giá trị âm cho nhiệt hình thành phát nhiệt Theo định nghĩa nhiệt phát từ q trình đốt tính giá trị âm Để phù hợp, hệ số âm xây dựng để hiệu axit nitric axit sunfuric thể giá trị dương phép tính toán Nồng độ thuận tiện Na2CO3 37,6 g Na2CO3/1000 mL nước, cho e1, = 10 x V, V thể tích Na2CO3 tính mililit Nếu có H2SO4, phần hiệu cho H2SO4 có hiệu e1 phần lại hiệu e3 B.2 Năng lượng tạo thành axit sunfuric Theo định nghĩa (xem ASTM D121) suất tỏa nhiệt cực đại thu sản phẩm cháy lưu huỳnh mẫu SO2 (g) Tuy nhiên, trình cháy thực tế bom, tất lưu huỳnh tìm thấy H2SO4 nước rửa bom Hiệu e3 (xem 13.2) áp dụng cho lưu huỳnh chuyển đổi thành H2SO4 Hiệu dựa lượng hình thành H2SO4 dung dịch, có bom vào thời điểm kết thúc trình cháy Năng lượng lấy -295,0 kJ/mol Khi axit nitric axit sunfuric có mặt, hiệu x - 59,0 kJ/mol lưu huỳnh áp dụng hiệu e1 cho hiệu bổ sung mà cần thiết sai lệch nhiệt độ hình thành axit nitric axit sunfuric,và hiệu -295,0 kJ/mol - (-2 x 59,0) = -177 kJ/mol, -5,52 kJ/mol lưu huỳnh mẫu (55,2 J/g x lượng cân mẫu tính gam x phần trăm lưu huỳnh có mặt mẫu) Khi giá trị e3 13,17 cal/g x lượng cân mẫu tính gam x phần trăm lưu huỳnh có mẫu Hệ số 23,7 Btu/g (= 55,2/2,326 x 1,8) cho e3 (xem 13.2) dùng để tính suất tỏa nhiệt theo Btu/Ib Các giá trị nêu dựa mẫu chứa % lưu huỳnh khoảng % hydro Và giả thiết H2SO4 hòa tan hồn tồn nước ngưng tụ trình đốt mẫu Nếu đốt g mẫu, H2SO4 tạo ngưng tụ với nước thành bom nhiệt lượng kế có tỷ lệ khoảng 15 mol nước mol H2SO4 Với nồng độ lượng phản ứng SO2 (g) + 1/2 O2 (g) + H2O (1) = H2SO4 (trong 15 mol nước) điều kiện bom -295,0 kJ/mol Đối với lượng cân mẫu hàm lượng lưu huỳnh khác nhau, hai, thông thường kết axit hình thành sai khác đáng kể, chất chuẩn độ phải điều chỉnh thích hợp Sự tính tốn dựa mẫu có hàm lượng lưu huỳnh tương đối cao làm giảm sai số tổng, phần trăm lưu huỳnh nhỏ số hiệu nhỏ B.3 Sợi đốt (đánh lửa) Tính lượng đóng góp từ cháy sợi đốt theo hướng dẫn nhà sản xuất sợi đốt Năng lượng cần thiết để làm chảy lượng dây platin không đổi cho phép thử Vì lượng nhỏ ảnh hưởng loại khỏi mối tương quan chuẩn hóa phép xác định suất tỏa nhiệt, nên bỏ qua B.4 Báo cáo kết theo đơn vị đo khác Năng suất tỏa nhiệt cực đại tính theo đơn vị Jun kilogam, calo gam đơn vị nhiệt Anh pound Mối liên hệ đơn vị nêu Bảng B.5 Thông tin lấy mẫu SW - 846 Phương pháp để ước lượng chất thải rắn Các phương pháp vật lý/hóa học tương đương chúng B.6 Ví dụ tính tốn B.6.1 Nhiệt dung Tính từ 10.4.3: E = [(Hcm) + e1 + e2]/ t (B.4.1) đó: Hc 6318 cal/g, m lả 1,0047 g, e1 10,4 cal - hiệu axit, e2 18,2 cal - hiệu sợi đốt, t 2,542 0C, E [(6318 cal/g x 1,0047 g) - 10,4 cal - 18,2 cal]/2,6350 0C, E 2398,1 cal/0C B.6.2 Nhiệt cháy Các tính toán từ 14.1: Qg (gross) = [(tE) - e1 - e2 - e3 - e4] /m (B.4.2) đó: E 2398,1 cal/0C, t 2,417 0C, e1 27,1 cal - hiệu axit, e2 17,9 cal - hiệu sợi đốt, e3 13,17 x 1,24% x 0,7423 g - hiệu lưu huỳnh, e4 11 000 cal/g x 0,2043 g - hiệu thêm mẫu, m 0,7423 g - khối lượng mẫu, Qg g], [(2398,1 cal/0C x 2,417 0C) - 27,1 cal -17,9 cal -12,1 cal - 2247 cal (3492,11 cal]/0,7423 Qg 4704,01 cal/g  ... Dickinson, cơng thức Regnault-Pfaundler, phương pháp Tổng cục mỏ Hoa Kỳ Phương pháp xác định hiệu xạ phải d ng thống hiệu chuẩn phép đo A.1.2.1 Công thức Dickinson Cr = - r1 (b - a) - r2 (c -. .. trình điện phân chứa lượng nhỏ hydro, làm cho khơng phù hợp không làm cách cho qua oxit đồng 500 0C 7.6 Dung d ch tiêu chuẩn, natri cacbonat (Na2CO3) dung d ch tiêu chuẩn thích hợp khác Hòa tan 3,76... nước đề cập đến tiêu chuẩn nước thuốc thử, loại II quy định TCVN 2117 (ASTM D1 19 3-0 6) Nước thuốc thử sử d ng để chuẩn bị thuốc thử rửa bên bom 7.2 Độ tinh khiết thuốc thử, sử d ng hóa chất cấp