PHẦN THỨ HAI: LẤY MẪU NGUỒN
7.9. ĐỊNH LƯỢNG QUÁ TRÌNH THOÁT KHÓI TỪ ỐNG KHÓ
• Biểu đồ Ringelman
Phương pháp biểu đồ Ringelman và phương pháp phác hoạ luồng khói là hai phương pháp định lượng mức độ thoát khói của các ống khói và của các ống thải từ các phương tiện giao thông. Phương pháp định lượng khí thải ra từ ống thải của các phương tiện giao thông sẽ nói tới trong phần sau. Phương pháp biểu đồ Ringelman là một phương pháp đầu tiên giúp cho định lượng chính xác chất ô nhiễm khí thoát ra. Phương pháp này đã được một kỹ sư người Pháp tên là Maximillian Ringelmann tìm ra và phát triển mở rộng năm 1897. Ban đầu phương pháp này chỉ được dùng để đánh giá hiệu quả đốt của các quá trình đốt cháy nhiên liệu, nhưng sau đó nó được phát
triển trở thành một công cụ hữu ích xác định mức độ thoát khói, từ đó thiết lập ra một tiêu chuẩn cho phép thoát khói thải vào trong môi trường. Biểu đồ này được xây dựng bởi các vạch chia tăng dần màu xám sáng, cụ thể chúng được chia thành năm vạch tương đương như nhau chuyển màu dần từ trắng sang đen.
Các thông tin theo một mạch vòng 8333, trên biểu đồ có bốn ô đại diện cho bốn giá trị từ 1 đến 4 trong biểu đồ Ringelman, riêng ô thứ năm thì coi như độ đậm đặc đạt 100%, ô này hoàn toàn đen.
Một biểu đồ được thu nhỏ về kích thước như trên có thể dùng làm biểu đồ để lập ra mức độ thoát khói khi cần, sau đó mang so sánh với màu sắc trên biểu đồ chuẩn.
Những người có chức năng đọc biểu đồ khói phải được huấn luyện, khoá học có thể là 1-3 ngày. Để đào tạo được thì trong trường phải có mô hình thoát khói (hình 7.28), mô hình này có thể là các phương tiện giao thông, các thiết bị ở trạng thái tĩnh. Chúng phải có cấu trúc sao cho có thể tạo ra những luồng khói có mức độ đen khác nhau, nhờ việc đốt cháy benzen từ lò đốt, giả tưởng như đó là khói thoát ra từ ống khói. Mức độ đen của khói có thể điều chỉnh bởi tốc độ phun của các mũi phun, độ đậm đặc của khói được đo bằng thiết bị đo mật độ đặt trực tiếp trên ống khói. Những thiết bị này được tạo ra với nhiều bậc cấp khác nhau, tạo ra những mật độ khói khác nhau theo một trật tự nhất định để so sánh với màu sắc trên biểu đồ Ringelman. Kết quả đạt được sau khi so sánh độ sáng của màu sắc cho phép đánh giá được tốc độ thoát khói.
Buồng tạo khói cũng có thể tạo ra được khói màu trắng, do việc bốc hơi để minh hoạ cho khả năng thoát khói theo nhiều dạng từ các ống thải của động cơ. Với loại khói không có màu này được đánh giá bởi sự mờ đục hoặc khả năng làm giảm cường độ ánh sáng xuyên qua. Đánh giá độ mờ đục được liên hệ với biểu đồ Ringelman như sau:
Mật độ khói đen Mật độ khói không đen
1 20 2 40 2 40 3 60 4 80 5 100
(Nói cách khác, mật độ khói đen số 1 trên biểu đồ Ringelman tương đương với độ mờ đục của khói không đen là 20). Mật độ khói tính theo số 1 là trạng thái chuẩn, độ mờ đục của khói không đen được tính quy đổi theo công thức:
× ×
Mật độ khói số 1 20% 100 = % mật độ khói Số quan sát được trên biểu đồ
Giá trị đọc được có thể chính xác tới ¼ mật độ của khói đen hay đọc tới 5% độ mờ của khói trắng (ví dụ, với khói đen có thể đọc tới giá trị 1,25 và với khói trắng có thể đọc tới giá trị 25%).
Để có độ chính xác cao khi đọc biểu đồ khói thì phải tuân theo những điều kiện như vị trí quan sát, nguồn sáng và những làn khói mỏng. Vị trí quan sát không được phép gần quá 100 feet, không được xa quá ¼ dặm từ ống khói thải ra khói. Người quan sát phải đứng ở vị trí bên phải nguồn khói cần quan sát, như vậy thì ánh sáng mặt trời sẽ chiếu tới cung cấp đủ ánh sáng cho việc đọc số mà lại không gây chói mắt cho anh ta. Bề mặt trái đất phía bên kia ống khói phải đảm bảo không có gì ngăn cản (các công trình xây dựng, các vật che chắn khác vv… ) sự phát tán khói vào trong không khí. Sự quan sát này chỉ lặp đi lặp lại trong vòng ½ hoặc ¼ phút, tránh hiện tượng bị mỏi mắt do nhìn nhiều, làm cho kết quả đọc không còn chính xác, sau khi nghỉ ngơi lại tiếp tục quan sát.
Người đọc biểu đồ này đòi hỏi phải có trình độ chuyên môn cao (các sinh viên thực tập thường đọc chệch khoảng 10% và không đọc được sự sai khác độ trên biểu đồ Ringelmann 20% trên biểu đồ độ đục hoặc đôi khi nếu tiếp tục đọc có thể sai khác tới 50%).
Phương pháp quan sát từ xa
Phương pháp này là kết quả nghiên cứu của công ty Mine Safety Appliance, nó được thiết kế nhằm khắc phục các nhược điểm của phương pháp biểu đồ Ringelman. ( những yếu tố làm cho phương pháp Ringelman không chính xác) như
- Những trở ngại trên bề mặt đất làm hạn chế tầm quan sát luồng khói;
- Sự khác nhau của những luồng ánh sáng trong khí quyển chiếu tới biểu đồ hoặc cường độ ánh sáng từ các vùng xung quanh ống khói khác nhau;
Phương pháp quan sát từ xa là sử dụng một thiết bị để quan sát luồng khói sinh ra từ ống khói, bằng cách nhìn thẳng vào luồng khói tại nơi mà mật độ khói dày đặc nhất. Những tia sáng phát ra từ nguồn gần ống khói được truyền qua một màn sương khói, tới một cái gương tạo ra một hình ảnh đối xứng với luồng khói. Hình ảnh này có thể được quan sát để so sánh với sự quan sát bằng mắt thực. Điều hạn chế của phương pháp này là giới hạn đọc được nhỏ hơn so với phương pháp Ringelman. Khi đĩa bị đen một nửa thì giá trị đọc được tương đương với số 2 trên biểu đồ Ringelman, khi đĩa bị đen nốt phần còn lại thì giá trị đọc được tương đương với số 3 của biểu đồ Ringelman.
Hình 7.29. Thiết bị kiểm tra khí thải
Hình 7.30. Máy phân tích Hydrocacbon