ISO 11042-1:1996
(Main)Gas turbines — Exhaust gas emission — Part 1: Measurement and evaluation
Gas turbines — Exhaust gas emission — Part 1: Measurement and evaluation
Contains the methods used for the measurement and evaluation of the emission of the exhaust gases from gas turbines and defines appropriate emission terms. Presents requirements for the test environment and instrumentation as well as the accuracy of measurement and correction of data. Does not apply to gas turbines used in aircraft.
Turbines à gaz — Émissions de gaz d'échappement — Partie 1: Mesurage et évaluation
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL
ISO
STANDARD
First edition
1996-08-0 1
Gas turbines
- Exhaust gas emission -
Part 1:
Measurement and evaluation
Turbines a gaz - imissions de gaz d ‘Gchappemen t -
Partie 7: Mesurage et Evaluation
Reference number
ISO 11042=1:1996(E)
Page
Contents
1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Normative references. . . 1
3 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
4 Symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
5 Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1 Gas turbine and fuel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2 Measured values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53 . Standard conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
6.1 Determination of constituents in exhaust gas
6.2 Guideline for the arrangement of the measurement System
63 . Performing the test, test report, evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
........................................................................... 8
7 Instrumentation
7.1 Types of measuring device . 8
............................................ 8
7.2 Specification for NO, analysers
............................... 9
7.3 Specification for CO and CO2 analysers
.............................. 10
7.4 Specification for Sulfur oxides analysers
7.5 Specification for unburned and partially burned hydrocar-
bons analysers .
7.6 Specification for ammonia analysers .
7.7 Specification for Oxygen analysers .
........................................ 15
7.8 Specification for smoke analysers
.............................. 16
7.9 Specification for solid particle analysers
8 Quality of measurement .
........................................ 23
8.1 Preamble .
0 ISO 1996
All rights reserved. Unless otherwise specified, no patt of this publication may be repro-
duced or utilized in any form or by any means, electronie or mechanical, including photo-
copying and microfilm, without Permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-l 211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
@ ISO ISO 11042=1:1996(E)
82 . Methods for calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
..,,.................,.................................................
Conversion of data 23
91 . General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
92 . Conversion between wet and dry exhaust gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
. Conversion to the particular exhaust gas Oxygen level . . . . . . . . 24
Conversion to the constituent mass flow related to the dry
9.4
exhaust gas volume flow at normal conditions and to a
specific Oxygen content . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*. 24
95 . Conversion to power output related values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
96 . Conversion to consumed fuel energy related values . . . . . . . . . . . 24
Annexes
A Typical example of test results and their evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
B Information regarding the major constituents of the exhaust gas 29
C Physical properties of gaseous constituents . 30
D Bibliography . 33
. . .
Ill
ISO 11042=1:1996(E) 0 ISO
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide fed-
eration of national Standards bodies (ISO member bodies). The work of
preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Esch member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be rep-
resented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO col-
laborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC)
on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are cir-
culated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard ISO 11042-1 was prepared by Technical Committee
lSO/TC 192, Gas turbines.
ISO 11042 consists of the following Parts, under the general title Gas tur-
bines - Exhaust gas emission:
Part 7: Measurement and evaluation
Part 2: Automated emission monitoring
Annexes A to D are for information only.
INTERNATIONAL STANDARD @ ISO ISO 11042=1:1996(E)
Gas turbines - Exhaust gas emission -
Part 1:
Measurement and evaluation
to revision, and Parties to agreements based on this
1 Scope
part of ISO 11042 are encouraged to investigate the
possibility of applying the most recent editions of the
This part of ISO 11042 establishes the methods used
Standards indicated below. Members of IEC and ISO
for the measurement and evaluation of the emission
maintain registers of currently valid International Stan-
of the exhaust gases from gas turbines and defines
dards.
appropriate emission terms. lt presents requirements
for the test environment and instrumentation as well
ISO 2314: 1989, Gas turbines - Acceptance tests.
as the quality of measurement and correction of data.
This allows uniform judgement of the exhaust emis-
ISO 2533: 1975, Standard atmosphere.
sions. The relationship between the various forms of
expressing the exhaust emissions is also given.
ISO 5063: 1978, Atomizing oil burners of the monobloc
- Tes ting.
tYPe
The constituents to be measured in accordance with
this part of ISO 11042 Standard should be determined
ISO 6141: 1984, Gas analysis - Calibration gas mix-
by mutual agreement between the Parties involved.
tures - Certificate of mixture preparation.
This part of ISO 11042 is applicable for all gas turbines
producing mechanical shaft power and/or which are
used as drivers for electrical generation excluding
3 Definitions
application in aircraft. For installations which include
an exhaust gas heat recuperation System, the defi-
For the purposes of this part of ISO 11042, the follow-
nitions of this part of ISO 11042 tan be used as a basis.
ing definitions apply.
This part of ISO 11042 is applicable for gas turbines
3.1 emissions: Constituents which enter the en-
which utilize the open cycle process. lt is also appli-
vironment with the exhaust gas.
cable as a basis for gas turbines which utilize the
semi-closed cycle and gas turbines equipped with free
In this part of ISO 11042, emissions comprise the fol-
Piston compressors or with special heat sources.
lowing:
This part of ISO 11042 tan be used as an acceptance
nitrogen oxides NO,; sum of NO and NO*,
test for gas turbine exhaust gas emissions.
expressed as NO2
nitrogen dioxide NO
2 Normative references
carbon monoxide
CO
The following Standards contain provisions which,
carbon dioxide
CO
through reference in this text, constitute provisions of
this part of ISO 11042. At the time of publication, the Sulfur oxides
SO,; sum of SO2 and SOS,
editions indicated were valid. All Standards are subject
expressed as SO2
ISO 11042~1:1996(E) 0 ISO
3.9 Parts per million carbon (ppmC1): The mole
unburned or partially UHCs; sum of all individual
products, expressed as CH4 fraction of hydrocarbon multiplied by 106 measured on
burned hydrocarbon
a “CH4” equivalence basis.
products
VOCs; UHCs excluding CH4
volatile organic com-
1 ppm of methane is indicated as 1 ppmC$).
and CzH6 but expressed as
pounds
CH
3.10 repeatability: The closeness with which a
ammonia NH
measurement upon a given invariant Sample tan be
produced on a short-term basis with no adjustment of
as measured by the
smoke
the instruments.
Bacharach method accord-
ing to ISO 5063
solid particles all solid particles produced
3.11 resolution: Smallest detectable Change in a
by the combustion process
measurement.
3.12 response: Change in instrument output Signal
3.2 accuracy: The closeness with which a meas-
that occurs with Change in Sample concentration;
urement approaches the true value established inde-
output Signal corresponding to a given Sample con-
pendently. centration.
3.13 stability/calibration drift: Time-related devi-
3.3 calibration gas: High-accuracy reference gas
ations of the output Signal of the instrument measur-
mixture to be used for setting, adjustment and per-
ing a calibration gas for a given set Point.
iodic Checks of instruments.
3.14 relative hydrocarbon response: The different
3.4 concentration: Volume fraction Vi of the com-
response of the test equipment to the Sample hydro-
ponent of interest in the gas mixture, expressed as
carbon concentrations expressed as equivalent
volume percentage [(% (VW)] or as Parts per million
ppmC1, dependent on the class or admixture of
(ppm).
classes of hydrocarbon components.
3.5 interference: Instrument response due to the
3.15 zero air: Mixture of Oxygen and nitrogen hav-
presence of a gas or vapour other than the gas or
ing the same Proportion of Oxygen as atmospheric air,
vapour that is to be measured.
free from other components.
3.6 linearity: Ability of an instrument to respond 3.16 zero drift: Time-related deviation of instrument
proportionally to an input Signal.
output from zero set Point when it is operating on a
gas free of the component to be measured.
3.7 noise: Random Variation in instrument output
3.17 zero gas: Gas to be used in establishing the
not associated with those characteristics of the
Zero, or no-response, adjustment of an instrument.
Sample to which the instrument is responding; dis-
tinguishable from its drift characteristics.
4 Symbols
3.8 Parts per million (ppm): Volumetric concen-
tration of the component i in 106 volume Parts of gas
mixture. See tables 1 and 2.
1) To convert ppm concentration of any hydrocarbon to an equivalent ppmC, value, multiply ppm concentration by the num-
ber of carbon atoms per molecule of the gas; e.g. 1 ppm propane translates as 3 ppmC, hydrocarbon; 1 ppm hexane as
6 ppmC, hydrocarbon.
0 ISO
- General Symbols
Table 1
Symbol Term
Unit
Net specific energy, lower calorific value
kJ/kg
en
E Exhaust gas emission value
EMi Exhaust gas emission value as constituent concentration of component i at 0 *C
mg/m3
and 101,3 kPa
Same as EMi, related to an Oxygen volumetric concentration of 15 % in dry
EMi15dry mg/m3
, I
exhaust gas
Same as EMi, related to consumed fuel energy
g/GJ
E”i,f
Same as EMi, related to power supplied
g/kWh
E”i , P
EP Exhaust gas emission value for solid particles
mg/m3
ES Exhaust gas emission value for smoke
EV Exhaust gas emission value as a volumetric concentration
cms/ms
EVi Exhaust gas emission value as a volumetric concentration of component i
cms/ms
Same as EVi, related to an Oxygen volume content of 15 % in dry exhaust gas
cms/ms
EVi, 15,dv
m Mass
kg
Molar mass
kg/kmol
Total molar mass
kg/kmol
wot
n Quantity of component
kmol
Quantity of component i kmol
ni
Total quantity of components kmol
ntot
P Shaft power output of gas turbine kW
Mass flow
kg/s
9m
Volume flow ms/s
4v
Volume of component i ms
vi
V
Molar specific volume ms/kmoI
mn
V Volume of dry exhaust gas at normal conditionsl)
ms
n, dry
Volume of dry exhaust gas at normal conditions related to an Oxygen content of
ms
vn,l 5,dt-y
15 %
V Volume of wet exhaust gas at normal conditionsl)
ms
n,wet
Total volume of components i
ms
Vtot
Partial quantity, equal t0 ni/IZtot
xi
Limiting number
z 1
z Real gas factor (compressibility)
Density
kg/m3
P
Density of particle material
kg/m3
Ppa
Volumetric concentration as percentage of CO2 in dry exhaust gas
%
~CQ,dry
Volumetric concentration as percentage of CO2 in dry exhaust gas with
%
(PCOpstoich,dry
stoichiometric combustion of the fuel used
Volumetric concentration as percentage of water vapour in exhaust gas %
Table 1
- (concluded)
Unit
Symbol Term
I ~~~ I
lumetric concentration in dry exhaust gas
Volumetric concentration in wet exhaust gas, equal to Vi/Vtot
‘Pi, wet
NOTES
1 To identify a particular Station along the gas path the subscript g is used, e.g. 97. Subscript 7 identifies the turbine outlet
(see ISO 2314).
2 In this part of ISO 11042, 15 % O2 is used as a typical value; alternative Oxygen contents may be used by agreement.
3 The reference temperature of 0 “C is Chosen because of available Chemical data and evaluation methods.
1) Normal pressure: Pn = 101,3 kPa
Normal temperature: fr, = 0 “C
- fuel details;
Table 2 - Chemical Symbols and abbreviations
- equipment in Operation which affects the emis-
Symbol Compound
sions and which is part of the complete System,
e.g. catalytic converters, water or
...
ISO
NORME
11042-l
INTERNATIONALE
Première édition
1996-08-o 1
Turbines à gaz - Émissions de gaz
d’échappement -
Partie 1:
Mesurage et évaluation
Gas turbines - Exhaust gas emission -
Part 1: Measurement and evalua tion
Numéro de référence
Sommaire Page
Domaine d’application .
1 1
2 Références normatives . 1
3 Définitions . 1
4 Symboles et abréviations
............................................................ 3
5 Conditions . 4
5.1 Turbine à gaz et combustible . 4
52 . Valeurs mesurées . 4
53 . Conditions de référence .
...................................................................................
6 Mesurages 5
. Détermination des constituants dans le gaz d’échappement
61 5
Consigne pour la disposition du système de mesurage
62 . . 5
Exécution de l’essai, rapport d’essai, évaluation.
63 . . 6
...........................................................................
7 Instrumentation 8
Types de dispositif de mesurage
7.1 . 8
Spécifications pour les analyseurs de NO,
7.2 . 8
7.3 Spécifications pour les analyseurs de CO et CO*. . 9
7.4 Spécifications pour les analyseurs de SO, . 11
7.5 Spécifications pour les analyseurs d’hydrocarbures non
brûlés ou partiellement brûlés .
Spécifications pour les analyseurs d’ammoniac. .
7.6 13
Spécifications pour les analyseurs de 02
7.7 . 14
Spécifications pour les analyseurs de fumée.
7.8 . 16
7.9 Spécifications pour les analyseurs de particules solides . 17
8 Qualité du mesurage . 24
81 . Généralités .
0 ISO 1996
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
@ ISO
82 . Méthodes d’étalonnage . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
9 Correction de données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
91 . Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
92 . Correction entre les gaz d’échappement humides et secs. 25
93 . Correction pour le niveau particulier d’oxygène dans le gaz
d’échappement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
94 . Correction du débit-masse des constituants rapporte au
débit-volume de gaz d’échappement sec dans des condi-
tions normales et pour une teneur en oxygène spécifiée . . . .
95 . Correction en valeurs rapportées à la puissance fournie . . . . . 25
96 . Correction des valeurs rapportées a l’énergie consommée
de combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Annexes
A Exemple type pour la présentation des résultats d’essai et leur
évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
B Remarques concernant les principaux constituants des gaz
d’échappement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Propriétés physiques des constituants gazeux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
C
D Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
III
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 11042-l a été élaborée par le comité tech-
nique ISO/TC 192, Turbines à gaz.
L’&O 11042 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre gé-
néral Turbines à gaz - Émissions de gaz d’échappement:
- Partie 7: Mesurage et évaluation
- Partie 2: Surveillance automatisée des émissions
Les annexes A à D de la présente partie de I’ISO 11042 sont données uni-
quement à titre d’information.
NORME INTERNATIONALE @ ISO ISO 11042-1:1996(F)
Émissions de gaz d’échappement -
Turbines à gaz -
Partie 1:
Mesurage et évaluation
2 Références normatives
1 Domaine d’application
La présente partie de I’ISO 11042 établit les métho- Les normes suivantes contiennent des dispositions
des utilisées pour le mesurage et l’évaluation des qui, par suite de la référence qui en est faite, consti-
émissions de gaz d’échappement provenant des tuent des dispositions valables pour la présente partie
turbines a gaz et définit les termes d’émission appro- de I’ISO 11042. Au moment de la publication, les édi-
priés. Elle présente les exigences pour I’environne- tions indiquées étaient en vigueur. Toute norme est
ment d’essai et l’instrumentation, aussi bien que la sujette à révision et les parties prenantes des accords
qualité du mesurage et la correction des données. fondés sur la présente partie de I’ISO 11042 sont invi-
Cela permet un jugement uniforme des émissions tées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions
d’échappement. La relation entre les différentes for- les plus récentes des normes indiquées ci-après. Les
mes d’expression des émissions d’échappement est membres de la CEI et de I’ISO possèdent le registre
des Normes internationales en vigueur à un moment
également donnée.
donné.
II convient que les constituants à mesurer conformé-
ment à la présente partie de I’ISO 11042 fassent I’ob-
ISO 2314: 1989, Turbines à gaz - Essais de réception.
jet d’un accord mutuel entre les parties concernées.
ISO 2533: 1975, Atmosphère type.
La présente partie de I’ISO 11042 est applicable a tou-
tes les turbines à gaz produisant de l’énergie mécani-
ISO 5063:1978, Brûleurs à combustible liquide à pul-
que sur un arbre et/ou qui sont utilisées comme
vérisation de type monobloc - Essais.
moyens d’entraînement pour la production d’électrici-
té, excluant toute application pour des aéronefs. Pour
ISO 6141: 1984, Analyse des gaz - Mélanges de gaz
les installations qui comportent un système de récu-
pour étalonnage - Certificat de préparation du mé-
pération de la chaleur des gaz d’échappement, les dé-
lange.
finitions de la présente partie de I’ISO 11042 peuvent
être utilisées comme base.
La présente partie de I’ISO II 042 est applicable aux
turbines qui utilisent le processus de cycle ouvert. Elle
est également applicable comme base pour les turbi-
3 Définitions
nes à gaz utilisant le cycle semi-fermé et pour les tur-
bines à gaz équipées de compresseurs à piston libre
Pour les besoins de la présente partie de I’ISO 11042,
ou utilisant des sources de chaleur particulières.
les définitions suivantes s’appliquent.
La présente partie de I’ISO 11042 peut être utilisée
comme essai de réception pour les émissions de gaz 3.1 émissions: Constituants qui pénètrent dans
d’échappement des turbines à gaz. l’environnement avec les gaz d’échappement.
@ ISO
Dans la présente partie de I’ISO 11042, les émissions 3.7 bruit: Variation aléatoire dans le signal de sortie
comprennent les constituants suivants: de l’instrument non associée aux caractéristiques de
l’échantillon auxquelles répond l’instrument, pouvant
être distinguée de ses caractéristiques de dérive.
.
NO somme de NO et N02,
oxydes d’azote
X’
expri mée sous la forme de
3.8 parties par million (ppm): Concentration en
NO
volume du composant i dans 106 parties en volume
du mélange de gaz.
dioxyde d’azote NO
monoxyde de carbone CO
3.9 parties par million de carbone (ppmC& Frac-
tion molaire d’hydrocarbure multipliée par 106 mesu-
CO
dioxyde de carbone
rée sur une base d’équivalent (KHQ).
oxydes de soufre SO,; somme de SO2 et SO
Ainsi, 1 ppm de méthane est considéré comme
exprimée sous la forme de
1 ppmC11).
SO
hydrocarbures non UHC; somme de tous les
3.10 répétabilité: Étroitesse avec laquelle un résul-
brûlés ou partielle- produits individuels, expri-
tat de mesurage d’un prélèvement invariable donné
mée sous la forme de CH4
ment brûlés
peut être reproduit à court terme sans aucun réglage
des instruments.
VOC; UHC excluant CH4 et
composés organiques
C2H6, mais exprimés sous la
volatils
forme de CH4 3.11 résolution: La plus petite modification du ré-
sultat d’un mesurage pouvant être détectée.
NH
ammoniac
telle que mesurée par la mé- 3.12 réponse: Modification du signal de sortie de
fumée
thode de Bacharach selon l’instrument se produisant lors de la modification dans
I’ISO 5063 la concentration du prélèvement; le signal de sortie
correspond donc à une concentration donnée du pré-
particules solides toutes les particules solides
lèvement.
produites par le processus
de combustion
3.13 constance/dérive d’étalonnage: Variation au
cours du temps du signal de sortie de l’instrument
mesurant un gaz pour étalonnage à un point de ré-
glage donné.
3.2 exactitude de mesure: Étroitesse avec laquelle
le résultat d’un mesurage approche une valeur vraie
établie indépendamment.
3.14 réponse relative de l’hydrocarbure: Réponse
différente de l’équipement d’essai aux mêmes con-
centrations d’hydrocarbure de l’échantillon, exprimée
3.3 gaz pour étalonnage: Mélange de gaz de réfé-
en équivalent ppmC1, selon la classe ou le mélange
rence de composition connue avec précision devant
des classes des composants de l’hydrocarbure.
être utilisé pour le réglage, l’ajustement et les contrô-
les périodiques des instruments.
3.15 air de zéro: Mélange d’oxygène et d’azote
ayant la même proportion d’oxygène que l’air atmo-
3.4 concentration: Fraction volumique, vi, du com-
sphérique, exempt d’autres composants.
posant i présentant de l’intérêt dans le mélange ga-
zeux, exprimée sous la forme d’un pourcentage en
volume [% (V/V)] ou en parties par million (ppm).
3.16 dérive zéro: Variation au cours du temps du
signal de sortie de l’instrument à partir du point zéro
quand il fonctionne avec un gaz exempt du composant
3.5 interférence: Réponse d’un instrument due à la
à mesurer.
présence d’un gaz (ou vapeur) autre que le gaz (ou va-
peur) à mesurer.
3.17 gaz de zéro: Gaz devant être utilisé pour éta-
blir le point zéro, ou le réglage d’absence de réponse
3.6 linéarité: Capacité d’un instrument à répondre
de façon proportionnelle à un signal d’entrée. d’un instrument.
1) Pour convertir la concentration ppm d’un hydrocarbure quelconque en une valeur ppmC1 équivalente, multiplier la concen-
tration ppm par le nombre d’atomes de carbone par molécule de gaz; par exemple, 1 ppm de propane se traduit comme étant
3 ppmC, d’hydrocarbure; 1 ppm d’hexane comme 6 ppmC1 d’hydrocarbure.
@ ISO
4 Symboles et abréviations
Voir les tableaux 1 et 2.
Tableau 1 - Symboles généraux
Terme
Symbole Unité
Énergie massique nette (pouvoir calorifique inférieur)
kJ/kg
en
Valeur d’émission de gaz d’échappement
E
Valeur d’émission de gaz d’échappement en concentration de constituant du
EMi
mg/m3
composant i à 0 “C et 101,3 kPa
Pareil à EMi, rapporté à une fraction volumique en oxygène de 15 % dans un gaz
mg/m3
E”i , 15 # sec
d’échappement sec
Pareil à EMi, rapporté à l’énergie du combustible consommé
g/GJ
E”i f
Pareil à EMi, rapporté à la puissance fournie
EM,‘,
g/kWh
,
Valeur d’émission de gaz d’échappement pour les particules solides
EP
mg/m3
Valeur d’émission de gaz d’échappement pour la fumée
ES
Valeur d’émission de gaz d’échappement en concentration en volume
EV cms/ms
Valeur d’émission de gaz d’échappement en concentration en volume du compo-
EVi cms/ms
sant i
Pareil a EVi, rapporté a une fraction volumique en oxygène de 15 % dans un gaz
cms/ms
EVi , 15 , sec
d’échappement sec
Masse
m
kg
Masse molaire
M kg/kmoI
Masse molaire totale
kg/kmol
Mtot
Quantité de matière
n kmol
Quantité de matière du composant i
kmol
ni
Quantité de matière totale
kmol
ntot
Puissance a l’arbre de la turbine à gaz
P kW
Débit-masse
kg/s
4m
Débit-volume
ms/s
4v
Volume du composant i ms
vi
V Volume molaire normal ms/kmoI
mn
V Volume de gaz d’échappement sec dans les conditions normalesI) ms
n,sec
V Volume de gaz d’échappement sec dans les conditions normalesl) rapporté à une ms
n, 15,sec
fraction volumique en oxygène de 15 %
V Volume de gaz d’échappement humide dans les conditions normalest) ms
n, humide
Volume total, somme des volumes des composants i ms
vtot
Fraction molaire du const
...
ISO
NORME
11042-l
INTERNATIONALE
Première édition
1996-08-o 1
Turbines à gaz - Émissions de gaz
d’échappement -
Partie 1:
Mesurage et évaluation
Gas turbines - Exhaust gas emission -
Part 1: Measurement and evalua tion
Numéro de référence
Sommaire Page
Domaine d’application .
1 1
2 Références normatives . 1
3 Définitions . 1
4 Symboles et abréviations
............................................................ 3
5 Conditions . 4
5.1 Turbine à gaz et combustible . 4
52 . Valeurs mesurées . 4
53 . Conditions de référence .
...................................................................................
6 Mesurages 5
. Détermination des constituants dans le gaz d’échappement
61 5
Consigne pour la disposition du système de mesurage
62 . . 5
Exécution de l’essai, rapport d’essai, évaluation.
63 . . 6
...........................................................................
7 Instrumentation 8
Types de dispositif de mesurage
7.1 . 8
Spécifications pour les analyseurs de NO,
7.2 . 8
7.3 Spécifications pour les analyseurs de CO et CO*. . 9
7.4 Spécifications pour les analyseurs de SO, . 11
7.5 Spécifications pour les analyseurs d’hydrocarbures non
brûlés ou partiellement brûlés .
Spécifications pour les analyseurs d’ammoniac. .
7.6 13
Spécifications pour les analyseurs de 02
7.7 . 14
Spécifications pour les analyseurs de fumée.
7.8 . 16
7.9 Spécifications pour les analyseurs de particules solides . 17
8 Qualité du mesurage . 24
81 . Généralités .
0 ISO 1996
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
@ ISO
82 . Méthodes d’étalonnage . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
9 Correction de données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
91 . Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
92 . Correction entre les gaz d’échappement humides et secs. 25
93 . Correction pour le niveau particulier d’oxygène dans le gaz
d’échappement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
94 . Correction du débit-masse des constituants rapporte au
débit-volume de gaz d’échappement sec dans des condi-
tions normales et pour une teneur en oxygène spécifiée . . . .
95 . Correction en valeurs rapportées à la puissance fournie . . . . . 25
96 . Correction des valeurs rapportées a l’énergie consommée
de combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Annexes
A Exemple type pour la présentation des résultats d’essai et leur
évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
B Remarques concernant les principaux constituants des gaz
d’échappement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Propriétés physiques des constituants gazeux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
C
D Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
III
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 11042-l a été élaborée par le comité tech-
nique ISO/TC 192, Turbines à gaz.
L’&O 11042 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre gé-
néral Turbines à gaz - Émissions de gaz d’échappement:
- Partie 7: Mesurage et évaluation
- Partie 2: Surveillance automatisée des émissions
Les annexes A à D de la présente partie de I’ISO 11042 sont données uni-
quement à titre d’information.
NORME INTERNATIONALE @ ISO ISO 11042-1:1996(F)
Émissions de gaz d’échappement -
Turbines à gaz -
Partie 1:
Mesurage et évaluation
2 Références normatives
1 Domaine d’application
La présente partie de I’ISO 11042 établit les métho- Les normes suivantes contiennent des dispositions
des utilisées pour le mesurage et l’évaluation des qui, par suite de la référence qui en est faite, consti-
émissions de gaz d’échappement provenant des tuent des dispositions valables pour la présente partie
turbines a gaz et définit les termes d’émission appro- de I’ISO 11042. Au moment de la publication, les édi-
priés. Elle présente les exigences pour I’environne- tions indiquées étaient en vigueur. Toute norme est
ment d’essai et l’instrumentation, aussi bien que la sujette à révision et les parties prenantes des accords
qualité du mesurage et la correction des données. fondés sur la présente partie de I’ISO 11042 sont invi-
Cela permet un jugement uniforme des émissions tées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions
d’échappement. La relation entre les différentes for- les plus récentes des normes indiquées ci-après. Les
mes d’expression des émissions d’échappement est membres de la CEI et de I’ISO possèdent le registre
des Normes internationales en vigueur à un moment
également donnée.
donné.
II convient que les constituants à mesurer conformé-
ment à la présente partie de I’ISO 11042 fassent I’ob-
ISO 2314: 1989, Turbines à gaz - Essais de réception.
jet d’un accord mutuel entre les parties concernées.
ISO 2533: 1975, Atmosphère type.
La présente partie de I’ISO 11042 est applicable a tou-
tes les turbines à gaz produisant de l’énergie mécani-
ISO 5063:1978, Brûleurs à combustible liquide à pul-
que sur un arbre et/ou qui sont utilisées comme
vérisation de type monobloc - Essais.
moyens d’entraînement pour la production d’électrici-
té, excluant toute application pour des aéronefs. Pour
ISO 6141: 1984, Analyse des gaz - Mélanges de gaz
les installations qui comportent un système de récu-
pour étalonnage - Certificat de préparation du mé-
pération de la chaleur des gaz d’échappement, les dé-
lange.
finitions de la présente partie de I’ISO 11042 peuvent
être utilisées comme base.
La présente partie de I’ISO II 042 est applicable aux
turbines qui utilisent le processus de cycle ouvert. Elle
est également applicable comme base pour les turbi-
3 Définitions
nes à gaz utilisant le cycle semi-fermé et pour les tur-
bines à gaz équipées de compresseurs à piston libre
Pour les besoins de la présente partie de I’ISO 11042,
ou utilisant des sources de chaleur particulières.
les définitions suivantes s’appliquent.
La présente partie de I’ISO 11042 peut être utilisée
comme essai de réception pour les émissions de gaz 3.1 émissions: Constituants qui pénètrent dans
d’échappement des turbines à gaz. l’environnement avec les gaz d’échappement.
@ ISO
Dans la présente partie de I’ISO 11042, les émissions 3.7 bruit: Variation aléatoire dans le signal de sortie
comprennent les constituants suivants: de l’instrument non associée aux caractéristiques de
l’échantillon auxquelles répond l’instrument, pouvant
être distinguée de ses caractéristiques de dérive.
.
NO somme de NO et N02,
oxydes d’azote
X’
expri mée sous la forme de
3.8 parties par million (ppm): Concentration en
NO
volume du composant i dans 106 parties en volume
du mélange de gaz.
dioxyde d’azote NO
monoxyde de carbone CO
3.9 parties par million de carbone (ppmC& Frac-
tion molaire d’hydrocarbure multipliée par 106 mesu-
CO
dioxyde de carbone
rée sur une base d’équivalent (KHQ).
oxydes de soufre SO,; somme de SO2 et SO
Ainsi, 1 ppm de méthane est considéré comme
exprimée sous la forme de
1 ppmC11).
SO
hydrocarbures non UHC; somme de tous les
3.10 répétabilité: Étroitesse avec laquelle un résul-
brûlés ou partielle- produits individuels, expri-
tat de mesurage d’un prélèvement invariable donné
mée sous la forme de CH4
ment brûlés
peut être reproduit à court terme sans aucun réglage
des instruments.
VOC; UHC excluant CH4 et
composés organiques
C2H6, mais exprimés sous la
volatils
forme de CH4 3.11 résolution: La plus petite modification du ré-
sultat d’un mesurage pouvant être détectée.
NH
ammoniac
telle que mesurée par la mé- 3.12 réponse: Modification du signal de sortie de
fumée
thode de Bacharach selon l’instrument se produisant lors de la modification dans
I’ISO 5063 la concentration du prélèvement; le signal de sortie
correspond donc à une concentration donnée du pré-
particules solides toutes les particules solides
lèvement.
produites par le processus
de combustion
3.13 constance/dérive d’étalonnage: Variation au
cours du temps du signal de sortie de l’instrument
mesurant un gaz pour étalonnage à un point de ré-
glage donné.
3.2 exactitude de mesure: Étroitesse avec laquelle
le résultat d’un mesurage approche une valeur vraie
établie indépendamment.
3.14 réponse relative de l’hydrocarbure: Réponse
différente de l’équipement d’essai aux mêmes con-
centrations d’hydrocarbure de l’échantillon, exprimée
3.3 gaz pour étalonnage: Mélange de gaz de réfé-
en équivalent ppmC1, selon la classe ou le mélange
rence de composition connue avec précision devant
des classes des composants de l’hydrocarbure.
être utilisé pour le réglage, l’ajustement et les contrô-
les périodiques des instruments.
3.15 air de zéro: Mélange d’oxygène et d’azote
ayant la même proportion d’oxygène que l’air atmo-
3.4 concentration: Fraction volumique, vi, du com-
sphérique, exempt d’autres composants.
posant i présentant de l’intérêt dans le mélange ga-
zeux, exprimée sous la forme d’un pourcentage en
volume [% (V/V)] ou en parties par million (ppm).
3.16 dérive zéro: Variation au cours du temps du
signal de sortie de l’instrument à partir du point zéro
quand il fonctionne avec un gaz exempt du composant
3.5 interférence: Réponse d’un instrument due à la
à mesurer.
présence d’un gaz (ou vapeur) autre que le gaz (ou va-
peur) à mesurer.
3.17 gaz de zéro: Gaz devant être utilisé pour éta-
blir le point zéro, ou le réglage d’absence de réponse
3.6 linéarité: Capacité d’un instrument à répondre
de façon proportionnelle à un signal d’entrée. d’un instrument.
1) Pour convertir la concentration ppm d’un hydrocarbure quelconque en une valeur ppmC1 équivalente, multiplier la concen-
tration ppm par le nombre d’atomes de carbone par molécule de gaz; par exemple, 1 ppm de propane se traduit comme étant
3 ppmC, d’hydrocarbure; 1 ppm d’hexane comme 6 ppmC1 d’hydrocarbure.
@ ISO
4 Symboles et abréviations
Voir les tableaux 1 et 2.
Tableau 1 - Symboles généraux
Terme
Symbole Unité
Énergie massique nette (pouvoir calorifique inférieur)
kJ/kg
en
Valeur d’émission de gaz d’échappement
E
Valeur d’émission de gaz d’échappement en concentration de constituant du
EMi
mg/m3
composant i à 0 “C et 101,3 kPa
Pareil à EMi, rapporté à une fraction volumique en oxygène de 15 % dans un gaz
mg/m3
E”i , 15 # sec
d’échappement sec
Pareil à EMi, rapporté à l’énergie du combustible consommé
g/GJ
E”i f
Pareil à EMi, rapporté à la puissance fournie
EM,‘,
g/kWh
,
Valeur d’émission de gaz d’échappement pour les particules solides
EP
mg/m3
Valeur d’émission de gaz d’échappement pour la fumée
ES
Valeur d’émission de gaz d’échappement en concentration en volume
EV cms/ms
Valeur d’émission de gaz d’échappement en concentration en volume du compo-
EVi cms/ms
sant i
Pareil a EVi, rapporté a une fraction volumique en oxygène de 15 % dans un gaz
cms/ms
EVi , 15 , sec
d’échappement sec
Masse
m
kg
Masse molaire
M kg/kmoI
Masse molaire totale
kg/kmol
Mtot
Quantité de matière
n kmol
Quantité de matière du composant i
kmol
ni
Quantité de matière totale
kmol
ntot
Puissance a l’arbre de la turbine à gaz
P kW
Débit-masse
kg/s
4m
Débit-volume
ms/s
4v
Volume du composant i ms
vi
V Volume molaire normal ms/kmoI
mn
V Volume de gaz d’échappement sec dans les conditions normalesI) ms
n,sec
V Volume de gaz d’échappement sec dans les conditions normalesl) rapporté à une ms
n, 15,sec
fraction volumique en oxygène de 15 %
V Volume de gaz d’échappement humide dans les conditions normalest) ms
n, humide
Volume total, somme des volumes des composants i ms
vtot
Fraction molaire du const
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.