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
Buy Standard
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL
ISO
STANDARD
110424
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: 1 ----------------------
ISO 11042=1:1996(E)
Page
Contents
1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Normative references. . . 1
2
3 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2
4 Symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
5 Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
5.1 Gas turbine and fuel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
5.2 Measured values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
53 . Standard conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
6 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
6.1 Determination of constituents in exhaust gas
5
6.2 Guideline for the arrangement of the measurement System
6
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-
11
bons analysers .
12
7.6 Specification for ammonia analysers .
13
7.7 Specification for Oxygen analysers .
........................................ 15
7.8 Specification for smoke analysers
.............................. 16
7.9 Specification for solid particle analysers
23
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
---------------------- Page: 2 ----------------------
@ 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
93
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
---------------------- Page: 3 ----------------------
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.
---------------------- Page: 4 ----------------------
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
2 Normative references
carbon monoxide
CO
The following Standards contain provisions which,
carbon dioxide
CO
2
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
1
---------------------- Page: 5 ----------------------
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
4
3.10 repeatability: The closeness with which a
ammonia NH
3
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.
---------------------- Page: 6 ----------------------
0 ISO
ISO 11042-1:1996(E)
- 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
1
xi
Limiting number
z 1
z Real gas factor (compressibility)
1
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 %
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 11042-1:1996(E)
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 steam injection,
CO Carbon monoxide
evaporative coolers, condensors, etc. Relevant
Carbon dioxide
CO2
details of all flow rates shall be noted.
Water
H20
Nitrogen
NOTES
N2
Ammonia
NH3
1 The definition sf the power output, the exhaust gas
Nitrogen monoxide mass flow rate and/or the fuel flow rate, the measurements
NO
and calculations should be defined by agreement between
Nitrogen dioxide
NO2
the Parties involved (see ISO 2314).
Sum of nitrogen oxides
NO,
2 Exhaust gas emissions are affected by the fuel charac-
Oxygen
02 teristics (e.g. fuel-bound nitrogen). Therefore, relevant de-
tails of the fuel should be noted, including appropriate
Sulfur dioxide
so2
Chemical analysis, temperature, physical properties and
Sulfur trioxide
so3
flow rates.
Sum of Sulfur oxides
so,
UHC Unburned or partially burned hydro-
carbon products
5.2 Measured values
Volatile organic compounds
voc
The following values shall be measured:
volumetric concentration of gaseous constituents
related to wet exhaust gas (qiwet) or to dry ex-
I
5 Conditions
haust gas (qi,dw);
exhaust gas emission value for smoke -
5.1 Gas turbine and fuel
Bacharach number (ES) (smoke number according
In connection with gas turbine emissions, the follow-
to ISO 5063);
ing shall be indicated for the respective measurement
gravimetric concentration of solid particles within
conditions:
the wet exhaust gas (EP), if specifically agreed
upon.
- manufacturer of the gas turbine;
- type of gas turbine;
- power output and exhaust gas mass flow and/or
5.3 Standard conditions
fuel flow at the conditions at which the emission
measurements are taken;
Standard conditions shall be:
- ambient conditions, i.e. pressure, temperature
- pressure: 101,3 kPa
and humidity of the surrounding air;
---------------------- Page: 8 ----------------------
@ ISO ISO 11042=1:1996(E)
15°C b) the transfer and conditioning System;
- temperature:
60 % c) the analytical instruments and the data acquisition
- relative humidity:
System.
(see ISO 2314:1989, 32.1).
The measurements shall be performed by continuous
flow sampling and be representative of the gas flow.
NOTE 3 A reference temperature of 0 “C is Chosen for
Chemical calculations because of available Chemical data
In the case of a gas turbine installation, the sampling
and evaluation methods.
Point shall be determined beforehand:
- by modelling, i.e. Simulation of the gas veins (de-
pendent on the obstacles and on the gas flow
rate - turbulent laminar flow);
6 Measurements
- or by determination of the mean velocity within
the sleeve which becomes the Point representa-
Determination of constituents in exhaust
6.1
tive of the gas Sample;
WS
- or by m utual agreement based on an existing
The constituents are measured or calculated as indi- standa rd or on experience.
cated below.
A Single sampling plane, requiring only one set-up, is
usually adequate for measuring emissions from the
Total NO, as NO2 see 7.2.
installation with or without supplementary Systems
CO and CO2: see 7.3.
operating.
so see 7.4.
2:
In cases where the gas turbine plant is not provided
with any System other than a silencer, a ducting sys-
so no recommended method is
3:
tem and a chimney between the engine exhaust and
specified.
discharge to atmosphere, the sampling site should be
selected as close as practical to the exhaust of the
Total SO, as SO5 shall be calculate d using the
engine. In cases where any of the following Systems
Sulfur content of the fuel.
is provided such as a heat recovery System, sub-
.
to be measured or calculated
.
sequent firing Systems, dilution Systems, de-NO, sys-
H20
(using combustion calculation
tems, etc., the sampling site shall be determined by
taking into account air humidity)
mutual agreement between the Parties involved.
UHCs: see 7.5.
The traversing plane shall not be located within the
area of exhaust gas discharge to atmosphere in Order
vocs: see 7.5.
to allow recirculation of ambient air.
Ammonia: see 7.6.
Oxygen: see 7.7; alternatively a calcula-
tion may be adopted upon
agreement of the Parties.
6.2.2 Sampling probe
Smoke: see 7.8.
The sampling probe should provide a representative
Sample of the exhaust gas. The use of a multihole av-
see 7.9; any solid particles in the
Solid particles:
eraging probe with holes covering equal areas of the
inlet air which contribute signifi-
Cross section of the exhaust duct is recommended for
cantly to the particles in the ex-
obtaining such a representative Sample. A demonstra-
haust gas must be subtracted
tion should be made to ensure that the probe actually
from the reported values.
measures a Sample representative of the main gas
flow. This should be done regardless of the type of
sampling probe used.
The sampling probe and vacuum pump to be used for
6.2 Guidelines for the arrangement of the
the test shall be capable of continuously supplying a
measurement System
sufficient volume of Sample gas to the analysers.
6.2.1 General
If traverse measurements are required to demon-
strate representativeness then the probe shall be
Basically, three Parts shall be considered:
adequate to allow full assessment of the exhaust
channel.
a) the sampling probe;
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 11042-1:1996(E) 0 ISO
The probe shall be long enough to allow full traverse regulators, valves, flowmeters etc. Material in contact
of the exhaust channel. Procedures to establish probe with the Sample shall be corrosion resistant, i.e.
positions shall be agreed upon between Parties in- stainless steel or carbon-loaded PTFE. The Overall
volved. temperature of the Sample shall be maintained at a
value consistent with local pressures and which
avoids condensation of water and hydrocarbons.
6.2.3 Transfer and conditioning System
All the equipment used shall have had the necessary
Performance Checks in accordance with clause 7 of
The Sample transfer lines for samples for measure-
this part of ISO 11042.
ment of smoke, solid particles and gaseous constitu-
ents shall be separate.
A principal System containing the important com-
ponents is shown in figure 1. When special analytical
equipment is used, this arrangement may need modi-
fication.
6.3 Performing the test, test report,
Depending on the operating principle of the analyser
ewaluation
the Sample shall be conditioned accordingly. In Order
to avoid condensation of the Sample constituents, the
The test shall be performed after the gas turbine has
entire Sample line shall be heated up to temperatures
reached steady operating conditions as specified in
at least IO K above the condensation temperature of
ISO 2314. Variation of ambient humidity expressed as
the exhaust gas.
water mass content in dry air should not exceed
+ 0,5 g/kg during testing. If amb’ient conditions vary
When the Sample is processed through a water separ-
and exceed the above limitations, corrections may be
ator, the Sample line shall be heated to at least as far
applied if agreed upon between the Parties involved.
as this device.
The analysers shall be calibrated before and after the
For natura1 gas or light hydrocarbon fuels with a Sulfur
test.
content of less than 1 % (m/m) a minimum tempera-
ture of 150 “C (423 K) shall be applied. For this reason,
The whole System shall be checked Prior to testing
it is recommended that all the equipment, including
and at regular intervals. Special Checks on the tight-
the pump(s), be heated. The temperature level shall
All the
always be kept constant within & 5 K. For all items in ness of the assembly shall be performed.
equipment to be used shall have had
the sampling line the following Points apply: the necessary
Performance Checks carried out within t he time speci-
be
All material in contact with the Sample shall
fied in the manufacturer’s specified measurement
or
made of non-reactive material (stainless stee
test procedures.
equivalent).
Multiple measurements (minimum sf 3 shall be taken
1
Iod
lt is recommended as being consistent with gc
only when the analytical equipment is providing stable
practice to purge PTFE (polytetrafluoroethylene)
readings and at the sam e time the readings of gas
by means of a continuous flow of pure nitrogen in
turbine perfor mance shall be take n.
Order to remove residual solvents from the manu-
facturing process. During this procedure the line
Instruments subject to calibration drift Problems due
shall be heated to the temperature specified for
to temperature variations shall be housed in a stable
the analysis of the particular component.
thermal environment.
All connections and items shall be free of leaks.
The arithmetic average value of measurements of
All components shall be designed to operate up
three individual test runs constitute a complete test.
to required temperatures.
The minimum sampling time for each measurement
shall be at least one minute plus the average System
Where long lines are unavoidable, it is recommended
response time. The measurements shall be the aver-
to insert a second dump pump which provides Sample
age steady state concentration for the sampling time
gas in larger quantities.
(see 7.9) .
The Sample transfer time between probe and instru-
Test time for particle measurement shall be extended
ments should be as short as possible, preferably less
as required to provide the accuracy agreed upon.
than 30 s.
A test report, as shown in table A.l, shall be prepared.
6.2.4 Analytical instruments
The evaluation may be performed in accordance with
The instruments used shall be complete with all the Sample calculation as in table A.Z. For expla-
necessary flow rate control components, such as nations to table A.2, see clause 9.
---------------------- Page: 10 ----------------------
@ ISO
ISO 11042~1:1996E)
CH4
C2H6
GC
10
UHCs /
------ -l
FID W’
----------__------
1’ -
I I
so2
NDUV
NDIR
PUVF
1 Probe
2 Gas inlet for System check
3 Sample line
4 Filter
5 Sample pump
6 Back-pressure regulator-
7 NO2 -+ NO converter
8 Gas inlet for instrument calibration
9 Chiller/separator (operating at e 3 “C)
10 Analyser
11
Heated section
12 Dump pump to vent (if required)
13 SO, + SO2 converter
14 Water trap or permeation tube dryer
NOTES
- NO, tan be measured either wet or dry.
- See table 3 for an explanation of the abbreviations.
Figure 1 - Measurement System design for gaseous constituents
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 11042=1:1996(E) @ ISO
7 Instrumentation 7.2.2 Principal Performance specifications for NO,
analysers
7.1 Types of measuring device
The principal Performance specifications determined
for the instruments operated in an environment as
Table 3 Shows available types of analysers. Detailed
specified by the manufacturer shall be as given in
specifications are provided for the first named ana-
table 4.
lysers only. The alternative analyser types may be
used only by agreement between the interested par-
ties.
Table 4
- Principal Performance specifications for
NO, analysers
Table 3 - Analyser types for measurement of
constituents
or non-dispersive infrared (NDIR)
or non-dispersive ultraviolet (NDUV)
Non-dispersive infrared (NDIR)
Non-dispersive infrared (NDIR)
Non-dispersive infrared (NDIR)
or non-dispersive ultraviolet (NDUV)
or pulsed UV fluorescence (PUVF)
Flame ionization detector (Fl D)
5 Zero drift
Less than * 1 % of full scale of
Gas chromatographl) (GC)
range used or -t 1 ppm, whichever
Chemiluminescence*)
is greater, over a period of 2 h.
or spectrophotometric (indophenol)
6 Noise 0,5 Hz and greater; less than I1: 1 %
of full scale of range used or
Bacharach method according to
& 1 ppm whichever is greater, over
a period of 2 h.
or Opacity method
7 Interference For samples containing CO2 and
water vapour, shall be limited as
follows:
Paramagnetit cell (PMC)
- less than 0,2 % reading per
% CO2 concentration;
- less than 0,5 % reading per
% water vapour concentra-
1) Alternative method to be agreed upon.
tion.
2) After oxidizing ammonia.
If the interference Iimitation(s) for
CO2 and/or water vapour cannot
be met, appropriate correction fac-
tors shall be determined, reported
and applied.1)
7.2 Specification for NO, analysers
Response time Shall not exceed 10 s from entry of
8
7.2.1 Measurement technique
the Sample into the analyser to at-
taining 90 % of the final reading.
The measurement of concentration of the oxides of
9 Linearity
The linearity response of each
nitrogen shall be the chemiluminescence technique in
range shall be checked at the
which radiation emitted by the reaction of NO and 03
30 %, 60 % and 90 % Points using
is measured. This method is not sensitive to NO2 and
either separate gas mixtures or a
therefore the Sample shall be passed through a con-
gas divider.
verter in which NO is made. Both the original NO and
The maximum deviation of these
the total NO, concentrations shall be recorded if
Points from a least squares
measured. Thus a measure of the NO2 tan be ob-
straight line fit shall be less than
tained by subtraction.
Only NO, determination is
&- 2 % of the full scale value.
mandatory.
---------------------- Page: 12 ----------------------
0 ISO
ISO 11042~1:1996(E)
ation, the CO and CO2 analysers may be used in serial
Requirement
No. Term
arrangement with the appropriate SO2 and/or 02 ana-
10 Converter This shall be designed and oper-
lyser, whenever the latter constituents are measured.
ated in such a manner as to reduce
NO2 present in the Sample to NO.
The converter shall not affect the
NO originally in the Sample.
The converter efficiency expressed
Table 5 - Principal Performance specifications for
as
CO analysers
q = 100 [mO (after converter) -
- moh%lo~
shall not be less than 90 %.
In appropriate ranges up to
This efficiency value shall be used
to correct the measured sample’s
NO2 value, i.e.
(PNO (after converter) - (PNO
to that which would have been ob-
tained if the efficiency had been
100 %.
1) lt is recommended as being consistent with good
practice that such correction procedures should be
adopted in all cases. Also other corrections may be re-
quired due to the particular equipment used.
range used or + 2 ppm, whichever
is greater, over a period of 2 h.
6 Noise 0,5 Hz and greater; less than + 1 %
of full scale used or + 1 ppm,
7.3 Specification for CO and CO2 analysers
whichever is greater.
7 Interference To be limited with respect to indi-
7.3.1 Measurement technique
cated CO concentration as follows:
1) less than 500 ppm for each
Carbon monoxide and carbon dioxide shall be meas-
% of ethylene concentration;
ured using non-dispersive infrared (NDR) analysers.
These analysers utilize differential energy a
...
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
ISO 11042-1:1996(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 11042-1:1996(F)
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 .
5
...................................................................................
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 .
12
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 .
24
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
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 11042-1:1996(F)
@ ISO
24
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 . . . .
25
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
35
D Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 11042-1:1996(F) @ ISO
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.
---------------------- Page: 4 ----------------------
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.
---------------------- Page: 5 ----------------------
@ ISO
ISO 11042-1:1996(F)
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
2
volume du composant i dans 106 parties en volume
du mélange de gaz.
dioxyde d’azote NO
2
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
2
rée sur une base d’équivalent (KHQ).
oxydes de soufre SO,; somme de SO2 et SO
31
Ainsi, 1 ppm de méthane est considéré comme
exprimée sous la forme de
1 ppmC11).
SO
2
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
3
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.
---------------------- Page: 6 ----------------------
@ ISO
ISO 11042-1:1996(F)
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 constituant i, égal à ni/ntot 1
%
Nombre de limitations 1
z
Facteur de gaz réel
z 1
Masse volumique
kg/m3
P
Masse volumique du matériau particulaire
kg/m3
PPa
Fraction volumique en pourcentage de CO2 dans le gaz d’échappement sec %
R02,sec
Fraction volumique en pourcentage de CO2 dans le gaz d’échappement sec avec
%
(OC02,stœchiométrique,sec
combustion stœchiométrique du combustible utilisé
Fraction volumique en pourcentage de vapeur d’eau dans le gaz d’échappement 1
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
0 ISO
ISO 11042-1:1996(F)
Tableau 1 (fin)
Terme
Symbole Unité
Fraction volumique dans le gaz d’échappement sec cms/ms
(Pi,sec
Fraction volumique dans le gaz d’échappement humide, égal à VJVtot cms/ms
(Pi,humide
Fraction volumique en pourcentage de O2 dans le gaz d’échappement sec %
(002,sec
NOTES
1 Pour identifier un emplacement particulier le long d’un parcours de gaz, l’indice g est utilisé, par exemple 97. L’indice 7
identifie la sortie de la turbine (voir I’ISO 2314).
2 Dans la présente partie de I’ISO 11042, 15 % de 02 sont utilisés comme valeur type, des teneurs en oxygène différen-
tes peuvent être utilisées selon accord.
3 La température de référence de 0 "C est choisie en raison des données chimiques disponibles et des méthodes d’éva-
luation.
1) Pression normale: P,, = 101,3 kPa
Température normale: t, = 0 "C
- Symboles chimiques et abréviations - les conditions ambiantes, c’est-à-dire pression,
Tableau 2
température et humidité de l’air ambiant;
Symbole Substance
- des détails concernant le combustible;
Monoxyde de carbone
CO
- les équipements en fonctionnement qui affectent
Dioxyde de carbone les émissions et font partie du système complet,
CO2
c’est-à-dire les convertisseurs catalytiques, I’in-
Eau
Hz0
jection d’eau ou de vapeur, les radiateurs à
Azote
N2
évaporation, les condenseurs, etc. Les détails
Ammoniac
NH3 correspondants de tous les débits doivent être
Monoxyde d’azote indiqués.
NO
Dioxyde d’azote
NO2
Somme des oxydes d’azote
NO,
NOTES
Oxygène
02
1 II convient de définir, par accord entre les parties con-
Dioxyde de soufre
SO2 cernées, la puissance fournie, le débit-masse du gaz
d’échappement et/ou le débit de combustible, les mesura-
Trioxyde de soufre
SO3
ges et les calculs (voir I’ISO 2314).
Somme des oxydes de soufre
SO,
2 Les émissions de gaz d’échappement sont affectées par
UHC Hydrocarbures non brûlés ou partielle-
les caractéristiques du combustible (par exemple combus-
ment brûlés
tible contenant de l’azote). Par conséquent, il convient de
voc Composés organiques volatils
noter les données correspondantes du combustible, ceci
inclut l’analyse chimique appropriée, la température, les
propriétés physiques et les valeurs de débit.
5 Conditions
5.2 Valeurs mesurées
5.1 Turbine à gaz et combustible
Les valeurs suivantes doivent être mesurées:
Les points suivants doivent être indiqués pour les
- la fraction volumique des constituants gazeux
conditions de mesurage en liaison avec les valeurs
rapportée au gaz d’échappement humide
d’émission des turbines à gaz:
(qi,humide) ou au gaz d’échappement sec (@ &;
I
- le constructeur de la turbine à gaz;
- la valeur d’émission de gaz d’échappement pour
la fumée: indice de Bacharach (ES); indice des fu-
- le type de la turbine à gaz;
mées (indice de noircissement) selon I’ISO 5063;
- la puissance à l’arbre, le débit-masse de gaz
d’échappement et/ou le débit de combustible - la concentration en masse des particules solides
dans les conditions dans lesquelles les mesura-
dans le gaz d’échappement humide (EP), si con-
ges d’émission sont effectués;
venu spécialement.
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 11042-1:1996(F)
@ ISO
6.2 Consigne pour la disposition du système
5.3 Conditions de référence
de mesurage
Les conditions de référence doivent être:
62.1 Généralités
101,3 kPa
- pression normale:
Trois parties doivent essentiellement être considé-
rées:
15°C
- température normale:
60 %
- humidité relative:
a) la sonde de prélèvement;
b) le système de transfert et de conditionnement;
(voir 3.2.1 de I’ISO 2314:1989).
c) les instruments analytiques et le système d’acqui-
sition de données.
NOTE 3 Une température de référence de 0 OC est choisie
pour les calculs chimiques en raison des données chimi-
ques disponibles et des méthodes d’évaluation. Les mesurages doivent être exécutés par prélève-
ment a débit continu et être représentatifs du débit
gazeux.
Dans le cas d’une installation de turbine à gaz, le point
d’échantillonnage doit être déterminé préalablement
.
.
Par
6 Mesurages
- modélisation, simulation des veines gazeuses (en
6.1 Détermination des constituants dans le
fonction des obstacles et du débit gazeux, lami-
gaz d’échappement
naire turbulent); ou par
- détermination de la vitesse moyenne au sein de
Les constituants sont mesurés ou calculés comme
la gaine qui devient le point représentatif de
indiqué ci après.
l’échantillon gazeux; ou par
- accord mutuel en s’appuyant sur les normes exis-
NO, total en tant
tantes ou l’expérience.
voir voir 7.2. 7.2.
que N02:
Un plan d’échantillonnage unique, exigeant un seul ré-
voir voir 7.3. 7.3.
CO et CO2:
glage, est généralement adéquat pour les mesurages
voir voir 7.4. 7.4.
SO des émissions provenant de l’installation avec ou sans
2:
les systèmes supplémentaires de fonctionnement.
SO aucune aucune méthode méthode recom recom ma
3:
n’est n’est spécifiée. spécifiée.
Dans les cas où l’installation de turbine à gaz n’est pas
équipée d’autres systèmes qu’un silencieux, un sys-
SO, total en tant
tème de canalisation ou une cheminée entre I’échap-
doit doit être être calculé calculé en en utilisant utilisant la la
que SO2:
pement du moteur et la décharge à l’atmosphère, il
teneur teneur en en soufre soufre du du combustible. combustible
convient que l’emplacement du prélèvement soit
.
choisi aussi près qu’il est pratiquement possible de
doit doit être être mesuré mesuré ou ou calculé calculé (en (en
.
H20
l’échappement du moteur. Dans les cas où l’un des
utilisant utilisant le le calcul calcul de de combustion combustion
systèmes suivants est prévu tels qu’un système de
en en tenant tenant compte compte de de l’humidité l’humidité
récupération de chaleur, un système de post-combus-
de de l’air). l’air).
tion, un système de dilution, un système d’élimination
UHC: voir voir 7.5. 7.5. de NO,, etc., l’emplacement du prélèvement doit être
déterminé par accord mutuel entre les parties concer-
voir voir 7.5. 7.5.
voc:
nées.
Ammoniac: voir voir 7.6. 7.6.
La section de mesurage ne doit pas être située dans
la zone de décharge des gaz d’échappement à I’atmo-
voir voir 7.7; 7.7; une une variante variante de de calcul calcul
Oxygène:
sphère, afin de permettre une recirculation de l’air
peut peut être être adoptée adoptée après après accord accord
ambiant.
entre entre les les parties. parties.
voir voir 7.8. 7.8.
Fumée:
6.2.2 Sonde de prélèvement
Particules
solides: voir voir 7.9; 7.9; toutes toutes les les particules particules so- so- La sonde de prélèvement doit fournir un échantillon
lides lides a a l’entrée l’entrée d’air d’air contribuant contribuant représentatif de gaz d’échappement. L’utilisation
de de façon façon significative significative dans dans d’une sonde à trous multiples établissant une
l’émission l’émission de de gaz gaz d’échappe- d’échappe- moyenne avec des trous couvrant des surfaces égales
ment ment doivent doivent être être soustraites soustraites de la section transversale du conduit d’échappement
des des valeurs valeurs reportées. reportées. est recommandée pour obtenir cet échantillon repré-
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
@ ISO
ISO 11042-1:1996(F)
sentatif. II convient de démontrer que la sonde me- du procédé de fabrication. Pendant cette procé-
sure effectivement un échantillon représentatif du dure, la ligne doit être chauffée à la température
débit de gaz principal, cela sans tenir compte du mo- spécifiée pour l’analyse du composant particulier.
dèle de sonde de prélèvement utilisée.
Tous les raccordements et postes doivent être
exempts de fuite.
La sonde de prélèvement et la pompe à vide devant
être utilisés pour l’essai doivent être capables de
Tous les CO mposa nts do ivent être conçus pour
fournir, de façon continue, un volume suffisant de gaz
fonctionner j usqu’a ux tem pérat ures requises.
échantillon pour les analyseurs.
Lorsque de longues lignes sont inévitables, il est re-
Si des mesurages transversaux sont nécessaires pour
commandé d’insérer une seconde pompe de dé-
démontrer la représentativité, alors la sonde doit être
charge qui fournit du gaz en plus grande quantité.
appropriée pour permettre une pleine appréciation du
canal d’échappement.
La durée du transfert du prélèvement entre la sonde
et les instruments doit être aussi courte que possible,
La sonde doit être suffisamment longue pour per-
de préférence inférieure à 30 s.
mettre la traversée complète du canal d’échappe-
ment. Les procédures pour déterminer les positions
de la sonde doivent faire l’objet d’un accord entre les
6.2.4 Instruments analytiques
parties concernées.
Les instruments utilisés doivent être complets avec
tous les matériels de contrôle de débit nécessaires,
6.2.3 Systèmes de transfert et de conditionne-
tels que régulateurs, soupapes, débitmètres, etc. Le
ment
matériau en contact avec l’échantillon doit résister à la
corrosion, c’est-à-dire acier inoxydable ou PTFE chargé
en carbone. La température du prélèvement doit par-
tout être maintenue à une valeur, en accord avec les
pressions locales, qui évite la condensation de l’eau et
des hydrocarbures.
Un système principal, contenant les composants im-
Tous les équipements utilisés doivent avoir subi les
portants, est représenté à la figure 1. Dans le cas où
contrôles de performance nécessaires conformément
un équipement analytique spécial est utilisé, cette
à l’article 7 de la présente partie de I’ISO 11042.
disposition peut nécessiter des modifications.
Selon le principe de fonctionnement de l’analyseur,
l’échantillon doit être conditionné en conséquence.
6.3 Exécution de l’essai, rapport d’essai,
Pour éviter la condensation des constituants de
évaluation
l’échantillon, la ligne de prélèvement toute entière doit
être chauffée à des températures d’au moins 10 K au-
L’essai doit être exécuté après que la turbine à gaz ait
dessus de la température de condensation du gaz
atteint les conditions de fonctionnement stables
d’échappement.
comme prescrit dans I’ISO 2314. II convient que la va-
riation d’humidité ambiante, exprimée sous forme de
Quand l’échantillon est traité par l’intermédiaire d’un
teneur massique en eau dans l’air sec ne dépasse pas
séparateur d’eau, la ligne de prélèvement doit être
+ 0,5 g/kg pendant l’essai. Si les conditions ambiantes
chauffée au moins jusqu’à ce dispositif.
varient et dépassent les limites données ci-dessus,
des corrections peuvent être appliquées si cela a fait
Pour les gaz naturels ou les combustibles hydro-
l’objet d’un accord entre les parties concernées.
carbures légers ayant une teneur en soufre inférieure
à 1 % (m/m), une température minimale de 150 OC
Les analyseurs doivent être étalonnés avant et après
(423 K) doit être appliquée. Pour cette raison il est re-
l’essai.
commandé de chauffer tout l’équipement, pompe(s)
comprise(s). Le niveau de température doit toujours L’ensemble du système doit être contrôlé avant
être maintenu constant à + 5 K. Pour tous les postes l’essai et à des intervalles réguliers. Des contrôles par-
de la ligne de prélèvement, les points suivants s’appli- ticuliers d’étanchéité de l’ensemble doivent être effec-
quent. tués. Tout l’équipement à utiliser doit avoir subi les
contrôles de performance nécessaires, exécutés dans
Tout matériau en contact avec l’échantillon doit
les limites de temps spécifiées dans les procédures
être constitué de matière non réactive (acier in-
d’essai de mesurages indiquées par le constructeur.
oxydable ou équivalent).
Des mesurages multiples (3 au minimum) doivent être
II est recommandé, conformément aux bonnes effectués uniquement lorsque l’équipement analy-
pratiques, de purger les lignes en PTFE (polytétra- tique fournit des lectures stables et en même temps
fluoroéthylène) au moyen d’un débit continu que les lectures des performances de la turbine à gaz
d’azote pur afin d’enlever les solvants résiduels sont prises.
---------------------- Page: 10 ----------------------
@ ISO ISO 11042-1:1996(F)
I 1
CH4
C2H6
GC
NO,
- sec
CL
-----------_--m-m_ l ’ ? 1
02
PMC
1 CO
NDIR
13
I 1
SO2
NDUV
NDIR
PUVF
Légende
1 Sonde de prélèvement
2 Entrée de gaz pour le contrôle du système
3 Ligne de prélèvement
4 Filtre
5 Pompe à prélèvement
6 Régulateur de contre-pression
7 Convertisseur NO2 -+ NO
8 Entrée de gaz pour l’étalonnage de l’instrument
9 Refroidisseur/séparateur (fonctionnant a G 3 OC)
10 Analyseur
11 Section chauffée
12 Pompe de décharge pour purger (si nécessaire)
13 Convertisseur SO, + SO*
14 Piège à eau ou sécheur à tube d’infiltration
NOTES
- NO, peut être mesuré soit sec, soit humide.
- Voir tableau 3 pour la signification des abréviations.
Figure 1 -
Conception du système de mesurage pour les constituants gazeux
7
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 11042-1:1996(F)
Les instruments sujets à des problèmes de dérive
d’étalonnage du fait des variations de température doi-
vent être protégés dans un environnement thermique-
ment stable.
ou méthode optique
La valeur moyenne arithmétique des résultats de me- Cellule paramagnétique (PMC)
surage de trois séquences d’essai individuel constitue
ou cellule électrochimique
l’essai complet. La durée minimale du prélèvement
doit être pour chaque mesurage d’au moins 1 min
1) Méthode alternative devant faire l’objet d’un accord
plus le temps de réponse moyen du système. Les
préalable.
mesurages représentent la concentration moyenne en
2) Après oxydation de l’ammoniac.
état stable pour la durée du prélèvement (voir 7.9).
La durée de l’essai pour le mesurage des particules
doit être allongée de façon à obtenir la précision con-
7.2 Spécifications pour les analyseurs de
venue.
NO
x
Un rapport d’essai, conforme au tableau A.1, doit être
7.21 Technique de mesurage
préparé.
Le mesurage de la concentration en oxydes d’azote
L’évaluation peut être exécutée conformément au doit s’effectuer selon la technique de chimilumines-
calcul du prélèvement selon le tableau A.2. Pour les cence dans laquelle est mesuré le rayonnement émis
explications concernant le tableau A.2, voir l’article 9. au cours de la réaction de NO sur 03. Cette méthode
n’est pas sensible à NO2 et, par conséquent, I’écha
...
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
ISO 11042-1:1996(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 11042-1:1996(F)
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 .
5
...................................................................................
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 .
12
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 .
24
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
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 11042-1:1996(F)
@ ISO
24
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 . . . .
25
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
35
D Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 11042-1:1996(F) @ ISO
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.
---------------------- Page: 4 ----------------------
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.
---------------------- Page: 5 ----------------------
@ ISO
ISO 11042-1:1996(F)
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
2
volume du composant i dans 106 parties en volume
du mélange de gaz.
dioxyde d’azote NO
2
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
2
rée sur une base d’équivalent (KHQ).
oxydes de soufre SO,; somme de SO2 et SO
31
Ainsi, 1 ppm de méthane est considéré comme
exprimée sous la forme de
1 ppmC11).
SO
2
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
3
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.
---------------------- Page: 6 ----------------------
@ ISO
ISO 11042-1:1996(F)
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 constituant i, égal à ni/ntot 1
%
Nombre de limitations 1
z
Facteur de gaz réel
z 1
Masse volumique
kg/m3
P
Masse volumique du matériau particulaire
kg/m3
PPa
Fraction volumique en pourcentage de CO2 dans le gaz d’échappement sec %
R02,sec
Fraction volumique en pourcentage de CO2 dans le gaz d’échappement sec avec
%
(OC02,stœchiométrique,sec
combustion stœchiométrique du combustible utilisé
Fraction volumique en pourcentage de vapeur d’eau dans le gaz d’échappement 1
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
0 ISO
ISO 11042-1:1996(F)
Tableau 1 (fin)
Terme
Symbole Unité
Fraction volumique dans le gaz d’échappement sec cms/ms
(Pi,sec
Fraction volumique dans le gaz d’échappement humide, égal à VJVtot cms/ms
(Pi,humide
Fraction volumique en pourcentage de O2 dans le gaz d’échappement sec %
(002,sec
NOTES
1 Pour identifier un emplacement particulier le long d’un parcours de gaz, l’indice g est utilisé, par exemple 97. L’indice 7
identifie la sortie de la turbine (voir I’ISO 2314).
2 Dans la présente partie de I’ISO 11042, 15 % de 02 sont utilisés comme valeur type, des teneurs en oxygène différen-
tes peuvent être utilisées selon accord.
3 La température de référence de 0 "C est choisie en raison des données chimiques disponibles et des méthodes d’éva-
luation.
1) Pression normale: P,, = 101,3 kPa
Température normale: t, = 0 "C
- Symboles chimiques et abréviations - les conditions ambiantes, c’est-à-dire pression,
Tableau 2
température et humidité de l’air ambiant;
Symbole Substance
- des détails concernant le combustible;
Monoxyde de carbone
CO
- les équipements en fonctionnement qui affectent
Dioxyde de carbone les émissions et font partie du système complet,
CO2
c’est-à-dire les convertisseurs catalytiques, I’in-
Eau
Hz0
jection d’eau ou de vapeur, les radiateurs à
Azote
N2
évaporation, les condenseurs, etc. Les détails
Ammoniac
NH3 correspondants de tous les débits doivent être
Monoxyde d’azote indiqués.
NO
Dioxyde d’azote
NO2
Somme des oxydes d’azote
NO,
NOTES
Oxygène
02
1 II convient de définir, par accord entre les parties con-
Dioxyde de soufre
SO2 cernées, la puissance fournie, le débit-masse du gaz
d’échappement et/ou le débit de combustible, les mesura-
Trioxyde de soufre
SO3
ges et les calculs (voir I’ISO 2314).
Somme des oxydes de soufre
SO,
2 Les émissions de gaz d’échappement sont affectées par
UHC Hydrocarbures non brûlés ou partielle-
les caractéristiques du combustible (par exemple combus-
ment brûlés
tible contenant de l’azote). Par conséquent, il convient de
voc Composés organiques volatils
noter les données correspondantes du combustible, ceci
inclut l’analyse chimique appropriée, la température, les
propriétés physiques et les valeurs de débit.
5 Conditions
5.2 Valeurs mesurées
5.1 Turbine à gaz et combustible
Les valeurs suivantes doivent être mesurées:
Les points suivants doivent être indiqués pour les
- la fraction volumique des constituants gazeux
conditions de mesurage en liaison avec les valeurs
rapportée au gaz d’échappement humide
d’émission des turbines à gaz:
(qi,humide) ou au gaz d’échappement sec (@ &;
I
- le constructeur de la turbine à gaz;
- la valeur d’émission de gaz d’échappement pour
la fumée: indice de Bacharach (ES); indice des fu-
- le type de la turbine à gaz;
mées (indice de noircissement) selon I’ISO 5063;
- la puissance à l’arbre, le débit-masse de gaz
d’échappement et/ou le débit de combustible - la concentration en masse des particules solides
dans les conditions dans lesquelles les mesura-
dans le gaz d’échappement humide (EP), si con-
ges d’émission sont effectués;
venu spécialement.
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 11042-1:1996(F)
@ ISO
6.2 Consigne pour la disposition du système
5.3 Conditions de référence
de mesurage
Les conditions de référence doivent être:
62.1 Généralités
101,3 kPa
- pression normale:
Trois parties doivent essentiellement être considé-
rées:
15°C
- température normale:
60 %
- humidité relative:
a) la sonde de prélèvement;
b) le système de transfert et de conditionnement;
(voir 3.2.1 de I’ISO 2314:1989).
c) les instruments analytiques et le système d’acqui-
sition de données.
NOTE 3 Une température de référence de 0 OC est choisie
pour les calculs chimiques en raison des données chimi-
ques disponibles et des méthodes d’évaluation. Les mesurages doivent être exécutés par prélève-
ment a débit continu et être représentatifs du débit
gazeux.
Dans le cas d’une installation de turbine à gaz, le point
d’échantillonnage doit être déterminé préalablement
.
.
Par
6 Mesurages
- modélisation, simulation des veines gazeuses (en
6.1 Détermination des constituants dans le
fonction des obstacles et du débit gazeux, lami-
gaz d’échappement
naire turbulent); ou par
- détermination de la vitesse moyenne au sein de
Les constituants sont mesurés ou calculés comme
la gaine qui devient le point représentatif de
indiqué ci après.
l’échantillon gazeux; ou par
- accord mutuel en s’appuyant sur les normes exis-
NO, total en tant
tantes ou l’expérience.
voir voir 7.2. 7.2.
que N02:
Un plan d’échantillonnage unique, exigeant un seul ré-
voir voir 7.3. 7.3.
CO et CO2:
glage, est généralement adéquat pour les mesurages
voir voir 7.4. 7.4.
SO des émissions provenant de l’installation avec ou sans
2:
les systèmes supplémentaires de fonctionnement.
SO aucune aucune méthode méthode recom recom ma
3:
n’est n’est spécifiée. spécifiée.
Dans les cas où l’installation de turbine à gaz n’est pas
équipée d’autres systèmes qu’un silencieux, un sys-
SO, total en tant
tème de canalisation ou une cheminée entre I’échap-
doit doit être être calculé calculé en en utilisant utilisant la la
que SO2:
pement du moteur et la décharge à l’atmosphère, il
teneur teneur en en soufre soufre du du combustible. combustible
convient que l’emplacement du prélèvement soit
.
choisi aussi près qu’il est pratiquement possible de
doit doit être être mesuré mesuré ou ou calculé calculé (en (en
.
H20
l’échappement du moteur. Dans les cas où l’un des
utilisant utilisant le le calcul calcul de de combustion combustion
systèmes suivants est prévu tels qu’un système de
en en tenant tenant compte compte de de l’humidité l’humidité
récupération de chaleur, un système de post-combus-
de de l’air). l’air).
tion, un système de dilution, un système d’élimination
UHC: voir voir 7.5. 7.5. de NO,, etc., l’emplacement du prélèvement doit être
déterminé par accord mutuel entre les parties concer-
voir voir 7.5. 7.5.
voc:
nées.
Ammoniac: voir voir 7.6. 7.6.
La section de mesurage ne doit pas être située dans
la zone de décharge des gaz d’échappement à I’atmo-
voir voir 7.7; 7.7; une une variante variante de de calcul calcul
Oxygène:
sphère, afin de permettre une recirculation de l’air
peut peut être être adoptée adoptée après après accord accord
ambiant.
entre entre les les parties. parties.
voir voir 7.8. 7.8.
Fumée:
6.2.2 Sonde de prélèvement
Particules
solides: voir voir 7.9; 7.9; toutes toutes les les particules particules so- so- La sonde de prélèvement doit fournir un échantillon
lides lides a a l’entrée l’entrée d’air d’air contribuant contribuant représentatif de gaz d’échappement. L’utilisation
de de façon façon significative significative dans dans d’une sonde à trous multiples établissant une
l’émission l’émission de de gaz gaz d’échappe- d’échappe- moyenne avec des trous couvrant des surfaces égales
ment ment doivent doivent être être soustraites soustraites de la section transversale du conduit d’échappement
des des valeurs valeurs reportées. reportées. est recommandée pour obtenir cet échantillon repré-
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
@ ISO
ISO 11042-1:1996(F)
sentatif. II convient de démontrer que la sonde me- du procédé de fabrication. Pendant cette procé-
sure effectivement un échantillon représentatif du dure, la ligne doit être chauffée à la température
débit de gaz principal, cela sans tenir compte du mo- spécifiée pour l’analyse du composant particulier.
dèle de sonde de prélèvement utilisée.
Tous les raccordements et postes doivent être
exempts de fuite.
La sonde de prélèvement et la pompe à vide devant
être utilisés pour l’essai doivent être capables de
Tous les CO mposa nts do ivent être conçus pour
fournir, de façon continue, un volume suffisant de gaz
fonctionner j usqu’a ux tem pérat ures requises.
échantillon pour les analyseurs.
Lorsque de longues lignes sont inévitables, il est re-
Si des mesurages transversaux sont nécessaires pour
commandé d’insérer une seconde pompe de dé-
démontrer la représentativité, alors la sonde doit être
charge qui fournit du gaz en plus grande quantité.
appropriée pour permettre une pleine appréciation du
canal d’échappement.
La durée du transfert du prélèvement entre la sonde
et les instruments doit être aussi courte que possible,
La sonde doit être suffisamment longue pour per-
de préférence inférieure à 30 s.
mettre la traversée complète du canal d’échappe-
ment. Les procédures pour déterminer les positions
de la sonde doivent faire l’objet d’un accord entre les
6.2.4 Instruments analytiques
parties concernées.
Les instruments utilisés doivent être complets avec
tous les matériels de contrôle de débit nécessaires,
6.2.3 Systèmes de transfert et de conditionne-
tels que régulateurs, soupapes, débitmètres, etc. Le
ment
matériau en contact avec l’échantillon doit résister à la
corrosion, c’est-à-dire acier inoxydable ou PTFE chargé
en carbone. La température du prélèvement doit par-
tout être maintenue à une valeur, en accord avec les
pressions locales, qui évite la condensation de l’eau et
des hydrocarbures.
Un système principal, contenant les composants im-
Tous les équipements utilisés doivent avoir subi les
portants, est représenté à la figure 1. Dans le cas où
contrôles de performance nécessaires conformément
un équipement analytique spécial est utilisé, cette
à l’article 7 de la présente partie de I’ISO 11042.
disposition peut nécessiter des modifications.
Selon le principe de fonctionnement de l’analyseur,
l’échantillon doit être conditionné en conséquence.
6.3 Exécution de l’essai, rapport d’essai,
Pour éviter la condensation des constituants de
évaluation
l’échantillon, la ligne de prélèvement toute entière doit
être chauffée à des températures d’au moins 10 K au-
L’essai doit être exécuté après que la turbine à gaz ait
dessus de la température de condensation du gaz
atteint les conditions de fonctionnement stables
d’échappement.
comme prescrit dans I’ISO 2314. II convient que la va-
riation d’humidité ambiante, exprimée sous forme de
Quand l’échantillon est traité par l’intermédiaire d’un
teneur massique en eau dans l’air sec ne dépasse pas
séparateur d’eau, la ligne de prélèvement doit être
+ 0,5 g/kg pendant l’essai. Si les conditions ambiantes
chauffée au moins jusqu’à ce dispositif.
varient et dépassent les limites données ci-dessus,
des corrections peuvent être appliquées si cela a fait
Pour les gaz naturels ou les combustibles hydro-
l’objet d’un accord entre les parties concernées.
carbures légers ayant une teneur en soufre inférieure
à 1 % (m/m), une température minimale de 150 OC
Les analyseurs doivent être étalonnés avant et après
(423 K) doit être appliquée. Pour cette raison il est re-
l’essai.
commandé de chauffer tout l’équipement, pompe(s)
comprise(s). Le niveau de température doit toujours L’ensemble du système doit être contrôlé avant
être maintenu constant à + 5 K. Pour tous les postes l’essai et à des intervalles réguliers. Des contrôles par-
de la ligne de prélèvement, les points suivants s’appli- ticuliers d’étanchéité de l’ensemble doivent être effec-
quent. tués. Tout l’équipement à utiliser doit avoir subi les
contrôles de performance nécessaires, exécutés dans
Tout matériau en contact avec l’échantillon doit
les limites de temps spécifiées dans les procédures
être constitué de matière non réactive (acier in-
d’essai de mesurages indiquées par le constructeur.
oxydable ou équivalent).
Des mesurages multiples (3 au minimum) doivent être
II est recommandé, conformément aux bonnes effectués uniquement lorsque l’équipement analy-
pratiques, de purger les lignes en PTFE (polytétra- tique fournit des lectures stables et en même temps
fluoroéthylène) au moyen d’un débit continu que les lectures des performances de la turbine à gaz
d’azote pur afin d’enlever les solvants résiduels sont prises.
---------------------- Page: 10 ----------------------
@ ISO ISO 11042-1:1996(F)
I 1
CH4
C2H6
GC
NO,
- sec
CL
-----------_--m-m_ l ’ ? 1
02
PMC
1 CO
NDIR
13
I 1
SO2
NDUV
NDIR
PUVF
Légende
1 Sonde de prélèvement
2 Entrée de gaz pour le contrôle du système
3 Ligne de prélèvement
4 Filtre
5 Pompe à prélèvement
6 Régulateur de contre-pression
7 Convertisseur NO2 -+ NO
8 Entrée de gaz pour l’étalonnage de l’instrument
9 Refroidisseur/séparateur (fonctionnant a G 3 OC)
10 Analyseur
11 Section chauffée
12 Pompe de décharge pour purger (si nécessaire)
13 Convertisseur SO, + SO*
14 Piège à eau ou sécheur à tube d’infiltration
NOTES
- NO, peut être mesuré soit sec, soit humide.
- Voir tableau 3 pour la signification des abréviations.
Figure 1 -
Conception du système de mesurage pour les constituants gazeux
7
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 11042-1:1996(F)
Les instruments sujets à des problèmes de dérive
d’étalonnage du fait des variations de température doi-
vent être protégés dans un environnement thermique-
ment stable.
ou méthode optique
La valeur moyenne arithmétique des résultats de me- Cellule paramagnétique (PMC)
surage de trois séquences d’essai individuel constitue
ou cellule électrochimique
l’essai complet. La durée minimale du prélèvement
doit être pour chaque mesurage d’au moins 1 min
1) Méthode alternative devant faire l’objet d’un accord
plus le temps de réponse moyen du système. Les
préalable.
mesurages représentent la concentration moyenne en
2) Après oxydation de l’ammoniac.
état stable pour la durée du prélèvement (voir 7.9).
La durée de l’essai pour le mesurage des particules
doit être allongée de façon à obtenir la précision con-
7.2 Spécifications pour les analyseurs de
venue.
NO
x
Un rapport d’essai, conforme au tableau A.1, doit être
7.21 Technique de mesurage
préparé.
Le mesurage de la concentration en oxydes d’azote
L’évaluation peut être exécutée conformément au doit s’effectuer selon la technique de chimilumines-
calcul du prélèvement selon le tableau A.2. Pour les cence dans laquelle est mesuré le rayonnement émis
explications concernant le tableau A.2, voir l’article 9. au cours de la réaction de NO sur 03. Cette méthode
n’est pas sensible à NO2 et, par conséquent, I’écha
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.