VDI 2066 Blatt 10-2004 Particulate matter measurement - Dust measurement in flowing gases - Measurement of PM10 and PM2 5 emissions at stationary sources by impaction method.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREMessen von PartikelnStaubmessung in strmenden Gasen Messung der Emissionen von PM10und PM2,5an gefhrten Quellen nach dem Impaktionsverfahren Particulate matter measurement Dust measurement in flowing gases Measurement of PM10und PM2,5emissions at stationary sources by impac

2、tion method VDI 2066Blatt 10 / Part 10Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLArbeitsgruppe Staubmessung in strmenden Gasen Messen von PM10und PM2,5Ausschuss Emissionsmessverfahren VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 4VDI-R

3、ICHTLINIENZu beziehen durch / Available from Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechtevorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDer Entwurf dieser Ri

4、chtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 13.040.10Oktober 2004October 2004The draft of this guideline has been subject to public scrutinyafter announcement in the Bundesanzeiger (Fede

5、ral Gazette).The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.Inhalt SeiteVorbemerkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Anwendungsbereich . . . . . .

6、. . . . . . . 42 Begriffsbestimmungen . . . . . . . . . . . . 42.1 Strmungstechnische Begriffe . . . . . . 42.2 Gertetechnische Begriffe . . . . . . . . . 53 Symbole und Abkrzungen . . . . . . . . . . 54 Grundlage des Verfahrens . . . . . . . . . . 74.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . 74

7、.2 Theorie der Impaktion . . . . . . . . . . . 74.3 Trenndurchmesser . . . . . . . . . . . . . 94.4 Kaskadenimpaktor. . . . . . . . . . . . . 105 Funktionsweise und Bauelemente des zweistufigen Impaktors . . . . . . . . . . . . 105.1 Funktionsweise . . . . . . . . . . . . . . 105.2 Bauelemente . . .

8、 . . . . . . . . . . . . . 126 Messanordnung . . . . . . . . . . . . . . . . 126.1 Gerte und Betriebsmittel . . . . . . . . . 126.2 Aufbau der Messeinrichtung . . . . . . . 157 Vorbereitung, Durchfhrung der Messung und Nachbehandlung . . . . . . . . . . . . . 157.1 Allgemeines . . . . . . . . . . .

9、. . . . . 157.2 Vorbereitung. . . . . . . . . . . . . . . . 177.3 Durchfhrung der Messung . . . . . . . . 177.4 Nachbehandlung. . . . . . . . . . . . . . 19Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Scope. . . . . . . . .

10、 . . . . . . . . . . . . . 42 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 42.1 Flow-related terms . . . . . . . . . . . . . 42.2 Instrument-related terms . . . . . . . . . . 53 Symbols and abbreviations . . . . . . . . . . 54 Principle of the method . . . . . . . . . . . . 74.1 General . . . . .

11、 . . . . . . . . . . . . . . 74.2 Theory of impaction . . . . . . . . . . . . 74.3 Cut-off diameter . . . . . . . . . . . . . . 94.4 Cascade impactor . . . . . . . . . . . . 105 Mode of operation and components of a two-stage impactor. . . . . . . . . . . . . . 105.1 Mode of operation . . . . . . .

12、. . . . . 105.2 Components . . . . . . . . . . . . . . . 126 Sampling system . . . . . . . . . . . . . . . 126.1 Equipment and working materials . . . . 126.2 Measuring setup . . . . . . . . . . . . . 157 Preparation, performance of the measurement and post-treatment . . . . . . 157.1 General . . .

13、. . . . . . . . . . . . . . . 157.2 Preparations . . . . . . . . . . . . . . . 177.3 Performing the measurement. . . . . . . 177.4 Post-treatment . . . . . . . . . . . . . . 19Frhere Ausgabe: 7.03 Entwurf,deutsch Former edition: 7/03 draft, in German only B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2

14、BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004 2 VDI 2066 Blatt 10 / Part 108 Berechnung der Ergebnisse . . . . . . . . . 209 Verfahrenskenngren . . . . . . . . . . . . 209.1 Impaktorbeladun

15、g. . . . . . . . . . . . . 209.2 Nachweisgrenze und Standardabweichung 219.3 Weitere Beitrge zur Messunsicherheit. . 2210Berichterstattung . . . . . . . . . . . . . . . 24Anhang A Berechnung des Probevolumen-stroms des Impaktors . . . . . . . . . 25Anhang B Allgemeine Berechnungsformeln zur Impaktio

16、nstheorie . . . . . . . . 33Anhang C Anwendungsbeispiel . . . . . . . . . 35Anhang D Entnahmesonde. . . . . . . . . . . . 37Anhang E Datentrger . . . . . . . . . . . . . . 38Schrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408 Calculation of the results . . . . . . . . . . . 209 Performance chara

17、cteristics . . . . . . . . . 209.1 Impactor load . . . . . . . . . . . . . . . 209.2 Detection limit and standard deviation . . 219.3 Additional uncertainty contributions . . . 2210Reporting. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Annex A Calculation of the sample volumetric flow rate of the impact

18、or. . . . . . . . 25Annex B General equations of impaction theory . 33Annex C Examples. . . . . . . . . . . . . . . . 35Annex D Entry nozzle . . . . . . . . . . . . . . 37Annex E CD-ROM. . . . . . . . . . . . . . . . 38Bibliography. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40VorbemerkungIn der Kommissi

19、on Reinhaltung der Luft im VDI undDIN Normenausschuss KRdL erarbeiten Fach-leute aus Wissenschaft, Industrie und Verwaltung infreiwilliger Selbstverantwortung VDI-Richtlinien undDIN-Normen zum Umweltschutz. Diese beschreibenden Stand der Technik bzw. Stand der Wissenschaftin der Bundesrepublik Deuts

20、chland und dienen alsEntscheidungshilfen bei der Erarbeitung und Anwen-dung von Rechts- und Verwaltungsvorschriften. DieArbeitsergebnisse der KRdL flieen ferner als ge-meinsamer deutscher Standpunkt in die europischetechnische Regelsetzung bei CEN (Europisches Komi-tee fr Normung) und in die interna

21、tionale technischeRegelsetzung bei ISO (Internationale Organisationfr Normung) ein.Folgende Themenschwerpunkte werden in vier Fach-bereichen behandelt:Fachbereich I Umweltschutztechnik”Produktionsintegrierter Umweltschutz; Verfahrenund Einrichtungen zur Emissionsminderung; ganz-heitliche Betrachtung

22、 von Emissionsminderungs-manahmen unter Bercksichtigung von Luft,Wasser und Boden; Emissionswerte fr Stube undGase; anlagenbezogene messtechnische Anleitungen;UmweltschutzkostenrechnungPreliminary noteIn the Commission on Air Pollution Prevention ofVDI and DIN Standards Committee (KRdL) expertsfrom

23、science, industry and administration, acting ontheir own responsibility, establish VDI Guidelinesand DIN Standards in the field of environmental pro-tection. These describe the state of the art in scienceand technology in the Federal Republic of Germanyand serve as a decision-making aid in the prepa

24、ratorystages of legislation and application of legal regula-tions and ordinances. KRdLs working results arealso considered as the common German point of viewin the establishment of technical rules on the Euro-pean level by CEN (European Committee for Stan-dardization) and on the international level

25、by ISO(International Organization for Standardization).The following topics are dealt with in four subdivi-sions: Subdivision I “Environmental Protection Techniques”Integrated pollution prevention and control for in-stallations; procedures and installations for emis-sion control; overall considerati

26、on of measures foremission control with consideration given to theair, water and soil; emission limits for dusts andgases; plant-related measurement instructions; en-vironmental industrial cost accountingB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST

27、 BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004 VDI 2066 Blatt 10 / Part 10 3 Fachbereich II Umweltmeteorologie”Ausbreitung von Luftverunreinigungen in der Atmo-sphre; strfallbedingte Freisetzungen; mikro- undmesoskalige Windfeldmodelle; W

28、echselwirkungzwischen Atmosphre und Oberflchen; meteoro-logische Messungen; angewandte Klimatologie;Lufthygienekarten; human-biometeorologische Be-wertung von Klima und Lufthygiene; bertragungmeteorologischer DatenFachbereich III Umweltqualitt”Wirkung von Luftverunreinigungen auf Mensch,Tier, Pflanz

29、e, Boden, Werkstoffe und Atmosphre;wirkungsbezogene Mess- und Erhebungsverfahren;Erfassung und Wirkung mikrobieller Luftverun-reinigungen; Olfaktometrie; Umweltsimulation Fachbereich IV Umweltmesstechnik” Emissions- und Immissionsmesstechnik fr anor-ganische und organische Gase sowie fr Partikel;opt

30、ische Fernmessverfahren; Messen von Innen-raumluftverunreinigungen; Messen von Boden-luftverunreinigungen; Verfahren zur Herstellung vonReferenzmaterialien; Prfplne fr Messgerte;Validierungsverfahren; Messplanung; Auswerte-verfahren; Qualittssicherung Die Richtlinien und Normen werden zunchst alsEnt

31、wurf verffentlicht. Durch Ankndigung imBundesanzeiger und in der Fachpresse erhalten alleinteressierten Kreise die Mglichkeit, sich an einemffentlichen Einspruchsverfahren zu beteiligen.Durch dieses Verfahren wird sichergestellt, dass un-terschiedliche Meinungen vor Verffentlichung derendgltigen Fas

32、sung bercksichtigt werden knnen.Die Richtlinien und Normen sind in den sechs Bn-den des VDI/DIN-Handbuches Reinhaltung der Luftzusammengefasst.EinleitungDie erste Tochterrichtlinie G2 zur europischen Luft-qualittsrahmenrichtlinie G1 und die 22. BImSchVG3 setzen Grenzwerte fr die Konzentration vonPM1

33、0in der Auenluft fest. Im Rahmen der Ursachen-ermittlung fr Immissionen von PM10und PM2,5kann es notwendig werden, Feinstube auch in denAbgasen industrieller Anlagen zu messen. In der vorliegenden Richtlinie wird ein Messverfah-ren zur Ermittlung der Emissionskonzentration vonPM10und PM2,5beschriebe

34、n, das die in der Immissions-Subdivision II “Environmental Meteorology”Dispersion of pollutants in the atmosphere; emis-sions from accidental releases; micro- and meso-scale wind field models; interaction between theatmosphere and surfaces; meteorological measure-ments; applied climatology; air poll

35、ution maps;human-biometeorological evaluation of climateand air hygiene; transfer of meteorological data Subdivision III “Environmental Quality”Effects of air pollutants on man, farm animals,vegetation, soil, materials, and the atmosphere;methods for the measurement and evaluation of ef-fects; deter

36、mination of microbial air pollutants andtheir effects; olfactometry; environmental simulationSubdivision IV “Environmental Measurement Techniques”Techniques for emission and ambient air measure-ments of inorganic and organic gases as well asparticulate matter; optical open-path measurementmethods; m

37、easurement of indoor air pollutants,measurement of soil air pollutants; procedures forestablishing reference material; test procedures formeasurement devices; validation procedures;measurement planning; evaluation methods; qual-ity assuranceThe guidelines and standards are first published asdrafts.

38、These are announced in the Bundesanzeiger(Federal Gazette) and in professional publications inorder to give all interested parties the opportunity toparticipate in an official objection procedure. Thisprocedure ensures that differing opinions can be con-sidered before the final version is published.

39、 The guidelines and standards are published in the six-volume VDI/DIN Reinhaltung der Luft (Air PollutionPrevention) manual.IntroductionThe first daughter directive G2 of the Europeanframework directive on air quality G1 and thetwenty-second ordinance on the implementation ofthe Federal Immission Co

40、ntrol Act (22nd BImSchV)G3 specify limit values for PM10concentrations inambient air. In order to identify the cause of PM10undPM2,5in ambient air, it may be necessary to measurefine dust particles in the waste gas of industrialsources. The present guideline describes a measurementmethod for the det

41、ermination of concentrations ofPM10and PM2,5emissions, which realizes the sameB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004 4 VDI 2066 Blatt 10 /

42、 Part 10messtechnik festgelegten Abscheidekurven fr PM10und PM2,5T2 auch bei Emissionsmessungen abbildet.Das Verfahren beruht auf dem Prinzip der Impaktion.Whrend der Probenahme wird die Partikelfraktionin drei Gruppen mit aerodynamischen Durchmesserngrer 10 m, zwischen 10 m und 2,5 m und klei-ner 2

43、,5 m geteilt.Das Messverfahren gestattet eine direkte Bestim-mung der Emissionskonzentrationen von PM10undPM2,5. Das Verfahren ist konzipiert fr Messungen angefhrten stationren Emissionsquellen.1 AnwendungsbereichDie Richtlinie VDI 2066 Blatt 10 legt ein Referenz-messverfahren zur Ermittlung der PM1

44、0- und PM2,5-Massenkonzentrationen an gefhrten stationren Quel-len fest. Das Messverfahren ist insbesondere zurMessung von Partikelmassenkonzentrationen unter-halb von 20 mg/m3geeignet. Es hat sich bei der Mes-sung in Abgasen unterschiedlicher Anlagen bewhrt,beispielsweise bei Anlagen zur Herstellun

45、g von Ze-ment und Stahl sowie bei Verbrennungsprozessen. Die Richtlinie ist nicht anwendbar bei mit Wasser-dampf gesttigten Abgasen. Das hier beschriebeneVerfahren darf nicht zur Ermittlung der Gesamtstaub-massenkonzentration herangezogen werden. 2 Begriffsbestimmungen2.1 Strmungstechnische Begriffe

46、2.1.1 Aerodynamischer DurchmesserDurchmesser einer Kugel von der Einheitspartikel-dichte 1 g/cm3, die bei Einwirkung uerer mechani-scher Krfte im Krftegleichgewicht die gleicheWanderungsgeschwindigkeit gegenber dem Gasaufweist wie die untersuchten Partikel T7.2.1.2 TrenndurchmesserAerodynamischer Du

47、rchmesser, bei dem der Impak-tor eine Abscheideeffizienz von 50 % besitzt.2.1.3 PM2,5Partikel, die einen grenselektierenden Lufteinlass pas-sieren, der fr einen aerodynamischen Durchmesser von2,5 m eine Abscheidewirksamkeit von 50 % aufweist.2.1.4 PM10Partikel, die einen grenselektierenden Lufteinla

48、sspassieren, der fr einen aerodynamischen Durchmesservon 10 m eine Abscheidewirksamkeit von 50 % auf-weist G2.separation curves which have been specified for PM10and PM2,5in ambient air T2. The method is basedon the principle of impaction. During sampling theparticle fraction is divided into three g

49、roups with aer-odynamic diameters greater than 10 m, between10 m and 2,5 m and smaller than 2,5 m. The measurement method allows the direct determina-tion of concentrations of PM10and PM2,5emissions.The method is designed for stack measurements atstationary emission sources. 1ScopeGuideline VDI 2066 Part 10 specifies a standard ref-erence method for the determination of PM10andPM2,5mass concentrations at sta