Energiantuotannon päästöjen mittaaminen

Näytteenottomenetelmät, mittalaitteet, työtavat ja niiden kenttäkelpoisuus

Raili Vesterinen

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Tässä tutkimuksessa on koottu tietoja eri maissa käytetyistä energiatuotannon päästöjen näytteenotto- ja mittausmenetelmistä. Tietoja on kerätty lähettamällä kvselylomakkeita mittaajille, haastattelemalla heitä ja käymällä alan laitoksissa Ruotsissa, Norjassa, Tanskassa, Saksan liittotasavallassa, Hollannissa ja Suomessa. Lisäksi menetelmistä on kerätty tietoja kirjallisuudesta. Tietoja mittalaitteiden ominaisuuksista on saatu myös suomalaisille laitemyyjille tehdystä kyselystä. Hiukkaspäästöjen mittaukseen on käytossä hiukkasten erotustavan mukaan kaksi eri menetelmää. Toisessa hiukkaset erotetaan savukaasusta kanavan sisällä olevassa suodatinkotelossa tai syklonissa (ns. in-stack-menetelmä) tai molemmissa ja toisessa menetelmässä hiukkaset erotetaan kanavan ulkopuolella olevassa suodattimessa tai syklonissa tai molemmissa. Molemmissa menetelmissä on huolehdittava siitä, ettei savukaasussa oleva vesihöyry pääse tiivistymään ennen suodatusta tai suodattimeen. Suodatinmateriaalina käytetään kvartsikuitua, jotta rikin sitoutuminen suodattimeen vältetään. Samalla kun mitataan hiukkaspitoisuus, voidaan määrittää hiukkaskokojakauma, mihin käytetään kaskadi-impaktoria, kaskadisentripeteriä tai sykloneita. Kerätystä suodatinnäytteestä voidaan määrittää mm. raskasmetalleja. Raskasmetallipäästöjen mittaaminen sekä hiukkasfaasista että suodattimen läpäisevästä faasista on tärkeää. Rikin ja typen oksidien määrittämiseen käytetään sekä kertanäytteenottoon että jatkuvaan näytteenottoon perustuvia menetelmiä UV- ja IR-absorptioon perustuvia menetelmiä ja sähkökemiallisia antureita käytetään sekä rikkidioksidin että typen oksidien mittaamiseen. Rikkidioksidin mittaamiseen käytetään yleisesti myös fluoresenssimenetelmää. Se soveltuu hyvin rikkidioksidin määrittämiseen muulloin kuin runsaasti polysyklisiä aromaattisia yhdisteitä sisältävää savukaasua analysoitaessa. Typen oksidien (NO, NO2 ja NOx) päästöjen mittaamiseen käytetään yleisimmin kemiluminesenssimenetelmää. Näytteenottomenetelminä käytetään joko menetelmää, jossa hiukkaset ja vesi erotetaan näytekaasusta ja kuiva kaasu johdetaan analysaattoriin, tai laimentavaa menetelmää, jossa näytekaasu laimennetaan ilmalla ja johdetaaan kondensoimatta analysaattoriin. Laimentavassa menetelmässä vältetään rikkidioksidin ja typen oksidien absorptiosta kondenssiveteen aiheutuva virhe. Orgaanisten yhdisteiden näytteenottomenetelmien yhteisenä piirteenä on, että hiukkaset ja vesi erotetaan savukaasusta. Vesi kerätään erillisenä kondensaattina tai absorptioliuokseen. Sen jälkeen tutkittavat yhdisteet kerätään lopullisesti absorptioliuokseen tai adsorptioaineeseen (XAD-2- tai TENAX-hartsiin, polyuretaanivaahtoon jne). Usein kaikki osanäytteet, hiukkaset, kondensaatti, adsorbentti tai absorptioliuos, analysoidaan erikseen. Analysointiin käytetään yhä enemmän kaasukromatografi-massaspektrometria, mutta myös korkeapainenestekromatografia (UV- ja fluoresenssidetektorit) sekä kaasukromatokrafia ja erilaisia detektoreita (FID, EC jne). Orgaanisten yhdisteiden näytteenotto ja analyysi edellyttävät tekijältään suurta harjaantuneisuutta. Useat näytteenottoon käytetyt laitteistot ovat nykyisellään melko monimutkaisia, raskaita ja tilaavieviä. Lisäksi näytteenottoon ja analysointiin kuluu pitkä aika. Viive näytteenoton ja tulosten saannin välillä on viikkoja tai kuukausia. Orgaanisten yhdisteiden jatkuvatoimisen mittaamisen menetelmiä olisi kehitettävä.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages144
ISBN (Print)951-38-3173-6
Publication statusPublished - 1988
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

NameTiedotteita / Valtion teknillinen tutkimuskeskus
PublisherVTT
No.887
ISSN (Print)0358-5085

Keywords

  • energy production
  • emissions
  • particles
  • nitrogen oxides
  • sulfur oxides
  • organic compounds
  • sampling
  • measuring instruments

Cite this

Vesterinen, R. (1988). Energiantuotannon päästöjen mittaaminen: Näytteenottomenetelmät, mittalaitteet, työtavat ja niiden kenttäkelpoisuus. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita, No. 887
Vesterinen, Raili. / Energiantuotannon päästöjen mittaaminen : Näytteenottomenetelmät, mittalaitteet, työtavat ja niiden kenttäkelpoisuus. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1988. 144 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita; No. 887).
@book{16ff869bf2e94034b8102516976967e5,
title = "Energiantuotannon p{\"a}{\"a}st{\"o}jen mittaaminen: N{\"a}ytteenottomenetelm{\"a}t, mittalaitteet, ty{\"o}tavat ja niiden kentt{\"a}kelpoisuus",
abstract = "T{\"a}ss{\"a} tutkimuksessa on koottu tietoja eri maissa k{\"a}ytetyist{\"a} energiatuotannon p{\"a}{\"a}st{\"o}jen n{\"a}ytteenotto- ja mittausmenetelmist{\"a}. Tietoja on ker{\"a}tty l{\"a}hettam{\"a}ll{\"a} kvselylomakkeita mittaajille, haastattelemalla heit{\"a} ja k{\"a}ym{\"a}ll{\"a} alan laitoksissa Ruotsissa, Norjassa, Tanskassa, Saksan liittotasavallassa, Hollannissa ja Suomessa. Lis{\"a}ksi menetelmist{\"a} on ker{\"a}tty tietoja kirjallisuudesta. Tietoja mittalaitteiden ominaisuuksista on saatu my{\"o}s suomalaisille laitemyyjille tehdyst{\"a} kyselyst{\"a}. Hiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o}jen mittaukseen on k{\"a}ytoss{\"a} hiukkasten erotustavan mukaan kaksi eri menetelm{\"a}{\"a}. Toisessa hiukkaset erotetaan savukaasusta kanavan sis{\"a}ll{\"a} olevassa suodatinkotelossa tai syklonissa (ns. in-stack-menetelm{\"a}) tai molemmissa ja toisessa menetelm{\"a}ss{\"a} hiukkaset erotetaan kanavan ulkopuolella olevassa suodattimessa tai syklonissa tai molemmissa. Molemmissa menetelmiss{\"a} on huolehdittava siit{\"a}, ettei savukaasussa oleva vesih{\"o}yry p{\"a}{\"a}se tiivistym{\"a}{\"a}n ennen suodatusta tai suodattimeen. Suodatinmateriaalina k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n kvartsikuitua, jotta rikin sitoutuminen suodattimeen v{\"a}ltet{\"a}{\"a}n. Samalla kun mitataan hiukkaspitoisuus, voidaan m{\"a}{\"a}ritt{\"a}{\"a} hiukkaskokojakauma, mihin k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n kaskadi-impaktoria, kaskadisentripeteri{\"a} tai sykloneita. Ker{\"a}tyst{\"a} suodatinn{\"a}ytteest{\"a} voidaan m{\"a}{\"a}ritt{\"a}{\"a} mm. raskasmetalleja. Raskasmetallip{\"a}{\"a}st{\"o}jen mittaaminen sek{\"a} hiukkasfaasista ett{\"a} suodattimen l{\"a}p{\"a}isev{\"a}st{\"a} faasista on t{\"a}rke{\"a}{\"a}. Rikin ja typen oksidien m{\"a}{\"a}ritt{\"a}miseen k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n sek{\"a} kertan{\"a}ytteenottoon ett{\"a} jatkuvaan n{\"a}ytteenottoon perustuvia menetelmi{\"a} UV- ja IR-absorptioon perustuvia menetelmi{\"a} ja s{\"a}hk{\"o}kemiallisia antureita k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n sek{\"a} rikkidioksidin ett{\"a} typen oksidien mittaamiseen. Rikkidioksidin mittaamiseen k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n yleisesti my{\"o}s fluoresenssimenetelm{\"a}{\"a}. Se soveltuu hyvin rikkidioksidin m{\"a}{\"a}ritt{\"a}miseen muulloin kuin runsaasti polysyklisi{\"a} aromaattisia yhdisteit{\"a} sis{\"a}lt{\"a}v{\"a}{\"a} savukaasua analysoitaessa. Typen oksidien (NO, NO2 ja NOx) p{\"a}{\"a}st{\"o}jen mittaamiseen k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n yleisimmin kemiluminesenssimenetelm{\"a}{\"a}. N{\"a}ytteenottomenetelmin{\"a} k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n joko menetelm{\"a}{\"a}, jossa hiukkaset ja vesi erotetaan n{\"a}ytekaasusta ja kuiva kaasu johdetaan analysaattoriin, tai laimentavaa menetelm{\"a}{\"a}, jossa n{\"a}ytekaasu laimennetaan ilmalla ja johdetaaan kondensoimatta analysaattoriin. Laimentavassa menetelm{\"a}ss{\"a} v{\"a}ltet{\"a}{\"a}n rikkidioksidin ja typen oksidien absorptiosta kondenssiveteen aiheutuva virhe. Orgaanisten yhdisteiden n{\"a}ytteenottomenetelmien yhteisen{\"a} piirteen{\"a} on, ett{\"a} hiukkaset ja vesi erotetaan savukaasusta. Vesi ker{\"a}t{\"a}{\"a}n erillisen{\"a} kondensaattina tai absorptioliuokseen. Sen j{\"a}lkeen tutkittavat yhdisteet ker{\"a}t{\"a}{\"a}n lopullisesti absorptioliuokseen tai adsorptioaineeseen (XAD-2- tai TENAX-hartsiin, polyuretaanivaahtoon jne). Usein kaikki osan{\"a}ytteet, hiukkaset, kondensaatti, adsorbentti tai absorptioliuos, analysoidaan erikseen. Analysointiin k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n yh{\"a} enemm{\"a}n kaasukromatografi-massaspektrometria, mutta my{\"o}s korkeapainenestekromatografia (UV- ja fluoresenssidetektorit) sek{\"a} kaasukromatokrafia ja erilaisia detektoreita (FID, EC jne). Orgaanisten yhdisteiden n{\"a}ytteenotto ja analyysi edellytt{\"a}v{\"a}t tekij{\"a}lt{\"a}{\"a}n suurta harjaantuneisuutta. Useat n{\"a}ytteenottoon k{\"a}ytetyt laitteistot ovat nykyisell{\"a}{\"a}n melko monimutkaisia, raskaita ja tilaavievi{\"a}. Lis{\"a}ksi n{\"a}ytteenottoon ja analysointiin kuluu pitk{\"a} aika. Viive n{\"a}ytteenoton ja tulosten saannin v{\"a}lill{\"a} on viikkoja tai kuukausia. Orgaanisten yhdisteiden jatkuvatoimisen mittaamisen menetelmi{\"a} olisi kehitett{\"a}v{\"a}.",
keywords = "energy production, emissions, particles, nitrogen oxides, sulfur oxides, organic compounds, sampling, measuring instruments",
author = "Raili Vesterinen",
year = "1988",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-3173-6",
series = "Tiedotteita / Valtion teknillinen tutkimuskeskus",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "887",
address = "Finland",

}

Vesterinen, R 1988, Energiantuotannon päästöjen mittaaminen: Näytteenottomenetelmät, mittalaitteet, työtavat ja niiden kenttäkelpoisuus. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita, no. 887, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Energiantuotannon päästöjen mittaaminen : Näytteenottomenetelmät, mittalaitteet, työtavat ja niiden kenttäkelpoisuus. / Vesterinen, Raili.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1988. 144 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita; No. 887).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Energiantuotannon päästöjen mittaaminen

T2 - Näytteenottomenetelmät, mittalaitteet, työtavat ja niiden kenttäkelpoisuus

AU - Vesterinen, Raili

PY - 1988

Y1 - 1988

N2 - Tässä tutkimuksessa on koottu tietoja eri maissa käytetyistä energiatuotannon päästöjen näytteenotto- ja mittausmenetelmistä. Tietoja on kerätty lähettamällä kvselylomakkeita mittaajille, haastattelemalla heitä ja käymällä alan laitoksissa Ruotsissa, Norjassa, Tanskassa, Saksan liittotasavallassa, Hollannissa ja Suomessa. Lisäksi menetelmistä on kerätty tietoja kirjallisuudesta. Tietoja mittalaitteiden ominaisuuksista on saatu myös suomalaisille laitemyyjille tehdystä kyselystä. Hiukkaspäästöjen mittaukseen on käytossä hiukkasten erotustavan mukaan kaksi eri menetelmää. Toisessa hiukkaset erotetaan savukaasusta kanavan sisällä olevassa suodatinkotelossa tai syklonissa (ns. in-stack-menetelmä) tai molemmissa ja toisessa menetelmässä hiukkaset erotetaan kanavan ulkopuolella olevassa suodattimessa tai syklonissa tai molemmissa. Molemmissa menetelmissä on huolehdittava siitä, ettei savukaasussa oleva vesihöyry pääse tiivistymään ennen suodatusta tai suodattimeen. Suodatinmateriaalina käytetään kvartsikuitua, jotta rikin sitoutuminen suodattimeen vältetään. Samalla kun mitataan hiukkaspitoisuus, voidaan määrittää hiukkaskokojakauma, mihin käytetään kaskadi-impaktoria, kaskadisentripeteriä tai sykloneita. Kerätystä suodatinnäytteestä voidaan määrittää mm. raskasmetalleja. Raskasmetallipäästöjen mittaaminen sekä hiukkasfaasista että suodattimen läpäisevästä faasista on tärkeää. Rikin ja typen oksidien määrittämiseen käytetään sekä kertanäytteenottoon että jatkuvaan näytteenottoon perustuvia menetelmiä UV- ja IR-absorptioon perustuvia menetelmiä ja sähkökemiallisia antureita käytetään sekä rikkidioksidin että typen oksidien mittaamiseen. Rikkidioksidin mittaamiseen käytetään yleisesti myös fluoresenssimenetelmää. Se soveltuu hyvin rikkidioksidin määrittämiseen muulloin kuin runsaasti polysyklisiä aromaattisia yhdisteitä sisältävää savukaasua analysoitaessa. Typen oksidien (NO, NO2 ja NOx) päästöjen mittaamiseen käytetään yleisimmin kemiluminesenssimenetelmää. Näytteenottomenetelminä käytetään joko menetelmää, jossa hiukkaset ja vesi erotetaan näytekaasusta ja kuiva kaasu johdetaan analysaattoriin, tai laimentavaa menetelmää, jossa näytekaasu laimennetaan ilmalla ja johdetaaan kondensoimatta analysaattoriin. Laimentavassa menetelmässä vältetään rikkidioksidin ja typen oksidien absorptiosta kondenssiveteen aiheutuva virhe. Orgaanisten yhdisteiden näytteenottomenetelmien yhteisenä piirteenä on, että hiukkaset ja vesi erotetaan savukaasusta. Vesi kerätään erillisenä kondensaattina tai absorptioliuokseen. Sen jälkeen tutkittavat yhdisteet kerätään lopullisesti absorptioliuokseen tai adsorptioaineeseen (XAD-2- tai TENAX-hartsiin, polyuretaanivaahtoon jne). Usein kaikki osanäytteet, hiukkaset, kondensaatti, adsorbentti tai absorptioliuos, analysoidaan erikseen. Analysointiin käytetään yhä enemmän kaasukromatografi-massaspektrometria, mutta myös korkeapainenestekromatografia (UV- ja fluoresenssidetektorit) sekä kaasukromatokrafia ja erilaisia detektoreita (FID, EC jne). Orgaanisten yhdisteiden näytteenotto ja analyysi edellyttävät tekijältään suurta harjaantuneisuutta. Useat näytteenottoon käytetyt laitteistot ovat nykyisellään melko monimutkaisia, raskaita ja tilaavieviä. Lisäksi näytteenottoon ja analysointiin kuluu pitkä aika. Viive näytteenoton ja tulosten saannin välillä on viikkoja tai kuukausia. Orgaanisten yhdisteiden jatkuvatoimisen mittaamisen menetelmiä olisi kehitettävä.

AB - Tässä tutkimuksessa on koottu tietoja eri maissa käytetyistä energiatuotannon päästöjen näytteenotto- ja mittausmenetelmistä. Tietoja on kerätty lähettamällä kvselylomakkeita mittaajille, haastattelemalla heitä ja käymällä alan laitoksissa Ruotsissa, Norjassa, Tanskassa, Saksan liittotasavallassa, Hollannissa ja Suomessa. Lisäksi menetelmistä on kerätty tietoja kirjallisuudesta. Tietoja mittalaitteiden ominaisuuksista on saatu myös suomalaisille laitemyyjille tehdystä kyselystä. Hiukkaspäästöjen mittaukseen on käytossä hiukkasten erotustavan mukaan kaksi eri menetelmää. Toisessa hiukkaset erotetaan savukaasusta kanavan sisällä olevassa suodatinkotelossa tai syklonissa (ns. in-stack-menetelmä) tai molemmissa ja toisessa menetelmässä hiukkaset erotetaan kanavan ulkopuolella olevassa suodattimessa tai syklonissa tai molemmissa. Molemmissa menetelmissä on huolehdittava siitä, ettei savukaasussa oleva vesihöyry pääse tiivistymään ennen suodatusta tai suodattimeen. Suodatinmateriaalina käytetään kvartsikuitua, jotta rikin sitoutuminen suodattimeen vältetään. Samalla kun mitataan hiukkaspitoisuus, voidaan määrittää hiukkaskokojakauma, mihin käytetään kaskadi-impaktoria, kaskadisentripeteriä tai sykloneita. Kerätystä suodatinnäytteestä voidaan määrittää mm. raskasmetalleja. Raskasmetallipäästöjen mittaaminen sekä hiukkasfaasista että suodattimen läpäisevästä faasista on tärkeää. Rikin ja typen oksidien määrittämiseen käytetään sekä kertanäytteenottoon että jatkuvaan näytteenottoon perustuvia menetelmiä UV- ja IR-absorptioon perustuvia menetelmiä ja sähkökemiallisia antureita käytetään sekä rikkidioksidin että typen oksidien mittaamiseen. Rikkidioksidin mittaamiseen käytetään yleisesti myös fluoresenssimenetelmää. Se soveltuu hyvin rikkidioksidin määrittämiseen muulloin kuin runsaasti polysyklisiä aromaattisia yhdisteitä sisältävää savukaasua analysoitaessa. Typen oksidien (NO, NO2 ja NOx) päästöjen mittaamiseen käytetään yleisimmin kemiluminesenssimenetelmää. Näytteenottomenetelminä käytetään joko menetelmää, jossa hiukkaset ja vesi erotetaan näytekaasusta ja kuiva kaasu johdetaan analysaattoriin, tai laimentavaa menetelmää, jossa näytekaasu laimennetaan ilmalla ja johdetaaan kondensoimatta analysaattoriin. Laimentavassa menetelmässä vältetään rikkidioksidin ja typen oksidien absorptiosta kondenssiveteen aiheutuva virhe. Orgaanisten yhdisteiden näytteenottomenetelmien yhteisenä piirteenä on, että hiukkaset ja vesi erotetaan savukaasusta. Vesi kerätään erillisenä kondensaattina tai absorptioliuokseen. Sen jälkeen tutkittavat yhdisteet kerätään lopullisesti absorptioliuokseen tai adsorptioaineeseen (XAD-2- tai TENAX-hartsiin, polyuretaanivaahtoon jne). Usein kaikki osanäytteet, hiukkaset, kondensaatti, adsorbentti tai absorptioliuos, analysoidaan erikseen. Analysointiin käytetään yhä enemmän kaasukromatografi-massaspektrometria, mutta myös korkeapainenestekromatografia (UV- ja fluoresenssidetektorit) sekä kaasukromatokrafia ja erilaisia detektoreita (FID, EC jne). Orgaanisten yhdisteiden näytteenotto ja analyysi edellyttävät tekijältään suurta harjaantuneisuutta. Useat näytteenottoon käytetyt laitteistot ovat nykyisellään melko monimutkaisia, raskaita ja tilaavieviä. Lisäksi näytteenottoon ja analysointiin kuluu pitkä aika. Viive näytteenoton ja tulosten saannin välillä on viikkoja tai kuukausia. Orgaanisten yhdisteiden jatkuvatoimisen mittaamisen menetelmiä olisi kehitettävä.

KW - energy production

KW - emissions

KW - particles

KW - nitrogen oxides

KW - sulfur oxides

KW - organic compounds

KW - sampling

KW - measuring instruments

M3 - Report

SN - 951-38-3173-6

T3 - Tiedotteita / Valtion teknillinen tutkimuskeskus

BT - Energiantuotannon päästöjen mittaaminen

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Vesterinen R. Energiantuotannon päästöjen mittaaminen: Näytteenottomenetelmät, mittalaitteet, työtavat ja niiden kenttäkelpoisuus. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1988. 144 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita; No. 887).