GB/T 38309-2019 火災(zāi)煙氣流毒性組分測(cè)試 FTIR分析火災(zāi)煙氣中氣體組分的指南
- 發(fā)表時(shí)間:2022-11-08
- 來(lái)源:共立消防
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1 范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了采用傅里葉變換紅外光譜氣體分析技術(shù)(FTIR)分析火災(zāi)煙氣中一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氰化氫(HCN)、氯化氫(HCD)、溴化氫(HBr)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)和丙烯醛(CH2CHCHO)等氣體組分的方法。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于火災(zāi)煙氣中各類氣體組分的濃度分析,也適用于可采用FTIR技術(shù)分析的其他氣體,包括氟化氫(HF)和二氧化硫(SO2)。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
ISO 19701:2013 火災(zāi)煙氣采樣和分析方法(Methods for sampling and analysis of fire effluents)
3 術(shù)語(yǔ)和定義
下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。
3.1
傅里葉變換紅外光譜氣體分析法 Fourier transform infra-red spectroscopy gas analysis;FTIR 使用數(shù)學(xué)計(jì)算傅里葉變換法來(lái)測(cè)量多組分氣體濃度的紅外光譜技術(shù)。
3.2
分辨率 resolution
光譜儀分辨兩個(gè)相鄰頻率(或波數(shù))的能力,要求兩條譜帶之間的間隔最少要為其中一條譜帶強(qiáng)度的二分之一。
3.3
波數(shù) wave number
波長(zhǎng)的倒數(shù)。
注:?jiǎn)挝粸槊坷迕祝╟m-1)。
3.4
最低檢測(cè)限 limit of detection
LD
在給定的可靠程度內(nèi)可以從樣品中檢測(cè)待測(cè)物質(zhì)的最小濃度。
注:?jiǎn)挝粸槲⑸可é蘈/L)。
3.5
最低定量限 limit of quantification
Lo
樣品中被測(cè)物質(zhì)能被定量測(cè)定的最低濃度。
注:?jiǎn)挝粸槲⑸可é蘈/L)。
4 原理
用于分析火災(zāi)煙氣中氣體組分的FTIR系統(tǒng)包括采樣系統(tǒng)、氣體池、紅外光源、干涉儀、檢測(cè)器以及用于數(shù)據(jù)處理的軟件。
從采樣系統(tǒng)(如煙道)取樣或直接抽取被測(cè)煙氣,煙氣樣品不斷從加熱的采樣管線輸送到加熱的FTIR光譜儀氣體池。紅外光源發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)邁克爾遜干涉儀調(diào)制后形成干涉光束,干涉光束直接穿過(guò)氣體池到達(dá)檢測(cè)器,得到選定光譜范圍內(nèi)的干涉圖,并通過(guò)傅里葉變換將干涉圖轉(zhuǎn)換為光譜圖。對(duì)光譜進(jìn)行分析計(jì)算可得到氣體的濃度,連續(xù)采集譜圖并進(jìn)行分析計(jì)算就可得到被測(cè)氣體的時(shí)間-濃度曲線。
5 采樣系統(tǒng)
5.1 一般規(guī)定
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的采樣系統(tǒng)同時(shí)適用于小尺寸、中尺寸和大尺寸火災(zāi)試驗(yàn)?zāi)P汀8戒汣例舉了兩種典型的采樣系統(tǒng)。
為避免人員中毒或污染儀器,從FTIR儀氣體池排出的火災(zāi)煙氣應(yīng)通過(guò)安全途徑排放。
5.2 火災(zāi)試驗(yàn)?zāi)P?/p>
選定的火災(zāi)試驗(yàn)?zāi)P蛻?yīng)能反映火災(zāi)的特定階段及場(chǎng)景。火災(zāi)試驗(yàn)?zāi)P偷闹噩F(xiàn)性和再現(xiàn)性符合相關(guān)試驗(yàn)要求。火災(zāi)試驗(yàn)?zāi)P桶ǎ?/p>
——小尺寸火災(zāi)試驗(yàn)?zāi)P停绻苁綘t材料產(chǎn)煙毒性評(píng)價(jià)試驗(yàn);
——中尺寸火災(zāi)試驗(yàn)?zāi)P停缃ㄖ牧匣蛑破返膯误w燃燒試驗(yàn)(SBI試驗(yàn));
——大尺寸火災(zāi)試驗(yàn)?zāi)P停鐗腔鹪囼?yàn)。
5.3 采樣系統(tǒng)溫度要求
應(yīng)保持采樣系統(tǒng)的溫度不低于150℃且不高于190℃。
整個(gè)采樣系統(tǒng)溫度應(yīng)保持相同且不得高于氣體池溫度。
5.4 過(guò)濾器
5.4.1 過(guò)濾器可放置在采樣頭和采樣管線之間,也可放置在采樣管線之后。過(guò)濾器應(yīng)放置在加熱部件中,工作溫度不低于150℃。宜選用圓柱形過(guò)濾器,不宜選用平面過(guò)濾器。
5.4.2 酸性氣體會(huì)被濾芯吸附,在酸性氣體濃度很低時(shí)吸附作用會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)試結(jié)果。需測(cè)定被濾芯吸附的酸性氣體的量用于校正測(cè)試結(jié)果,測(cè)定方法見(jiàn)附錄D。當(dāng)需要計(jì)算燃燒中產(chǎn)生的氣體的總濃度時(shí),應(yīng)將濾芯吸附的酸性氣體量也加入進(jìn)去。
5.4.3 當(dāng)需要清洗濾芯來(lái)測(cè)量氯化氫的總濃度時(shí)需考慮有些濾芯本身含有氯。
5.5 采樣頭
5.5.1 一般規(guī)定
應(yīng)按盡可能采集到有代表性的氣體樣品的原則選擇采樣頭。可選擇多孔和單孔采樣頭。不同類型采樣頭的樣式見(jiàn)圖1。
單位為毫米
說(shuō)明:
1-單孔采樣頭;
2-多孔采樣頭。
注:內(nèi)徑為4mm的單孔采樣頭采樣效果較好。
圖1 火災(zāi)煙氣采樣頭示意圖
采樣頭應(yīng)使用防腐蝕、防污染、不與煙氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的材料制成。
應(yīng)定期清洗采樣頭以防止采樣孔堵塞。
5.5.2 單孔采樣頭
當(dāng)火災(zāi)煙氣流混合均勻時(shí)可使用單孔采樣頭。
對(duì)于有一定流速載氣流通過(guò)的火災(zāi)試驗(yàn)?zāi)P停ㄈ鏕B/T 20285管式爐火災(zāi)試驗(yàn)?zāi)P停蓸宇^抽取的煙氣只占總煙氣流的很小一部分,此種情況可使用單孔采樣頭。
單孔采樣頭的內(nèi)徑不得小于3mm。
5.5.3 多孔采樣頭
在火災(zāi)煙氣流有分層現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí),應(yīng)選擇多孔采樣頭(如GB/T 20284建筑材料或制品的單體燃燒試驗(yàn))。采樣頭的安裝方向應(yīng)與煙氣流方向垂直,孔與煙氣的流動(dòng)方向相對(duì)。
推薦使用孔徑不小于3mm的多孔采樣頭。
5.5.4 采樣頭安裝
為了避免擾動(dòng)煙氣流,采樣體積應(yīng)遠(yuǎn)少于煙氣流總體積(<25%)或采集全部煙氣。
在小尺寸火災(zāi)試驗(yàn)?zāi)P椭校瞬捎脝慰撞蓸宇^。單孔采樣頭應(yīng)安裝在煙氣混合均勻且沒(méi)有湍流現(xiàn)象出現(xiàn)的地方。
在中、大尺寸火災(zāi)試驗(yàn)?zāi)P椭幸瞬捎枚嗫撞蓸宇^,采樣頭應(yīng)放置在與煙氣流交叉的位置。
5.6 采樣管線
采樣管線應(yīng)選用不與被測(cè)煙氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的材料。宜選擇聚四氟乙烯管(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物管(PFA)和襯四氟不銹鋼波紋管作為采樣管線。
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