ГОСТ Р 54228-2010 Топливо твердое из бытовых отходов. Методы подготовки лабораторной пробы.

ГОСТ Р 54228-2010

(CEN/TS 15443:2006)

Группа А19

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 Топливо твердое из бытовых отходов

 МЕТОДЫ ПОДГОТОВКИ ЛАБОРАТОРНОЙ ПРОБЫ

 Solid recovered fuels. Methods for laboratory sample preparation

ОКС 75.160.10

ОКП 02 5149

Дата введения 2012-07-01

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский центр стандартизации, информации и сертификации сырья, материалов и веществ" (ФГУП "ВНИЦСМВ") на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного документа, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 179 "Твердое минеральное топливо"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 декабря 2010 г. N 1027-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к европейскому региональному документу CEН/TС 15443:2006* "Топливо твердое из бытовых отходов. Методы подготовки лабораторной пробы" (CEN/TS 15443:2006 "Solid recovered fuels - Methods for laboratory sample preparation") путем изменения отдельных фраз (слов, значений показателей, ссылок), которые выделены в тексте курсивом

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

 Введение

Твердое топливо из бытовых отходов - основной источник возобновляемой энергии. Настоящий стандарт необходим для производства, продажи и использования твердого топлива из бытовых отходов. Для отбора и приготовления проб топлива могут быть использованы следующие стандарты:

ГОСТ Р 54227-2010 (CEN/TS 15442:2006) "Топливо твердое из бытовых отходов. Методы отбора проб".

ГОСТ Р 54228-2010 (CEN/TS 15443:2006) "Топливо твердое из бытовых отходов. Методы подготовки лабораторной пробы".

При создании этих стандартов были использованы существующая практика и имеющиеся научные разработки.

На рисунке 1 показаны связи между важными элементами программы испытания.

Рисунок 1 - Связи между существенными элементами программы испытания

Принятая технология приготовления пробы зависит от сочетания различных характеристик материала и обстоятельств, возникающих в месте отбора проб. Определяющими факторами являются:

- тип твердого топлива из бытовых отходов;

- физические характеристики конкретного твердого топлива из бытовых отходов;

- степень гетерогенности (например, однородное топливо, смешанное топливо, перемешанное топливо).

      1 Область применения

Настоящий стандарт описывает методы сокращения объединенной пробы до лабораторной пробы, лабораторной пробы - до аналитической пробы и используется при испытаниях твердого топлива из бытовых отходов. Размер частиц твердого топлива условно подразделяют на:

- мелкие и определенной формы частицы размером около 10 мм, которые могут быть отобраны при помощи лопаты или щупа, например мягкие или твердые пеллеты;

- крупные или разнообразные по форме частицы материала размером около 200 мм, которые могут быть отобраны вилами или лопатой, например пух, щепа и крупные куски;

- большие куски с размером частиц более 200 мм.

Методы, приведенные в настоящем стандарте, используют для приготовления проб, для определения насыпной массы, прочности, гранулометрического состава, влаги, зольности, показателей плавкости золы, теплоты сгорания, химического состава и примесей.

Методы не предназначены для получения очень больших проб, необходимых для определения свойств топлива к зашлаковыванию.

      2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 53228-2008 Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания

ГОСТ Р 54227-2010 (CEN/TS 15442:2006) Топливо твердое из бытовых отходов. Методы отбора проб

ГОСТ Р 54230-2010 (CEN/TS 15415:2006) Топливо твердое из бытовых отходов. Определение гранулометрического состава ситовым методом

ГОСТ Р 54231-2010 (CEN/TS 15414-1:2006) Топливо твердое из бытовых отходов. Определение содержания влаги высушиванием. Часть 1. Общая влага. Стандартный метод

ГОСТ Р 54232-2010 (CEN/TS 15414-2:2006) Топливо твердое из бытовых отходов. Определение содержания влаги высушиванием. Часть 2. Общая влага. Ускоренный метод

ГОСТ Р 54233-2010 (CEN/TS 15414-3:2006) Топливо твердое из бытовых отходов. Определение содержания влаги высушиванием. Часть 3. Влага аналитическая

ГОСТ Р 54235-2010 (CEN/TS 15357:2006) Топливо твердое из бытовых отходов. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

      3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины и определения по ГОСТ Р 54235, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 партия: Определенное количество топлива, для которого установлены качественные показатели.

3.2 точечная проба: Порция твердого топлива из бытовых отходов, отобранная в ходе одной операции прибором для отбора проб.

3.3 проба: Количество топлива, представительное для большей массы, для которой определяется качество.

3.4 общая проба: Проба, содержащая все разовые пробы, отобранные из партии или части партии.

3.5 аналитическая проба для определения влаги: Специально отбираемая лабораторная проба.

3.6 часть пробы: Порция пробы.

3.7 лабораторная проба: Смешанная проба или ее часть, точечная проба или ее часть, а также любая другая проба, отправленная в лабораторию для испытаний.

3.8 аналитическая проба: Часть лабораторной пробы, измельченная до размера частиц 1 мм и менее, используемая для определения химического и физического анализов.

3.9 навеска пробы: Часть лабораторной пробы, равная количеству материала, требуемого для выполнения одного испытания.

3.10 сокращение пробы: Сокращение массы пробы или ее части.

3.11 измельчение пробы: Уменьшение максимального размера частиц пробы или ее части.

3.12

максимальный размер

:

Размер ячейки сита по ГОСТ Р 54230, через который пройдет 95% ее массы.

      4 Принципы сокращения проб

Главной целью подготовки пробы является ее сокращение до одной или более исследуемых частей, которые в основном меньше, чем исходная проба. Главный принцип сокращения пробы в том, что состав отобранной пробы не может быть изменен в ходе каждой стадии пробоподготовки. Каждая сокращенная проба должна характеризовать исходную пробу. Для достижения этой цели каждая частица пробы должна иметь равную вероятность попасть в часть пробы, сохраняемую после уменьшения массы в ходе сокращения. При пробоподготовке используются два основных метода:

- сокращение массы пробы разделением;

- частичное уменьшение массы пробы.

Для сыпучих материалов обычно принимается принцип кубического закона, который должен применяться для каждого шага сокращения пробы.

,                                                           (1)

где

- масса, оставляемая после каждого шага сокращения пробы, г;     

- максимальный размер частиц, мм;     

- является константой на протяжении всего процесса подготовки пробы для конкретного материала, г/мм

.

Значение и размерность постоянной

устанавливаются номинальным размером частиц

и массой пробы

перед подготовкой пробы.

Пример - проба твердого топлива из бытовых отходов 10 кг имеет

, равное 50 мм. Для анализа требуется 5 г.

Тогда из уравнения (1)

10000 г, деленное на

50 мм в кубе, дает

0,08 г/мм

. Использование этого значения в уравнении (1) для сокращения пробы приводит к максимальному размеру частиц рабочей части пробы 3,97 мм (корень кубический из 5,0 г, деленный на 0,08 г/мм

). Ниже в таблице приведены цифры.

, г	, г/мм	, мм
10000	0,08	50
5	0,08	3,97

Таблица 1а дает конечное значение коэффициента сокращения пробы до минимальной массы, при сокращении выбирается максимальный размер частиц. Коэффициент сокращения максимального размера частиц может быть рассчитан путем деления текущего максимального размера частиц на ожидаемый максимальный размер частиц после сокращения.

Таблица 1а - Общие значения ожидаемых коэффициентов сокращения минимального размера пробы

Таблица 1б дает конечное значение коэффициента сокращения пробы до минимального номинального размера частиц пробы, при сокращении выбирается определенная масса пробы. Коэффициент сокращения минимального размера пробы может быть рассчитан путем деления текущего минимального размера пробы на ожидаемый минимальный размер пробы после сокращения.

Таблица 1б - Общие значения ожидаемых коэффициентов сокращения максимального размера частиц пробы

Уравнение 1 может быть использовано для расчета точных значений для каждой конкретной ситуации.

Однако для твердого топлива из бытовых отходов многие материалы оказываются далеки от зернистой формы. Следовательно, для твердого топлива из бытовых отходов можно сделать корректировку для незернистых материалов.

Следует соблюдать осторожность для предотвращения потери малых частиц в процессе размола и других операций.

Если требуется часть пробы для определения влаги, последующее измельчение пробы должно проводиться процедурой, не противоречащей требованиям ГОСТ Р 54231, ГОСТ Р 54232 или ГОСТ Р 54233. Рекомендуется определять содержание влаги в отобранном материале, проведя отдельный анализ (т.к. существует риск изменения содержания влаги при сокращении пробы).

При работе с материалами, которые должны быть испытаны на содержание влаги, следует соблюдать осторожность при любом значительном нагревании и риске высушивания.

      5 Требования к оборудованию

      5.1 Оборудование для сокращения массы

5.1.1 Сократитель

Сократитель должен иметь, по крайней мере, 16 прорезей с прилегающими канавками для направления материала в различные емкости, а ширина их прорезей должна иметь, по крайней мере, 2,5 максимального размера материала, который должен быть сокращен (см. рисунок 2).     

1 - проба; 2 - прорезь с размером, по крайней мере, в 2,5 большем максимального размера материала

Рисунок 2 - Образец сократителя пробы

5.1.2 Вращающийся делитель пробы

Вращающийся делитель пробы имеет приводной механизм, обеспечивающий, по крайней мере, 20 оборотов до тех пор, пока проба не будет разделена. На рисунке 3 приведен образец вращающего разделителя.     

1 - подающий механизм; 2 - воронка; 3 - вращающийся приемник; 4 - разделитель проб

Рисунок 3 - Образец ротационного делителя

Производители всегда должны следовать руководству. Внутренние размеры оборудования, куда подается проба, должны быть, по крайней мере, в 2,5 раза шире номинального основного размера обрабатываемого материала.

5.1.3 Лопаты и совки

Лопата или совок, используемые для ручного сокращения массы, должны иметь плоское дно, достаточно высоко поднятые края для предотвращения скатывания частиц и должны быть, по крайней мере, в 2,5 раза шире номинального основного размера материала, который должен быть обработан. На рисунках 4 и 5 приведены образцы лопат и совков соответственно.    

- номинальный основной размер

Рисунок 4 - Образец лопаты      

- длина совка;

- ширина совка

Рисунок 5 - Образец совка

      5.2 Оборудование для измельчения пробы

5.2.1 Мельница грубой резки или древесная дробилка

Мельницы для грубой резки используются для резки материалов длиной от 10 до 30 мм (в зависимости от вида твердого топлива из бытовых отходов или анализа, который должен быть выполнен). Оборудование должно иметь минимальный осушающий эффект как при нагревании материала, так и при продувке воздуха через него. Оборудование должно обеспечивать предотвращение потери пыли или загрязнение материала частицами металла и должно легко чиститься. Мельница для измельчения без экранов может подходить для малых количеств.

5.2.2 Мельница для мелкой резки

Мельница используется для уменьшения максимального размера материалов, используемых как твердое топливо из бытовых отходов размером от 10 до 30 мм до размера менее 1 мм (в зависимости от твердого топлива из бытовых отходов и анализа, который должен быть выполнен). Мельницы должны быть снабжены экранами с прорезями различных размеров и соответствующими ситами для контроля максимального размера измельченного материала. Допускается использование другого оборудования при условии, что оно не забивается обрабатываемым материалом. Не следует использовать мельницы, срезающие верхние части стеблей, содержащие значительное количество элементов, которые должны быть определены в ходе анализа.

Примечание - Рабочая камера мельницы может быть использована без специального удаления пыли, если установлены пылевые фильтры (подобно рукавному фильтру) между мельницей и контейнером, в которой направляется проба. Указанные мельницы пригодны для окончательного измельчения жестких, деревянных материалов после предыдущего измельчения.

5.2.3 Молотковая дробилка

Молотковая дробилка - оборудование, оснащенное вращающимися молотками для измельчения материала. Молотковые дробилки используются для измельчения частиц до размера меньше 30 мм. Использование молотковых дробилок для измельчения пробы вызывает риск потери влаги и мелкой фракции. Использование молотковых дробилок допускается в определенных условиях. Многие типы твердого топлива из бытовых отходов содержат пластик и металл и, следовательно, делают использование шредера необходимым.

      5.3 Сита

Проволочное сито с размером отверстий 1,00 мм используется для проверки максимального размера анализируемых образцов. Проволочное сито с размером отверстий 0,250 мм, - если используется необходимая проба с таким максимальным размером.

      5.4 Весы

Для целей подготовки проб применяются весы с точностью 0,1% от массы пробы или навески по ГОСТ Р 53228.

      6 Подготовка проб

      6.1 Общий порядок

На рисунке 6 приведен перечень общих процедур, которые должны соблюдаться при пробоподготовке в соответствии с настоящим стандартом.

Рисунок 6 - Общая процедура подготовки проб

      6.2 Шаг 1: сбор необходимой информации об отбираемом материале

В первом шаге подготовки пробы следует собрать информацию об отбираемом материале:

а) минимальную массу пробы по плану отбора проб;

б) действительную массу пробы

;

в) максимальный размер частиц пробы;

г) коэффициент формы пробы;

д) требуемые количества материала фракций каждого размера и ограничения по методам их пробоподготовки. Пробоподготовка обеспечивает получение проб для ряда испытаний, выполняемых на пробе. Некоторые из этих испытаний не требуют проведения процедур измельчения или высушивания пробы. Другие испытания требуют очень мелкой гомогенизации проб до очень маленького размера частиц. План подготовки проб должен учитывать все эти требования.

      6.3 Шаг 2: создание плана подготовки проб

6.3.1 Общий порядок

Разработка плана подготовки пробы - наиболее критический этап в ходе приготовления проб. Пробоподготовка - это совокупность процессов сокращения массы пробы, измельчения и разделения пробы. Уровень подготовки на месте проб твердого топлива из бытовых отходов зависит от доступности оборудования и предпочтений заказчика.

Разделение пробы или сокращение массы пробы. Сокращением массы пробы является ее уменьшение до необходимой массы. Целью разделения пробы является получение нескольких проб из одной исходной пробы. В ходе разделения пробы или сокращения ее массы очень важно, чтобы была сохранена часть пробы минимального размера для обеспечения представительности общей пробы. В разделе 6 приведены доступные методы сокращения массы пробы.

Измельчение пробы. Целью измельчения пробы является уменьшение максимального размера частиц для сокращения минимального размера части пробы без потери представительности. В ходе измельчения важно, чтобы весь материал был вовлечен в процесс. Потеря материала вызывает значительные ошибки при измерении этих материалов и, возможно, сопутствующих металлов.

Для создания плана подготовки проб необходимо, чтобы он содержал, по крайней мере, информацию, представленную в таблице 2. Информация в этой таблице должна быть полной. Таблица 2 используется в качестве плана пробоподготовки. В ней приведены все действия, которые должны быть осуществлены в ходе всех процессов пробоподготовки. Фактическая структура таблицы 2 должна быть скорректирована для целей конкретного плана отбора твердого топлива из бытовых отходов и выбора оборудования из имеющегося в лаборатории. Это означает, что, например, ряд шагов может быть опущен или добавлен в случае, когда максимальный размер частиц меньше, чем, например, 30 мм или результаты максимального размера частиц при грубом измельчении отличаются от 30 мм. Информация, используемая в таблице 2, такая как методики, коэффициенты формы, максимальный размер частиц и шаги измельчения, должна быть определена. Определение изменений коэффициента формы указано в 6.3.2. Определение методик и оборудования сокращения массы пробы и измельчения описаны в разделе 7. В приложении В приведен пример создания плана пробоподготовки. В разделе 7 описаны методы сокращения массы пробы до измельчения. В разделе 9 описано, как выполняется план пробоподготовки таблицы 2.