"ГОСТ 34092-2017 (ISO 16993:2015). Межгосударственный стандарт. Биотопливо твердое. Пересчет результатов анализа на различные состояния топлива"
(введен в действие Приказом Росстандарта от 11.08.2017 N 874-ст)

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации материалов и технологий" (ФГУП "ВНИИ СМТ") на основе собственного аутентичного перевода на русский язык англоязычной версии международного стандарта, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 20 апреля 2017 г. N 98-П)

За принятие проголосовали:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 августа 2017 г. N 874-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 34092-2017 (ISO 16993:2015) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 октября 2018 г.

5 Настоящий стандарт модифицирован по отношению к международному стандарту ISO 16993:2015 "Биотопливо твердое. Пересчет результатов анализа с одного состояния топлива на другое" (Solid biofuel - Conversion of analytical results from one basis to another, MOD).

Международный стандарт разработан техническим комитетом по стандартизации ISO/TC 238 "Биотопливо твердое" Международной организации по стандартизации (ISO).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ 1.5-2001 (подраздел 3.6).

Сведения о соответствии ссылочных межгосударственных международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДА

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном 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 (www.gost.ru)

Составной частью твердых биотоплив является влага, содержание которой может изменяться в зависимости от влажности окружающего воздуха, степени измельчения и некоторых других факторов. Результаты определения количественных характеристик (например, зольности, содержания различных элементов и др.) одной и той же пробы биотоплива, но с разным содержанием влаги, выраженные на то состояние биотоплива, при котором проводится анализ, будут разными.

В стандартах на методы анализа твердых биотоплив обычно указывают, что для проведения определения используют пробу, приготовленную по ГОСТ 33255, находящуюся в воздушно-сухом состоянии, т.е. в состоянии равновесия с окружающим воздухом. Однако для практического применения результатов анализа их необходимо выразить либо на реальное состояние топлива, при котором оно используется, либо на сухое состояние, когда влияние содержания влаги на показатели исключено. Для характеристики твердых топлив интерес могут представлять также показатели, выраженные на другие состояния топлива.

Состояния, которые обычно применяют к твердому биотопливу, следующие:

- воздушно-сухое (air-dried), называемое также "аналитическим" (as determined);

- рабочее (as received), иногда называемое "как отобрано" (as sampled) или "как предоставлено" (as delivered);

- сухое (dry);

- сухое беззольное (dry, ash free).

В настоящем стандарте представлены формулы, по которым результаты анализа твердых биотоплив могут быть пересчитаны на различные состояния топлива. Также приведены сведения о поправках, которые необходимо вводить в некоторые экспериментально полученные показатели качества твердых биотоплив, прежде чем пересчитывать их на другие состояния топлив.

В приложении A приведены способы проверки достоверности результатов анализа. В приложении B приведены коэффициенты для пересчета данных на другие единицы измерения. Приложение C является руководством по применению показателей, характеризующих прецизионность результатов, которые установлены стандартами на методы испытаний.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ ISO 5725-1-2003 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Общие принципы и определения <*>

--------------------------------

<*> В Российской Федерации действует ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 "Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения 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 ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. 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.

Далее в стандарте для обозначения показателей применены следующие обозначения:

W - массовая доля влаги по ГОСТ 32975.2, ГОСТ 32975.3 и стандарту [1], %;

A - зольность по ГОСТ 32988, % масс.;

Q_i,p - низшая теплота сгорания при постоянном давлении по ГОСТ 33106, Дж/г;

C - массовая доля общего углерода по ГОСТ 32985, %;

H - массовая доля общего водорода по ГОСТ 32985, %;

Cl - массовая доля общего хлора по ГОСТ 33256, %;

N - массовая доля общего азота по ГОСТ 32985, %;

O_d - массовая доля общего кислорода (расчетная величина), %;

S - массовая доля общей серы по ГОСТ 33256, %.

Для обозначения состояния топлива вверху справа от символа показателя применены следующие индексы: a - воздушно-сухое (аналитическое), r - рабочее, d - сухое, daf - сухое беззольное.

Чтобы пересчитать результат анализа с одного состояния топлива на другое, его следует умножить на коэффициент, вычисляемый по соответствующей формуле из таблицы 1 путем подстановки в эту формулу необходимых числовых значений величин.

5.1 Общие положения

Большинство получаемых при анализе результатов пересчитывают с одного состояния топлива на любое другое состояние умножением на коэффициент, вычисленный по формуле из таблицы 1 после подстановки в эту формулу необходимых числовых значений. Однако, есть некоторые показатели, у которых в полученное экспериментально значение непосредственный вклад вносит влага, содержащаяся в топливе. Для таких показателей результат, полученный при анализе воздушно-сухой пробы, пересчитывают на сухое или сухое беззольное состояние после соответствующей корректировки по 5.2. Если такой показатель, выраженный на сухое или сухое беззольное состояние, нужно пересчитать обратно на влажное состояние топлива, то после пересчета с использованием формулы из таблицы 1 следует прибавить поправку, внесенную при корректировке в соответствии с 5.2.

5.2 Особенности пересчета содержаний водорода, кислорода и низшей теплоты сгорания

5.2.1 Водород

Водород, определяемый из навески воздушно-сухой пробы, включает водород сгораемой части твердого биотоплива, а также водород влаги, присутствующей в топливе. Следовательно, массовая доля водорода в воздушно-сухой пробе (H^a) представляет собою содержание общего водорода. Перед тем как пересчитать содержание водорода на любое другое состояние топлива, в найденное экспериментально содержание водорода, H^a, следует внести поправку на водород, связанный с влагой, и рассчитать содержание водорода на сухое состояние топлива, H^d, по формуле:

Это содержание водорода, относящееся к сгораемой части твердого биотоплива, может быть пересчитано на любое другое состояние топлива с помощью формул, приведенных в таблице 1. Для получения окончательного значения массовой доли водорода в биотопливе, содержащем влагу, необходимо к пересчитанному по формулам таблицы 1 значению прибавить поправку на водород влаги.

Коэффициент 8,937 используют для вычисления водорода влаги, присутствующей в пробе. Значение коэффициента получено, исходя из формулы воды (H₂O) и атомных масс водорода (1,008) и кислорода (15,9994).

5.2.2 Кислород

Содержание кислорода в сгораемой части твердого биотоплива, выраженное на сухое состояние биотоплива, вычисляют по разности, используя следующую формулу:

Чтобы при необходимости получить более точный результат, следует во входящие в формулу величины S^d и Cl^d внести поправки на серу и хлор, оставшиеся в золе.

5.2.3 Низшая теплота сгорания

Значение низшей теплоты сгорания при постоянном давлении (Q_i,p) на влажное состояние топлива (с массовой долей влаги W) рассчитывают, согласно ГОСТ 33106, из высшей теплоты сгорания путем внесения поправки на теплоту испарения влаги, содержащейся в топливе. Эта поправка составляет 24,43 Дж/г на каждый массовый процент влаги. Прежде чем пересчитывать низшую теплоту сгорания на любое другое состояние топлива с помощью формул из таблицы 1, указанную поправку, равную (24,43·W), нужно прибавить к значению низшей теплоты сгорания, вернувшись к значению высшей теплоты сгорания. После пересчета высшей теплоты сгорания на другое состояние топлива с помощью соответствующего коэффициента из таблицы 1 в рассчитанную величину следует снова внести поправку на теплоту испарения, соответствующую новому содержанию влаги, W*, вычитая (24,43·W*). Описанную процедуру внесения поправок иллюстрирует формула (3), по которой низшую теплоту сгорания топлива с содержанием влаги W пересчитывают на состояние топлива с содержанием влаги W* , обе при постоянном давлении.

При пересчете, например, низшей теплоты сгорания сухого топлива на рабочее состояние топлива с массовой долей общей влаги формула (3) упрощается до формулы (4):

так как в этом случае W = 0 и .

Низшую теплоту сгорания при постоянном давлении на сухое состояние пробы (_i,p) рассчитывают из соответствующей высшей теплоты сгорания при постоянном объеме по ГОСТ 33106.

5.3 Общие формулы для пересчета результатов с одного состояния на другое

После внесения, если это необходимо, поправок в соответствии с 5.2 результат анализа, выраженный на какое-либо определенное состояние топлива, может быть пересчитан на любое другое состояние топлива путем умножения на коэффициент, вычисляемый по соответствующей формуле, приведенной в таблице 1, после подстановки в эту формулу численных значений показателей.

A.1 Общие положения

В настоящем приложении приведены три способа проверки достоверности результатов, сущность которых заключается в получении некоторых показателей качества твердого биотоплива расчетным путем и сравнении их с результатами анализа. Указанные способы можно применять при необходимости проверки большого количества результатов на наличие ошибок анализа или простых опечаток.

Пример такой проверки всеми тремя способами для проб твердого биотоплива разного вида представлен в таблице A.1.

A.2 Проверка на основе массовой доли углерода

Низшую теплоту сгорания при постоянном давлении на сухое состояние топлива, , МДж/кг, рассчитывают, исходя из массовой доли углерода, по формуле

Расчетную величину сравнивают с полученным экспериментально значением , выраженным в МДж/кг.

A.3 Проверка на основе содержаний макроэлементов и зольности

Результаты определения содержаний макроэлементов золы, пересчитанные на содержания их оксидов в сухом топливе, суммируют. Полученную сумму, выраженную в процентах по массе, сравнивают со значением зольности сухого топлива при 550 °C. Для проб с высоким содержанием S и/или Cl эти элементы также учитывают. При этом фактор пересчета для S равен 2,50, а для Cl - 1.

Факторы пересчета содержаний макроэлементов на их содержания в форме оксидов следующие:

Вычисляют величину Mash (Major element ash, макроэлементы золы) как сумму концентраций оксидов элементов, выраженных в миллиграммах на килограмм сухого топлива, и пересчитывают эту сумму в проценты по массе, используя следующую формулу

Соотношение Mash/зольность должно быть равно примерно 1 (от 0,8 до 1,2).

Примечания

1 Если сумма оксидов меньше зольности, это может быть обусловлено высоким содержанием карбонатов.

2 Для проб с высоким содержанием S и/или Cl следует иметь в виду, что при озолении пробы при температуре 550 °C более 50% первоначального количества этих элементов может быть утеряно.

A.4 Проверка на основе содержаний C, H, N, O и зольности

Этот способ проверки возможен только при наличии результата экспериментального определения кислорода.

Вычисляют сумму MB (= Mass Balance, баланс масс) по формуле

Значения всех показателей в формуле выражены в процентах по массе.

Полученное значение MB должно быть близким к 100.

Некоторые виды твердых биотоплив могут иметь относительно высокие содержания F, Br или I. Для таких топлив вклад этих элементов учитывают аналогичным образом.

Мил (mil) (известны также обозначения "thou" и "point") - это единица измерения длины, равная 0,001 дюйма ("миллидюйм", одна тысячная дюйма).

Любой лаборатории, проводящей испытания продукции, необходимо подтверждать точность метода, который она использует, с помощью аттестованных стандартных образцов (СО) или путем участия в круговых межлабораторных испытаниях. При сравнении полученных результатов в соответствии с требованиями к прецизионности, изложенными в соответствующих стандартах на методы испытаний, следует учитывать, что концентрации компонента в пробах разных биомасс могут отличаться на порядки. При определении очень низких концентраций элементов, когда измерение проводится в области, близкой к пределу обнаружения измерительной аппаратуры, стандартное отклонение и ошибки измерения обычно возрастают. Кроме того, некоторые твердые биотоплива с трудом поддаются гомогенизации или содержат загрязнения, а неоднородность пробы, так же как тип биомассы, могут влиять на качество проводимых испытаний.

При подтверждении точности метода в соответствии с ГОСТ ISO 5725-1 используют показатели, приведенные в таблице C.1.

Если значения показателей r и R не включены в представленные для подтверждения точности данные, то они могут быть рассчитаны, исходя из значения стандартного отклонения, следующим образом:

(абсолютное расхождение двух результатов в условиях повторяемости);

(относительное расхождение двух результатов в условиях повторяемости);

(абсолютное расхождение двух результатов в условиях воспроизводимости);

(относительное расхождение двух результатов в условиях воспроизводимости).

Для оценки прецизионности получаемых в лаборатории результатов измерений в качестве источников информации могут быть использованы характеристики метода, подтверждающие его прецизионность и приведенные в соответствующем стандарте, или надежные данные круговых межлабораторных испытаний. При этом следует убедиться, что:

- метод анализа, используемый в лаборатории, позволяет получить результаты, соответствующие или превосходящие характеристики метода, указанные в стандарте (обычно необходимо иметь документы, подтверждающие качество работы лаборатории: наличие методов контроля, использование СО, аттестация сотрудников, участие в межлабораторных испытаниях);

- виды анализируемых проб относятся к тем, на которые распространяется данный метод (например, аналогичный вид проб исследован при межлабораторных испытаниях);

- используемый метод анализа является именно тем методом, для которого установлены характеристики точности (например, этим методом проводился анализ участниками межлабораторных испытаний).

Характеристика метода, регламентированного ГОСТ 32985 (таблица A.1), установлена как CV_R (между лабораториями), равный 1,1% отн. (для древесной щепы).

где u_c.rel - общее расхождение результатов;

U_rel - расхождение результатов с учетом вероятностного фактора, равного 2 (приблизительно соответствует уровню доверительной вероятности 95%).