ICS13.020.01 YS F 04 中华人民共和国有色金属行业标准 YS/T801-2012 电解铝生产全氟化碳排放量测定方法 Measuring and calculating methods for perfluorocarbon emissions resulting from a group of cells 2012-11-07发布 2013-03-01实施 中华人民共和国工业和信息化部 发布 YS/T 801—2012 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由全国有色金属标准化技术委员会（SAC/TC243)归口。 本标准负责起草单位：中国铝业股份有限公司郑州研究院。 本标准参加起草单位：中电投宁夏青铜峡能源铝业集团有限公司、有色金属技术经济研究院。 本标准主要起草人：赵春芳、褚丙武、牛庆仁、马存真、陈喜平、张元克、李波、詹磊、陈京晖、李荣柱、 吴克明。 YS/T8012012 电解铝生产全氟化碳排放量测定方法 1范围 本标准规定了电解铝生产排放烟气中四氟化碳(CF,)和六氟化碳（CF。）浓度的测试方法、测试期 间CF，和CF。的排放率及斜率系数的计算方法。 本标准适用于电解铝生产排放烟气中四氟化碳（CF）和六氟化碳（C,F。）浓度的测定、测试期间 CF，和CzF。的排放率及斜率系数的计算。 2规范性引用文件 2 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T6040红外光谱测定方法通则 GB/T16157固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法 HJ/T47—1999烟气采样器技术条件 3方法提要 采用傅立叶变换红外光谱仪测试电解烟气中CF，和CzF。的浓度，结合电解集气效率、测试期间采 样点所包含电解槽的原铝产量及烟气流量等数据计算生产每吨铝的CF。和C2F。的排放量及斜率系 数。同时可以采用已建立斜率系数，结合非监测期间电解生产实时数据（包括铝产量，阳极效应数据等） 计算吨铝的CF，和C,F。的排放量。 4术语和定义 下列术语、定义、符号和缩略语适用于本文件。 4. 1 全氟化碳perfluorocarbon 简称PFC或PFCs，是氟原子替代碳氢化合物中所有氢原子而产生的碳氟化合物。电解铝生产过 程中产生的全氟化碳包括：四氟化碳（CF,）和六氟化碳（C2F。）。 4. 2 烟气fume 电解槽在电解过程中产生的气态物。 4.3 标准气体 gasstandards 指气体状态的标准参比物质，包括高纯度标准气体和标准混合气体。标准混合气体是用高纯氮气 4. 4 校准气体 gascalibration 用于定期检查仪器准确度的标准混合气体。 1 YS/T801—2012 4.5 工作曲线 workingstandards 在一定温度和压力下，测试具有足够的含量范围又有一定梯度的每个浓度的标准混和气体，以特征 吸收峰的峰高为纵坐标，浓度为横坐标，绘制的曲线称工作曲线。 5材料 5.1高纯氮气（纯度99.99%）。 5.2液氮。 5.3标准混合气体：是待测样品气的高纯度标准气体与高纯氮气混和配制而成，每种气体应至少有三 种浓度，浓度范围应覆盖预期检测到的待测样品气浓度 6 仪器及设备 6.1 傅立叶变换红外光谱仪（FTIR） 其结构除应满足GB/T6040规定外，应具有10m或5.11m长光程气体池以及液氮冷却或半导体 制冷的MCT（汞-镉-碲化物）探测器，分辨率为0.5cm-1。其他参数参照附录A。 6.2采样器 其组成及技术要求参照HJ/T47一1999中3.1和第4章规定，其他参数参照附录A。通常采样器 由采样管、导气管、灰尘过滤器、流量测量与控制装置和抽气泵等部分组成。其中采样管（如：不锈钢管） 应选用耐高温、耐腐蚀和不吸附被测气体的材料，其长度一般不宜短于800mm；导气管（如：特氟龙）用 于连接采样管出口和抽气泵，管的内径应不小于6mm；灰尘过滤器材质为玻璃纤维或陶瓷；转子流量 计用于流量测量及控制以保持采样系统流量恒定，流量范围0～2.0L/min；抽气泵（或低速泵）真空度： 50kPa，抽气速度：15L/min。 7PFC浓度测定 7.1取样位置、时间及方法 7.1.1取样位置的选择应满足GB/T16157规定的内容，遵循安全、容易靠近的原则。通常选择在干 法净化后主管道内采集烟气，也可以选择在烟内采集烟气。 7.1.2取样时间应当考虑电解铝生产周期内的出铝、下料、更换阳极等所有正常操作环节，取样和测量 时间至少为72h，以三天到五天为宜。 7.1.3取样时将仪器安置在测试现场的合适位置（仪器和取样点之间的最佳的距离为30m，不应超过 60m），选择合适的取样位置，把采样管插入电解槽烟气排放管道内，使用采样器（6.2)连续抽出管道内 烟气进入FTIR的气体池内。 7.2PFC浓度测试 7.2.1仪器启动和校准：仪器按接通电源，稳定1h以上。按照仪器说明书的要求对仪器进行测试前的 准备工作。从仪器的进气口通入高纯氮气进行仪器的校准。 7.2.2测试条件：应根据所采用傅立叶变换红外光谱仪的型号和性能，选择最佳测试条件。 7.2.3建立工作曲线：在已知光程、温度和压力下，分别测试已知浓度的标准混合气体（5.3)，建立工作 2 YS/T801—2012 曲线。 7.2.4烟气中PFC浓度的测定：在与7.2.3相同的温度和压力下，按照7.1.3把烟气引入傅立叶变换 红外光谱仪，连续测定烟气中CF。和C,F。的浓度。 7.2.5测试完成后，用高纯氮气充分吹扫气路及气体池大约30min后，退出测试系统，依次关闭高纯 氮气、加热系统、电脑及仪器电源。 7.2.6每次测定之前，应用校准气体检查工作曲线，测试值与实际浓度值误差不大于1%（体积分数）。 8PFC排放率的计算 8.1CF排放率及斜率系数的计算 8.1.1扫描时间段内CF4的排放量 依据GB/T16157测量采样点管道中烟气在标准状况下的流量（m/h），按公式（1)将7.2.4得到 的CF，的浓度数据转换为质量数据，按照公式（2)将阳极效应期间的CP度数据转换为质量数据。 -( 1 ) 22.4×106 ·(2 ) 22.4×105 式（1)、（2)中： mi 扫描时间段内管道烟气中CF4质量，单位为千克(kg)； Ami 扫描时间段内阳极效应期间管道烟气中CF，质量，单位为千克（kg)； Cs 扫描时间段内管道烟气中CF，浓度，单位为微升每升（μL/L)； ACi 扫描时间段内管道烟气中阳极效应期间CF，浓度，单位为微升每升（μL/L）； 仪器扫描CF。的时间段，单位为小时（h)； F 取样点烟气标况流量，单位为立方米每小时（m"/h）； 0.088 CF，的摩尔质量，单位为千克每摩尔(kg/mol)； 22.4×10§在标准状况下，1摩尔气体的体积，单位为微升每摩尔（μL/mol)。 8.1.2测试期间管道中总的CF，排放量 按公式(3)将整个扫描时间段内CF。的量求和得到测试期间管道中总的CF。排放量。按照公 式(4)将整个扫描时间段内阳极效应发生时段排放的CF，量求和得到测试期间阳极效应发生时管道中 总的CF，排放量。 Md=-,me ·(3) AMtd-Ams ..(4) 式(3)、(4)中： Ma 测试期间管道烟气中排放的总CF，量，单位为千克（kg）： AMd 测试过程中阳极效应期间管道烟气中排放的总CF，量，单位为千克（kg）； mi 扫描时间段内管道烟气中CF，质量，单位为千克（kg)； Ami 扫描时间段内阳极效应期间管道烟气中CF。质量，单位为千克（kg)。 8.1.3测试期间总的CF排放量 如果电解集气效率大于或等于90%，则包括逃逸在内的测试期间CF，总量按公式（5)计算；包括逃 逸在内的测试过程中阳极效应期间CF，总量按公式(6)计算 3 YS/T801—2012 M, =Mta/Eol (5 ) AM,=AMta/Eol (6) 式(5)、(6)中： M, 包括逃逸在内的测试期间烟气中CF4的总排放量，单位为千克（kg)； AM, 包括逃逸在内的测试过程中阳极效应期间烟气中CF的总排放量，单位为千克（kg)； Mud 测试期间管道烟气中CF，的排放量，单位为千克（kg)； AMta 测试过程中阳极效应期间管道烟气中CF。的总排放量，单位为千克（kg）； Eeol 电解集气效率。 8.1.4 测试期间原铝产量的计算 测试期间原铝产量按公式（7)计算： Q=qXnXt ·(7) 1000 式(7)中： Q 测试期间原铝产量，单位为吨(t)； 单台电解槽日产原铝量，单位为千克每槽每日（kg/(cell·d)）； b 采样点包含的电解槽数目，单位为槽（cell)； -测试时间，单位为天(d)。 8.1.5CF，的排放率和斜率系数的计算 测试期间CF。排放率计算按公式（8)，测试过程中阳极效应期间CF。排放率按公式（9)计算： RcF,=M,/Q (8) ARcF,=AM,/Q ( 6 )- 式(8)、(9)中： RcF, 测试期间CF，的排放率，单位为千克每吨（铝)[kg/t(AI)]； ARcF, 测试过程中阳极效应期间CF的排放率，单位为千克每吨（铝)[kg/t(AI)]； M, 包括逃逸在内的测试期间烟气中CF的总排放量，单位为千克（kg)； AM, 包括逃逸在内的测试过程中阳极效应期间烟气中CF。的总排放量，单位为千克（kg)； Q 测试期间原铝产量，单位为吨（t)。 CF。的斜率系数按照公式