Twinning Project IL/11 Implementation and Strengthening the Environmental Framework for IPPC, Resource Efficiency and Eco-Management in Israel

Excel Template for EN 14181

Dr. Joachim Peschke, HH-HU Dr. Dominik Wildanger, HLNUG

1

Twinning Project IL/11 Implementation and Strengthening the Environmental Framework for IPPC, Resource Efficiency and Eco-Management in Israel

Scope • Excel Template for Calculations that are part of EN  14181 • The template is not a report! An EN 14181 report has to  provide additional information • The following calculations are featured: • • • • •

Determination of the best sampling point according EN 15259 QAL2 – Determination an validation of the calibration function AST – Verification of the calibration function AST – Linearity check of the AMS QAL3 – Shewart Card

• Goal: Comparison with lab’s template 2

Twinning Project IL/11 Implementation and Strengthening the Environmental Framework for IPPC, Resource Efficiency and Eco-Management in Israel

Determination of the best sampling point Best available measurement point in the measurement plane for the AMS (8.4, EN 15259) Industrial Site: Emission Source: Date :

Powerplant

Oxygen content

NO x Axis ‐ depth

Axis 1 ‐ 0,16 m Axis 1 ‐ 0,47 m Axis 1 ‐ 0,78 m Axis 1 ‐ 1,09 m Axis 2 ‐ 0,16 m Axis 2 ‐ 0,47 m Axis 2 ‐ 0,78 m Axis 2 ‐ 1,09 m Axis 3 ‐ 0,16 m Axis 3 ‐ 0,47 m Axis 3 ‐ 0,78 m Axis 3 ‐ 1,09 m Axis 4 ‐ 0,16 m Axis 4 ‐ 0,47 m Axis 4 ‐ 0,78 m Axis 4 ‐ 1,09 m Min value Mean value

Temperature

Velocity

c grid

c ref

o grid

o ref

T grid

T ref

v grid

v ref

F rep

Info profile 1

mg/m³

mg/m³

%

%

°C

°C

m/s

m/s

%

abs (deviation)

516,0 542,0 540,0 554,0 429,0 497,0 505,0 480,0 440,0 467,0 492,0 496,0 460,0 445,0 466,0 447,0

492,0 501,0 499,0 504,0 493,0 489,0 486,0 463,0 468,0 474,0 472,0 474,0 467,0 447,0 455,0 445,0

7,8 7,6 7,9 7,9 10,5 8,6 8,3 8,3 9,4 9,2 8,6 8,7 9,4 9,1 9,0 9,0

8,6 8,7 8,8 8,8 8,9 8,8 8,8 8,7 8,7 8,9 8,8 8,9 8,9 8,8 8,8 8,8

362 373 380 376 343 355 373 364 332 339 364 361 333 335 347 341

346 346 346 346 346 344 344 344 342 343 342 342 341 341 341 341

27,2 28,9 29,3 30,3 16,9 29,0 30,3 27,1 5,7 21,5 31,2 29,7 7,1 20,0 28,3 27,2

20,3 20,5 19,9 23,1 19,6 19,5 20,5 20,5 20,3 23,0 21,0 21,2 21,7 21,0 20,6 20,8

126,2% 129,9% 135,1% 123,6% 87,2% 144,1% 136,1% 125,4% 28,8% 95,6% 143,2% 136,6% 34,4% 98,9% 140,6% 133,5%

486,0

476,8

8,7

8,8

354,9

343,4

24,4

20,8

114%

0,12 0,16 0,21 0,10 0,26 0,30 0,22 0,12 0,85 0,18 0,29 0,23 0,79 0,15 0,27 0,20 0,10 28%

Results Best sampling point Axis 1 ‐ 1,09 m Frep at the best available sampling point

123,6%

Ratios of measured values at  the best available  sampling point to mean value of all grid  measurements for: NOx Oxygen  content Temperature

o grid /  o grid mean

90,7%

T grid /  T grid mean

106,0%

Velocity

v grid /  v grid mean

124,4%

c grid /  c grid‐mean

114,0%

Basic data of the  emission source Traverse points  checked Measurement  results and  reference values Determination of  the best sampling  point 3

Twinning Project IL/11 Implementation and Strengthening the Environmental Framework for IPPC, Resource Efficiency and Eco-Management in Israel

QAL2 – Calibration Function QAL2 according EN 14181:2014 Component

NOx 

SRM/AMS data ‐ AMS‐Conditions 350,00

Emission Limit Value (ELV) 300 mg/m³ 20 % of ELV 10,20 % of ELV

0 0

30,61 mg/m³ 6 vol.‐%

Reference oxygen

300,00

SRM‐value [mg/m³]

ELV and  uncertainty

ELV (long‐term) Max. Uncertainty @ 95% confidence p

250,00 200,00

Diagrams

150,00 100,00

Standard Reference Method (SRM) 50,00

Method Chemiluminescence EN 14792 Standard 17 Number of measurements N 0,98 k   ‐ value (App. I, EN 14181) t 0,95  (N ‐1) (App. I, EN 14181)

0,00 4,00

6,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

350

400

AMS‐signal [mA]

Automated Measurement System (AMS)

Calibration function

Reference Material

SRM/AMS data ‐ ELV‐Conditions

Type of Analyzer ENOX II AMS CEMS Serial No. 0815 Output Signal from 4,00 mA to 20,00 mA Measurement range from 0 mg/m³ to 405 mg/m³ Zero Offset (only Type B calibration) Z 4 mA Linear Regression 

400 350

SRM‐value [mg/m³]

Analyzer data

8,00

SRM/AMS Pair

1,746

300 250 200 150 100 50

Calibration  function and  variability Reference  material data  pairs

Method Slope b Offset a Calibration Range from to Std. dev. calibration function s D

1

s D ≤k  ∙  0

Type A 22,53 (mg/m³)/(mA) ‐63,58 mg/m³ 0 mg/m³ 362,94 mg/m³ 26,23 mg/m³

0 0

50

100

150

200

250

300

AMS‐signal [mg/m³] SRM/AMS Pair

Calibration Function

Reference Material

Yes AMS / SRM Data pairs

xi

AMS measurements ŷi ŷ i,S

AMS cond. AMS cond.

No. i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Date Start End [mA] [mg/m³] 27.09.2016 08:00 08:30 15,51 285,95 27.09.2016 10:00 10:30 8,46 127,04 27.09.2016 12:00 12:30 7,96 115,79 27.09.2016 13:30 14:00 10,52 173,38 27.09.2016 15:30 16:00 8,17 120,46 28.09.2016 08:30 09:00 6,45 81,79 28.09.2016 10:30 11:00 6,94 92,82 28.09.2016 12:30 13:00 11,00 184,37 28.09.2016 14:30 15:00 14,78 269,43 28.09.2016 16:30 17:00 8,73 133,09 01.10.2016 08:00 08:30 10,99 184,05 01.10.2016 09:30 10:00 11,76 201,48 01.10.2016 11:00 11:30 14,00 251,79 01.10.2016 12:30 13:00 14,60 265,31 01.10.2016 14:00 14:30 12,99 229,15 01.10.2016 15:00 15:30 11,42 193,68 01.10.2016 16:30 17:00 7,72 110,43

AMS conditons / determined by AMS T p c H2O c O2

Std. cond. + O2  reference

[mg/m³] 329,94 145,46 133,60 200,05 136,89 93,65 107,10 214,38 310,89 152,39 209,14 232,47 290,53 301,49 262,39 223,48 125,48

yi

SRM measurements y i,sz y i,S

AMS cond.

[°C] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Std. cond.

AMS conditions / determined by SRM T p c H2O c O2

Std. cond. + O2  reference

[hPa] [vol.‐%] [vol.‐%] [mg/m³] [mg/m³] [mg/m³] 1013,25 0,00 8,00 287,00 287,00 333,72 1013,25 0,00 7,90 132,00 132,00 151,15 1013,25 0,00 8,00 147,00 147,00 170,93 1013,25 0,00 8,00 154,00 154,00 175,00 1013,25 0,00 7,80 123,00 123,00 141,92 1013,25 0,00 7,90 87,00 87,00 98,86 1013,25 0,00 8,00 67,00 67,00 76,72 1013,25 0,00 8,10 192,00 192,00 218,18 1013,25 0,00 8,00 298,00 298,00 338,64 1013,25 0,00 7,90 123,00 123,00 141,92 1013,25 0,00 7,80 139,00 139,00 157,95 1013,25 0,00 8,00 172,00 172,00 200,00 1013,25 0,00 8,00 256,00 256,00 286,57 1013,25 0,00 7,80 247,00 247,00 289,45 1013,25 0,00 7,90 266,00 266,00 302,27 1013,25 0,00 8,00 187,00 187,00 214,12 1013,25 0,00 7,80 143,00 143,00 165,00

[°C] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

[hPa] [vol.‐%] [vol.‐%] 1013,25 0,00 8,10 1013,25 0,00 7,90 1013,25 0,00 8,10 1013,25 0,00 7,80 1013,25 0,00 8,00 1013,25 0,00 7,80 1013,25 0,00 7,90 1013,25 0,00 7,80 1013,25 0,00 7,80 1013,25 0,00 8,00 1013,25 0,00 7,80 1013,25 0,00 8,10 1013,25 0,00 7,60 1013,25 0,00 8,20 1013,25 0,00 7,80 1013,25 0,00 7,90 1013,25 0,00 8,00

SRM / AMS  data pairs

AMS / Reference material Data pairs ‐ Only Type C calibration!

xi

AMS measurements ŷi ŷ i,S

AMS cond. AMS cond.

No. i Date R1 R2

Start End

[mA]

[mg/m³]

AMS conditons / determined by AMS T p c H2O c O2

Std. cond. + O2  reference

[mg/m³]

yi

Reference Material y i,sz y i,S

AMS cond.

[°C]

Std. cond.

[hPa] [vol.‐%] [vol.‐%] [mg/m³] [mg/m³]

AMS conditions / determined by SRM T p c H2O c O2

Std. cond. + O2  reference

[mg/m³]

[°C]

[hPa] [vol.‐%] [vol.‐%]

4

Twinning Project IL/11 Implementation and Strengthening the Environmental Framework for IPPC, Resource Efficiency and Eco-Management in Israel

AST Check of the calibration function AST according EN 14181:2014 Component

SRM/AMS data ‐ AMS‐Conditions

Emission Limit Value (ELV) ELV (long‐term) Max. Uncertainty @ 95% confidence p

350,00

300 mg/m³ 20 % of ELV 10,20 % of ELV

0 0

30,61 mg/m³ 6 vol.‐%

Reference oxygen

300,00

SRM‐value [mg/m³]

ELV and  uncertainty

Nox

Diagrams

250,00 200,00 150,00 100,00

Standard Reference Method (SRM) 50,00

Method Standard Number of measurements N k   ‐ value (App. I, EN 14181)

6 0,92

t 0,95  (N ‐1) (App. I, EN 14181)

2,132

0,00 4,00

6,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

300

350

400

AMS‐signal [mA] SRM/AMS Pair

Automated Measurement System (AMS)

Calibration function

SRM/AMS data ‐ ELV‐Conditions 400

Type of Analyzer Serial No. Output Signal from to Measurement range from to Zero Offset (only Type B calibration) Z

350

mA mA mg/m³ mg/m³ mA

Linear Regression 

SRM‐value [mg/m³]

Analyzer  data

8,00

300 250 200 150 100 50

Calibration  function an  variability

Slope b Offset a Calibration Range from to Std. dev. calibration function s D

22,53 (mg/m³)/(mA) ‐63,58 mg/m³ 0 mg/m³ 362,94 mg/m³ 94,87 mg/m³

s D  ≤ 1.5 ∙ k  ∙  0

NO

|Ḋ |≤ t 0,95  (N ‐1) ∙ s D /√N  +  0

Yes

0 0

50

100

150

200

250

AMS‐signal [mg/m³] SRM/AMS Pair

Calibration Function

AMS / SRM Data pairs

xi

AMS measurements ŷi ŷ i,S

AMS cond. AMS cond.

No. i

Date 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Start End

[mA] [mg/m³] 5,60 62,61 8,54 128,86 11,23 189,48 5,78 66,67 6,78 89,20 15,00 274,43

AMS conditons / determined by AMS T p c H2O c O2

Std. cond. + O2  reference

[mg/m³] 62,61 128,86 189,48 66,67 89,20 274,43

yi

SRM measurements y i,sz y i,S

AMS cond.

[°C] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Std. cond.

AMS conditions / determined by SRM T p c H2O c O2

SRM / AMS  data pairs

Std. cond. + O2  reference

[hPa] [vol.‐%] [vol.‐%] [mg/m³] [mg/m³] [mg/m³] 1013,25 0,00 6,00 112,61 112,61 112,61 1013,25 0,00 6,00 28,86 28,86 28,86 1013,25 0,00 6,00 289,48 289,48 289,48 1013,25 0,00 6,00 16,67 16,67 16,67 1013,25 0,00 6,00 189,20 189,20 189,20 1013,25 0,00 6,00 174,43 174,43 174,43

[°C] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

[hPa] [vol.‐%] [vol.‐%] 1013,25 0,00 6,00 1013,25 0,00 6,00 1013,25 0,00 6,00 1013,25 0,00 6,00 1013,25 0,00 6,00 1013,25 0,00 6,00

5

Twinning Project IL/11 Implementation and Strengthening the Environmental Framework for IPPC, Resource Efficiency and Eco-Management in Israel

AST – Linearity Check AST Linearity check according EN 14181:2014 Automated Measurement System (AMS) PG‐350E (Horiba 2) Type of analyzer G8UX9Y4U Serial number Raum 259 Place of installation 10.03.2016 Date of test 09:56 ‐ 11:18 Start and end time of test Fr Person in charge mg/m³ Measurement unit 300 Upper measurement range limit [mg/m³]

ID Konzentration

Reference Material Concentration yi

i

[mg/m³]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0 80 20 40 60 0

Average y z

Specs of the analyzer

AMS Average Readings Auxilliary Reading x i,1 Reading x i,2 Reading x i,3 ẋc S[Y i,j *(X i ‐X z )] [mg/m³] 0,30 76,00 23,00 46,00 48,00 1,70

[mg/m³]

[mg/m³]

[mg/m³]

0,30 78,00 23,00 54,00 49,00 2,10

33,33

Auxilliary (X i ‐X z )^2

[mg/m³]

0,40 67,00 22,00 48,00 45,00 2,20

0,33 73,67 22,67 49,33 47,33 2,00 ‐‐ ‐‐ ‐‐ ‐‐ ‐‐ ‐‐

‐33,33 10313,33 ‐906,67 986,67 3786,67 ‐200,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Residuum dc

rel. Residuum d c,rel

Okay?

[mg/m³]

[%]

d c,rel