固定污染源废气比对监测技术及常见问题探讨.pdf

第3 6 卷第5期2023年10 月环境监测污染防治技术POLLUTION CONTROL TECHNOLOGYVol.36,No.5Oct.,2023固定污染源废气比对监测技术及常见问题探讨李睿,张君?（1江苏省淮安环境监测中心,江苏淮安2江苏省连云港环境监测中心，江苏连云港摘要：比对是通过参比方法与在线CEMS测试结果的比较来反应固定废气监测设备准确度的重要手段，是进行环境执法、环境管理的重要依据，本文从点位设置、方法选择、质量保证与质量控制等多方面对实际操作进行阐述，并对常见技术问题进行探讨。关键词：固定污染源；废气比对；CEMS中图分类号：X831Discussion on Monitoring Technology and Problems ofFixed Pollution Source Waste Gas Comparison(1.Jiangsu Huaian Environmental Monitoring Center Jiangsu Huaian 2230012.Jiangsu Lianyungang Environmental Monitoring Center Jiangsu Lianyungang 222000)Abstract:Comparison is an important means to reflect the accuracy of fixed exhaust gas monitoring equipment by comparingthe reference method with the online CEMS test results.It is an important basis for environmental law enforcement and environmentalmanagement.This paper describes the actual operation from aspects of the point location,method selection,quality assurance andquality control,and discusses common technical problems.Key words:fixed pollution sources;Exhaust gas comparison;CEMS1固定污染源废气比对监测技术规范及要求为深人打好污染防治攻坚战，加快推进生态环境治理体系和治理能力现代化建设，有效实施以环境质量为核心、以污染物排放量为主要控制手段的环境管理制度体系,生态环境主管部门正逐步加大对重点园区、重点企业的重点监管，强化企业自行监测的数据监督，由于第三方服务机构的水平良莠不齐，为确保数据“真、准、全”，持续做好污染源废气的比对工作就显得尤为重要。作为指导CEMS安装、验收及运行的固定污染源烟气排放连续监测技术规范（HJ/T75）和固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法（HJ/T76）两个标准于2 0 17 年发布，其中HJ/T75为规范固定污染源烟气（SO2、NO x、颗粒物）排放连续监测系统的组成和功能、技术性能、监测站房、安装、技术指标调试检测、技术验收、日常运行管理、日常运行质量保证以及数据审核和处理提供了依据。HJ/T76223001222000)文献标识码：ALi Rui,Zhang Jun?则规定了固定污染源烟气（SO2、NO x、颗粒物）排放连续监测系统的组成结构、技术要求、性能指标和检测方法。作为非验收性质的质控比对工作，在HJ/T75中11.7 提到,用参比方法开展 CEMS准确度抽检（即比对监测）时，监测样品数量可相应减少，颗粒物、流速、烟温、湿度至少获取3 个平均值数据对，气态污染物和氧量至少获取6 个数据对。2淮安市2 0 2 2 年固定污染源废气比对现状为进一步压实排污单位主体责任，规范运维单位服务行为，提升全省污染源自动监测设施运行管理水平，保障监测数据质量，淮安环境监测中心根据省生态环境厅关于印发2 0 2 2 年全省生态环境监测工作要点和生态环境监测方案的通知的要求,对辖区内涉及火电、钢铁、玻璃、化工、石化等收稿日期：2 0 2 3.6.2 1作者简介：李睿，男，198 7 年8 月，江苏淮安，工程师，学士学位，从事环境监测工作。2023 年10 月20家重点废气排放单位进行了监测，除四家企业无在线设备外,进行在线比对监测的16 家企业中，全部参数合格的有10 家，合格率仅6 2.5%，其中烟温、流速比对不合格的都有三家，湿度比对不合格的有一家,氮氧化物比对不合格的有一家。部分项目比对技术要求见表1。表1固定污染源废气、颗粒物部分项目比对准确度技术要求比对项目排放浓度2 50 mol/mol 时，相对准确度15%50 mol/mol排放浓度 2 50 mol/mol 时,气态污染物绝对误差不超过2 0 umol/mol(二氧化硫/20 mol/mol排放浓度 50 mol/mol 时,氮氧化物）相对误差不超过3 0%排放浓度5.0%时,相对准确度15%氧气5.0%时,绝对误差不超过1.0%排放浓度10 mg/m,绝对误差不超过5mg/m310mg/m排放浓度2 0 mg/m时,绝对误差不超过6 mg/m320mg/m排放浓度50 mg/m时,相对误差不超过3 0%颗粒物50mg/m排放浓度10 0 mg/m时,相对误差不超过2 5%100mg/m 2 0 0 mg/m时，相对误差不超过15%流速 10 m/s时，相对误差不超过10%流速流速10 m/s 时,相对误差不超过12%温度绝对误差不超过3 烟气湿度 5.0%时，相对误差不超过2 5%湿度烟气湿度5.0%时，绝对误差不超过+1.5%3固定污染源废气比对过程中出现的问题3.1点位设置的合理性HJ/T75要求,烟气CEMS监测断面下游应预留参比方法采样孔，在互不影响测量的前提下，应尽可能靠近。由于手工监测孔往往开设的比较早，CEMS安装较迟,其相对位置并不一定满足上述要求；如果CEMS安装及采样孔开设处的流速不能稳定的大于5m/s或者距离弯管、风机等距离不够造成旋涡，都将对颗粒物浓度和流速的比对造成很大固定污染源废气比对监测技术及常见问题探讨技术要求.13影响，从而引起数据比对的较大误差。3.2比对时机的掌控性固定污染源废气比对涉及到生产企业、在线运维、地方执法局、环境监测中心等多方，为了提前获取企业生产状态，比如开停与否、刚启炉是否稳定、生产负荷情况，提前的沟通了解也可能透露了比对时机，企业及运维单位的提前准备将会错失获取企业日常环保状态的机会。3.3参数设置的准确性固定污染源的废气比对需要在同一时间段内的数据进行比较才有意义，往往由于运维方维护的不到位，在线分析设备、数采仪及工控机上的时间会出现不一致的情况；无论是圆形烟道还是矩形烟道，如果不准确的扣除保温层厚度、套管深度，得出错误的截面积,不准确的速度场系数，皮托管系数，在线数据的干基值、湿基值还是折算值显示是否对应；氮氧化物、一氧化氮和二氧化氮的逻辑关系是否正确，都可能会引起比对结果的较大误差。3.4参比方法的合理性钢铁行业中，焦炉中的甲烷对废气监测干扰较大，使用红外仪器监测时如果未配备甲烷过滤器；定电位电解法测量二氧化硫时如未做一氧化氮的干扰测试，都将极大影响比对结果。近年来越来越多的企业实行超低排放，颗粒物实测浓度很低，若在低于2 0 mg/m的情况下依然使用滤筒采样,则会因误差较大而无法获取准确浓度值。3.5现场干扰未排除3.5.1高湿度环境高湿环境下采集的颗粒物滤膜容易被浸湿，影响通透性,进而增大抽气阻力，造成采样设备负载过大而中止;废气中的二氧化硫易吸附在水气中，如未能充分将水气冷凝分离或者未做到全程伴热，将会使测定结果偏低。3.5.2监测孔密封不到位打开监测孔后若未及时堵住，烟道内高温气体可能会对人体造成伤害。如果烟道内为负压，在堵漏不完全的情况下，易有空气进人，影响含氧量读数，进而影响废气浓度折算。3.6仪器维护不到位3.6.1电化学传感器的使用时效一般是两年,还和使用频次及待测气体浓度大小有关，一般来说正常的实际使用寿命大约在一年半。3.6.2从淮安市固定污染源废气抽测比对结14果来看，烟温流速不合格率较高，这与在线设备运维单位对这些参数的不够重视有关,未能及时调校烟气温度测量仪表、皮托管、真空压力表等。4应对策略淮安地区固定污染源废气在线运维比对结果中所统计到的通过率不高的项目各地也普遍存在，这往往与企业环保理念、运维方责任心、地方职能部门监管强度息息相关。4.1合理设置监测点位参比方法监测孔应在CEMS监测点位气流的下游方向,并尽量靠近。HJ/T75中7.1.2 要求在线固定设备的安装位置不仅应优先选择垂直管段、负压区域，还应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。颗粒物和流速的在线监测设备应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向4倍烟道直径,以及距上述部件上游方向2 倍烟道直径处；气态污染物在线监测设备，应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向2 倍烟道直径，以及距上述部件上游方向0.5倍烟道直径处。在流速小于5m/s的情况下，为获取足够的采样体积、节省采样时间，监测人员可能会使用恒流采样，而固定源废气监测技术规范HJ/T3972007中要求颗粒物的采样必须按照等速采样的原则进行，尽可能使用微电脑自动跟踪采样仪，以保证等速采样的精度，减少采样误差。采样位置应尽可能选择气流平稳的管段,采样断面最大流速与最小流速之比不宜大于3 倍，以防仪器的响应跟不上流速的变化,影响等速采样的精度。4.2抽检时间及队伍随机化对企业自动监测系统开展检查前不予通知，随机抽调环境执法及环境监测人员。在到达现场后使用“四同时法”,即生产DCS中控组、脱硫脱硝中控组、自动监测站房组、烟气采样比对组同时开展工作，并互相保持联系，最大程度获取企业日常环保设备运行及污染物排放情况。4.3合理设置设备参数4.3.1在比对工作开始之前，需要将企业CEMS系统、工控机电脑、数采仪与参比方法仪器的时间进行对时,统一调整为北京时间,确保比对时间的一致性。4.3.2准确测量烟道内径、套管深度，获取准确的烟道截面积；核实CEMS端显示的NO、NO,及NOx数据逻辑关系是否正确。如果是以质量浓度表示时,NOx=NO1.53+NO2;如果是以体积浓度表示时,NOx=NO+NO2；气态污染物及颗粒物均以固定污染源废气比对监测技术及常见问题探讨第3 6 卷第5期干基状态数值进行呈现；对照CEMS的调试报告或验收报告中的标准曲线参数和速度场系数与CEMS管理系统参数设置是否一致;对照皮托管的检定证书或校准证书中的皮托管系数K值与CEMS管理系统参数设置是否一致,S型皮托管的K值应在0.8 4+0.0 1范围内。4.4合理选择参比方法在HJ/T75中虽未提及使用特定的参比方法对在线设备进行比对，但为了获取更好的比对准确性,应尽量选择相同分析原理的设备进行比对。而有些方法存在特定干扰,比如固定污染源废气二氧化硫的测定定电位电解法（HJ57一2 0 17)中提到：一氧化碳对二氧化硫的干扰显著，测定样品时须同时测定一氧化碳浓度。一氧化碳浓度不超过50umol/mol 时,可用该标准测定样品。一氧化碳浓度超过50 umol/mol时，二氧化硫测定仪初次使用前，应开展一氧化碳干扰试验，仅可在干扰试验确定的二氧化硫浓度最高值和一氧化碳浓度最高值范围内，才可使用该方法；作为颗粒物采样监测，不同排放标准下的锅炉尽量选择与其浓度相适应的采样规范,GB/T16157一19 9 6 修改单提到：在测定固定污染源排气中颗粒物浓度时，浓度小于等于20mg/m时，适用HJ836（固定污染源废气低浓度颗粒物的测定一重量法）;浓度大于2 0 mg/m3且不超过50 mg/m时,本标准与HJ836同时适用。4.5妥善排除现场干扰4.5.1排除水汽影响4.5.1.1颗粒物采样开启全程伴热保持滤筒或滤膜的全程干燥，避免过湿增大抽气阻力而过载，甚至滤筒破损。HJ836一2 0 17 固定污染源废气低浓度颗粒物的测定重量法中提到：当烟气中水分影响采样正常进行时,应开启采样管上采样头固定装置的加热功能，加热应保证采样顺利进行，温度不应超过110。4.5.1.2、废气监测选用热湿法仪器测量在无法做到有效的除湿情况下，可以选用热湿法仪器对废气进行监测。固定污染源废气氮氧化物的测定便携式紫外吸收法HJ1132一2 0 2 0 及固定污染源废气二氧化硫的测定便携式紫外吸收法HJ1131一2 0 2 0 中都提到,废气中的水蒸气在采样过程中遇冷产生冷凝水会吸收样品中的待测废气，导致测试结果偏低，可通过测定热湿废气样品的方法，消除或减少废气中水汽冷凝等对仪器的污染和造成的样品吸附及溶解损失。2023 年10 月4.5.2堵严采样孔，避免空气影响在打开盖板螺丝后即用棉纱严堵采样孔，监测人站于上风向处，避免正压高温、高湿烟气的伤害；在颗粒物移动采样的过程中,随着采样枪的位移，应及时检查封堵情况，避免烟道负压时，空气进人烟道而影响含氧量读数。4.6妥善维护仪器设备4.6.1在一次现场测定结束后,应继续保持伴热状态一段时间，将仪器及管线中的水气蒸发掉，避免大量水气冷凝对仪器元器件造成损坏，潮湿的管线环境亦会对下次的废气测量数据造成影响。4.6.2烟气温度测量仪表、空盒大气压力计、皮托管、真空压力表（压力计）、转子流量计、干式累积流量计、采样管加热温度等，至少半年自行校正一次,确保其准确性。4.6.3定电位电解法烟气(SO、NO、C O)测定仪,应根据仪器使用频率，每3 个月至半年校准一次。在使用频率较高的情况下,应增加校准次数。用仪器量程中点值附近浓度的标准气校准,若仪器示值偏差不高于+5%，则为合格。4.6.4测氧仪至少每季度检查校验一次,使用高纯氮检查其零点,用干净的环境空气应能调整其示值为2 0.9%。4.7强化关联单位的监管4.7.1对于废气排放企业，特别是重点排污单位，需加强教育宣贯，定期组织企业负责人、环保专员集中学习，提升环保理念，普及环保知识。4.7.2对于第三方运维单位，需强化对其实固定污染源废气比对监测技术及常见问题探讨国环境出版社，2 0 17.【2 中华人民共和国环境保护部.固定污染源烟气（SO2、NO X、颗粒物）排放连续监测系统技术要求及检测方法：HJ76一2017S.北京：中国环境出版社,2 0 17.【3 中华人民共和国环境保护部.固定污染源废气氮氧化物的测定定电位电解法：HJ693一2 0 14S.北京：中国环境科学出版社,2 0 14.【4中华人民共和国环境保护部.固定污染源废气二氧化硫的测定定电位电解法：HJ572017S.北京：中国环境出版社,2 0 17.【5固定污染源废气二氧化硫的测定便携式紫外吸收法：HJ11312020S】北京：中国环境出版社,2 0 2 0.6 固定污染源废气氮氧化物的测定便携式紫外吸收法：HJ11322020S】北京：中国环境出版社，2 0 2 0.15验室能力的检验检查，复盘抽查运维人员现场维保录像，核查其操作真实性、规范性。4.7.3对于地方环境执法部门，需强化人员的业务水平，使其看得见、看得懂，及时发现在线异常，确保在线数据真实、可靠。5结语污染源废气比对工作可以强化对CEMS运维企业的监管，确保CEMS上传数据的真实性、准确性，为环境管理与环境决策提供技术支撑，便于及时核对数据异常、统筹控制区域内排放总量,确保区域内环境质量的持续改善。作为环境监测主管部门的技术人员，也更应该强化业务学习，深耕内化专业知识，以过硬的技术水平完成比对工作。参考文献1中华人民共和国环境保护部.固定污染源烟气（S02、NO x、颗粒物)排放连续监测技术规范：HJ752017S：北京：中