固定污染源廢氣在線比對監(jiān)測常見問題探討

夏志雄 王儉 林毅 趙晶

摘要：固定污染源廢氣在線比對監(jiān)測是反映在線監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的主要手段之一。根據(jù)現(xiàn)行有效技術(shù)規(guī)范，分析了固定污染源廢氣在線比對監(jiān)測工作中的參比方法選擇、監(jiān)測點(diǎn)位選取、儀器設(shè)備維護(hù)、比對參數(shù)設(shè)置和現(xiàn)場干擾消除等環(huán)節(jié)常見的問題，并有針對性提出了相應(yīng)的解決方法和思路，為提高在線比對監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、有效性和一致性提供參考。

關(guān)鍵詞：污染源廢氣;CEMS系統(tǒng);比對監(jiān)測;一致性

Abstract：The comparison monitoring of stationary sources waste gas is one of the main means to reflect the data accuracy of continuous emission monitoring system（CEMS）.Common problems during work，such as reference method， monitoring points，instruments and equipment， parameter setting， as well as interference elimination were discussed according to the effective technical specifications.The countermeasures and suggestions were put forward to improve the accuracy，effectiveness and consistency of the comparison monitoring data.

Key words：Waste gas of pollution source;CEMS;Comparison monitoring;Consistency

固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)是指連續(xù)監(jiān)測固定污染源顆粒物和（或）氣態(tài)污染物排放濃度和排放量所需要的全部設(shè)備，簡稱CEMS [1]，其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是計(jì)算排污企業(yè)主要污染物排放量和確定達(dá)標(biāo)排放的重要依據(jù)[2]。固定污染源煙氣比對監(jiān)測是在企業(yè)正常生產(chǎn)條件下用參比方法與自動(dòng)監(jiān)測法進(jìn)行同步采樣分析[3]，并對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行比較，是保證在線監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的重要環(huán)節(jié)和有效措施之一[4，5]。中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳于2017年印發(fā)《關(guān)于深化環(huán)境監(jiān)測改革提高環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量的意見》，對于污染源自動(dòng)監(jiān)測，特別強(qiáng)調(diào)要求重點(diǎn)排污單位自行開展污染源自動(dòng)監(jiān)測的手工比對監(jiān)測，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)完整有效。

《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（ HJ/T 75）和《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》（ HJ/T 76） 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)首次發(fā)布于2001年，2007年第一次修訂，2017年第二次修訂。其中（ HJ 75） 主要規(guī)定了固定污染源廢氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的性能、安裝、調(diào)試、驗(yàn)收運(yùn)行等要求，（ HJ 76） 規(guī)定了固定污染源廢氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)要求、檢測項(xiàng)目和檢測方法。固定污染源煙氣比對監(jiān)測項(xiàng)目包含氣態(tài)污染物（SO2、NOx）實(shí)測干基濃度、顆粒物實(shí)測干基濃度、煙氣流速、濕度、煙氣溫度和氧含量等。固定污染源廢氣在線比對監(jiān)測涉及環(huán)節(jié)多，影響因素廣，如何確保環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)全面、準(zhǔn)確、客觀、真實(shí)顯得尤為重要，本文根據(jù)現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范分析了污染源廢氣比對監(jiān)測存在的典型問題，并有針對性提出解決對策，旨在提高比對監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、有效性和一致性，更好地為環(huán)境管理提供技術(shù)支撐。

1 固定污染源廢氣在線比對監(jiān)測常見問題

1.1 參比方法選擇不合理

固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范《HJ 75—2017》沒有規(guī)定顆粒物和氣態(tài)污染物的比對監(jiān)測方法，只規(guī)定了參比測量方法應(yīng)采用國家或行業(yè)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)分析方法，但煙氣的成分比較復(fù)雜，對不同監(jiān)測方法的影響因素也不一樣，在比對監(jiān)測過程中就可能導(dǎo)致參比方法選擇不合理。如SO2的測定方法有《固定污染源廢氣 二氧化硫的測定 非分散紅外吸收法》（HJ 629-2011）、《固定污染源廢氣 二氧化硫的測定 定電位電解法》（HJ 57-2017）等，煙氣中一氧化碳對定電位法干擾影響較大;顆粒物的測定法有《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》（GB/T 16157-1996）及其修改單、《固定污染源廢氣 低濃度顆粒物的測定 重量法》（HJ 836-2017），不同方法對顆粒物濃度的適用范圍不一樣，用不同參比方法測量煙氣中相同污染物時(shí)結(jié)果往往會(huì)有差異。

1.2 監(jiān)測點(diǎn)位設(shè)置不規(guī)范

《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ 75-2017）中對在煙氣CEMS監(jiān)測斷面和參比監(jiān)測斷面進(jìn)行了規(guī)定，煙氣 CEMS 監(jiān)測斷面下游應(yīng)預(yù)留參比方法采樣孔，以供參比方法測試使用，在互不影響測量的前提下，應(yīng)盡可能靠近。但在實(shí)際監(jiān)測工作中，部分在線設(shè)備安裝位置不規(guī)范，或參比監(jiān)測位置和在線監(jiān)測探頭安裝的位置不一致，此外，由于歷史原因，企業(yè)廢氣監(jiān)測孔安裝不規(guī)范。監(jiān)測點(diǎn)位設(shè)置不規(guī)范主要影響流速和顆粒物等對斷面位置有較高要求的因子。

1.3 儀器設(shè)備維護(hù)不到位

在線儀器維護(hù)不到位，對在線數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率造成很大影響。如部分在線設(shè)備運(yùn)營者在使用標(biāo)氣對在線設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，使用的流量與正常測量時(shí)使用的流量不一致，將會(huì)導(dǎo)致測試結(jié)果與真實(shí)值出現(xiàn)偏差;部分在線設(shè)備的顆粒物探頭清洗不及時(shí)，對顆粒物超低排放監(jiān)測精度有很大的影響。參比監(jiān)測儀器維護(hù)不到位，對參比監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率和在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的一致性造成很大影響。如冷凝器、伴熱管未正常運(yùn)行，不能消除水蒸氣對監(jiān)測項(xiàng)目的干擾;傳感器未按規(guī)范進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)和量程校準(zhǔn)等，均會(huì)對監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。

1.4 比對參數(shù)設(shè)置不一致

固定污染源煙氣比對監(jiān)測要保證在線設(shè)備與參比設(shè)備監(jiān)測的一致性，對于監(jiān)測結(jié)果才有可比性。在實(shí)際監(jiān)測過程中，在線監(jiān)測設(shè)備系統(tǒng)時(shí)間與數(shù)采儀、采樣儀器設(shè)備不一致;CEMS參數(shù)與上傳平臺(tái)參數(shù)設(shè)置不一致或與實(shí)際不符;煙道、煙囪尺寸（截面積）、煙氣含濕量、標(biāo)準(zhǔn)曲線參數(shù)和速度場系數(shù)、皮托管系數(shù)、NO和NO2、NOX之間的換算系數(shù)不一致都將影響比對結(jié)果。在線監(jiān)測系統(tǒng)測量的結(jié)果中有濕基值、干基值和折算值，個(gè)別在線監(jiān)測儀器以濕基值作為實(shí)測值上傳，其數(shù)值會(huì)比實(shí)測干基值偏小，而參比監(jiān)測的結(jié)果為實(shí)測的干基值，這就有可能導(dǎo)致最終監(jiān)測結(jié)果比對不合格。此外，企業(yè)工況不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果波動(dòng)，而在線設(shè)備和手工監(jiān)測儀器的響應(yīng)時(shí)間不同，會(huì)導(dǎo)致瞬時(shí)值的監(jiān)測結(jié)果比對不一致。

1.5 現(xiàn)場監(jiān)測干擾未排除

1.5.1 煙氣濕度的影響

高濕煙氣會(huì)對顆粒物和氣態(tài)污染物監(jiān)測產(chǎn)生影響，參比設(shè)備采集顆粒物時(shí)，高濕煙氣會(huì)造成玻璃纖維濾筒潮濕，增大采樣系統(tǒng)阻力，阻力增加到一定程度可能出現(xiàn)顆粒物不能在等速情況下進(jìn)行采集，參比設(shè)備負(fù)荷過高采樣過程中斷，濾筒承壓破裂濕爛無法正常取出等問題。另外，在SO2測試過程中，煙氣從溫度相對高的煙道中抽出，在常溫或低溫環(huán)境下水蒸氣凝結(jié)成水，SO2溶于水中形成不易揮發(fā)的硫酸從煙氣中分離出去，造成測試數(shù)據(jù)普遍偏低。

1.5.2 高負(fù)壓的影響

煙氣在管道內(nèi)的流動(dòng)是由爐膛、除塵器、脫硫脫硝設(shè)施、鼓風(fēng)引風(fēng)、管道組成的運(yùn)行系統(tǒng)，高負(fù)壓不僅僅是由于測試點(diǎn)位區(qū)域煙氣流速過快造成，其流體力學(xué)參數(shù)由多項(xiàng)因素形成，高負(fù)壓對于煙氣的比對有直接影響。如定電位電解法測試煙氣中SO2、NOx等成分的濃度會(huì)受到流過傳感器煙氣流量大小的影響，而負(fù)壓大小會(huì)直接影響吸入傳感器煙氣流速的大小，從而影響濃度測定的大小。

1.5.3 監(jiān)測孔密封不好

監(jiān)測探頭應(yīng)盡量安裝在微負(fù)壓的斷面，如果監(jiān)測孔密封不好，或者管道出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，就會(huì)導(dǎo)致空氣通過監(jiān)測孔進(jìn)入煙道，最終影響氧含量的測試結(jié)果，使測量值較真實(shí)值偏大。

2 固定污染源廢氣在線比對監(jiān)測主要對策

2.1 合理選擇參比方法

在選擇參比方法時(shí)，要充分考慮待測煙氣成分，以及方法的適用范圍和主要干擾物質(zhì)，合理選擇監(jiān)測方法，常見在線監(jiān)測和參比監(jiān)測方法見表1。

固定污染源廢氣中SO2的參比測定方法有定電位電解法、非分散紅外吸收法等。用定電位電解法測試SO2時(shí)，煙氣中氨、硫化氫、氯化氫、氟化氫、二氧化氮對測定會(huì)產(chǎn)生一定干擾，可采用磷酸吸收、乙酸鉛棉吸附、氣體過濾器濾除等措施減小干擾;而CO干擾顯著，在使用此法測定SO2時(shí)須同時(shí)測定CO。當(dāng)CO濃度超過50 μmol/mol時(shí)，SO2測定儀還需開展CO干擾試驗(yàn)（在干擾試驗(yàn)確定的二氧化硫濃度最高值和一氧化碳濃度最高值范圍內(nèi)，可用定電位電解法測定SO2）。而使用非分散紅外吸收法測試SO2相對于定電位電解法干擾因素較少，特別是在室溫下，樣品含水量或水蒸氣低于飽和濕度時(shí)對測定結(jié)果無干擾，但更高的含水量或水蒸氣對測定結(jié)果有負(fù)干擾，可采用除濕裝置進(jìn)行前處理。有條件下優(yōu)先選擇非分散紅外吸收法，如使用定電位電解法時(shí)，在做好CO干擾試驗(yàn)的前提下，還應(yīng)加裝前處理裝置消除干擾。

2.2 規(guī)范設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)位

排氣筒應(yīng)設(shè)置便于采樣、監(jiān)測的采樣口，采樣口的設(shè)置應(yīng)符合《污染源監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》要求。正確設(shè)置CEMS系統(tǒng)安裝位置與參比監(jiān)測位置。CEMS系統(tǒng)測定位置應(yīng)避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位，設(shè)置在距彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于4倍直徑，和距上述部件上游方向不小于2倍直徑處。當(dāng)安裝位置不能滿足要求時(shí)，應(yīng)選擇氣流穩(wěn)定的斷面，但安裝位置前直管段的長度必須大于安裝位置后管段的長度。參比監(jiān)測位置在CEMS系統(tǒng)監(jiān)測斷面下游方向，顆粒物、氣態(tài)污染物參比方法采樣位置按照GB/T 16157和HJ/T 397等要求設(shè)置。氣態(tài)污染物參比方法采樣位置與CEMS系統(tǒng)測定位置靠近但不干擾CEMS系統(tǒng)正常取樣，不能從CEMS系統(tǒng)排氣裝置處直接采樣監(jiān)測。

2.3 定期維護(hù)監(jiān)測設(shè)備

環(huán)境監(jiān)管部門加大對在線監(jiān)測儀器運(yùn)維的巡查力度，針對日常巡檢記錄、儀器校準(zhǔn)記錄、標(biāo)準(zhǔn)氣體有效期等進(jìn)行檢查。重點(diǎn)查看校準(zhǔn)時(shí)使用的流量與實(shí)際測量時(shí)的流量一致性;CEMS系統(tǒng)顆粒物探頭是否定期清洗等，確保在線設(shè)備正常運(yùn)行。環(huán)境監(jiān)測部門加強(qiáng)參比監(jiān)測儀器的維護(hù)，二氧化硫、氮氧化物比對結(jié)果的準(zhǔn)確與否與多項(xiàng)條件有關(guān)，除應(yīng)經(jīng)常標(biāo)定，或檢測器發(fā)生故障，需更換檢測器外，還應(yīng)定期維護(hù)保證冷凝器、伴熱管的正常運(yùn)行。

2.4 核對各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置

2.4.1 核對監(jiān)測時(shí)間一致性

比對監(jiān)測現(xiàn)場要核準(zhǔn)煙塵采樣器、煙氣分析儀、CEMS系統(tǒng)、數(shù)采儀等相關(guān)儀器設(shè)備的顯示時(shí)間并與上傳平臺(tái)端保持一致。

2.4.2 核對參數(shù)設(shè)置一致性

現(xiàn)場核實(shí)煙道、煙囪尺寸（截面積）尺寸、NO和NO2、NOX之間的換算系數(shù)，并與上傳平臺(tái)端比較是否一致。根據(jù)《污染源自動(dòng)監(jiān)測設(shè)備比對監(jiān)測技術(shù)規(guī)定（試行）》（總站統(tǒng)字〔2010〕192號）規(guī)定，實(shí)際比對監(jiān)測項(xiàng)目為各污染物的實(shí)測干基濃度，調(diào)整上傳和面板顯示的實(shí)測值，以干基值作為實(shí)測值上傳。進(jìn)入CEMS設(shè)置系統(tǒng)，檢查煙氣含濕量設(shè)置是否符合現(xiàn)場實(shí)際情況;核實(shí)CEMS的調(diào)試報(bào)告或驗(yàn)收報(bào)告中的標(biāo)準(zhǔn)曲線參數(shù)和速度場系數(shù)與CEMS管理系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置是否一致;核實(shí)檢定證書或校準(zhǔn)證書中的皮托管系數(shù)和K值與CEMS管理系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置是否一致。

2.4.3 核實(shí)企業(yè)工況穩(wěn)定性

比對監(jiān)測時(shí)段保證工況相對穩(wěn)定，穩(wěn)定生產(chǎn)設(shè)備工況，同時(shí)環(huán)保處理設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行，盡可能不出現(xiàn)較大波動(dòng)，手工和自動(dòng)同步采樣，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的代表性。

2.5 消除現(xiàn)場監(jiān)測干擾

2.5.1 高濕度煙氣的處理

在高濕度煙氣條件下測量易溶于水的氣態(tài)污染物，一般采取制冷脫水或高溫加熱這兩種方式對煙氣進(jìn)行預(yù)處理。我國現(xiàn)有監(jiān)測方法HJ 57-2017和HJ 836-2017，采用高溫加熱法對測量前的煙氣進(jìn)行處理，要求用具有加熱功能的采樣管進(jìn)行采樣，此種取樣管在現(xiàn)場比對中效果比較理想，不足之處在于取樣管的重量和體積要相應(yīng)增加。如測定SO2的采樣管，要求采樣管加熱及保溫溫度在120～160℃ 可設(shè)、可調(diào);測定顆粒物的采樣管，要開啟采樣管上采樣頭固定裝置的加熱功能，溫度不超過110 ℃，保證濾筒的相對干燥。

2.5.2 高負(fù)壓的干擾處理

為了減少高負(fù)壓煙道對比對的影響，可利用煙塵采樣系統(tǒng)的大泵來克服煙道的負(fù)壓阻力，在氣體的通道中設(shè)計(jì)一種多通路裝置，可使采塵泵連接到煙氣采樣槍上，再用煙氣采樣的小泵連接到多通路裝置上采集進(jìn)入裝置中的氣體。各儀器間連接時(shí)不能漏氣，連接管路不宜過長。

2.5.3 重視監(jiān)測孔密封性

排查監(jiān)測孔和管路是否出現(xiàn)漏氣，煙氣參數(shù)測定時(shí)，煙囪、煙道采樣口一定要用棉紗等堵死，采樣槍盡可能接近煙道中心。

3 結(jié)語

固定污染源廢氣在線比對監(jiān)測需要環(huán)境管理部門、企業(yè)和運(yùn)維公司、監(jiān)測部門相互配合才能完成，是在線監(jiān)測設(shè)備驗(yàn)收的必經(jīng)環(huán)節(jié)，也是反映在線監(jiān)測設(shè)備是否正常運(yùn)行的主要手段，其監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性直接影響著環(huán)境管理的決策。因此，在監(jiān)測過程中，加強(qiáng)監(jiān)測工作的全過程質(zhì)量控制，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，才能保證在線監(jiān)測數(shù)據(jù)真實(shí)反映污染源排放狀況，為企業(yè)的排污申報(bào)核定、排污總量控制、企業(yè)達(dá)標(biāo)排放等環(huán)境管理環(huán)節(jié)提供科學(xué)依據(jù)。

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收稿日期：2020-06-29

基金項(xiàng)目：成渝地區(qū)大氣重污染形成過程與時(shí)空分布研究（2018YFC0214001）

作者簡介：夏志雄（1969-），男，本科，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測。