鍋爐廢氣檢測(cè)質(zhì)量控制措施分析

祁媛媛

（福建科勝檢測(cè)技術(shù)有限公司，福建 莆田 351144）

引言

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻，尤其是大氣污染。大氣污染嚴(yán)重危及人類的身體健康，而工業(yè)生產(chǎn)是大氣污染物排放的最大面源。鍋爐是非常重要的一類能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，鍋爐設(shè)備的應(yīng)用給工業(yè)生產(chǎn)提供了必要的能量支持[1]。但是目前以生物質(zhì)燃料為主的清潔型鍋爐推廣應(yīng)用還不到位，大多還是使用燃煤鍋爐、燃?xì)忮仩t、燃油鍋爐等，這一類鍋爐在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的工業(yè)廢氣，這些廢氣中含有大量的毒害物質(zhì)，如果不經(jīng)妥善處理隨意排放，則會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的大氣污染，危及人們的身體健康。為此，必須要嚴(yán)格控制工業(yè)生產(chǎn)中鍋爐廢氣的排放，加大鍋爐廢氣治理力度。對(duì)鍋爐廢氣進(jìn)行排放控制和治理的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)是鍋爐廢氣檢測(cè)，廢氣檢測(cè)的質(zhì)量直接關(guān)系到后續(xù)廢氣治理的效果，也關(guān)系到有關(guān)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。當(dāng)前，有關(guān)部門(mén)在具體組織鍋爐廢氣檢測(cè)工作的過(guò)程中，還存在檢測(cè)準(zhǔn)確性偏低、結(jié)果不可靠等的問(wèn)題，究其根本原因就在于忽視了廢氣檢測(cè)工作中一些細(xì)節(jié)方面的質(zhì)量控制，進(jìn)而影響了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。為此需要采取相應(yīng)的措施提升鍋爐廢氣檢測(cè)質(zhì)量控制水平，把好鍋爐廢氣檢測(cè)質(zhì)量關(guān)，以更好發(fā)揮檢測(cè)工作在大氣環(huán)境管理中的基礎(chǔ)性作用。

1 鍋爐廢氣檢測(cè)的必要性

鍋爐廢氣主要是指在工業(yè)生產(chǎn)中所使用的鍋爐設(shè)備在燃燒時(shí)所排放出的有害氣體。鍋爐是一類能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，鍋爐燃燒時(shí)會(huì)使用一些煤炭、柴油、天然氣等的燃料，而輸出具有一定熱能的蒸汽、熱水或者是有機(jī)熱載體[2]。鍋爐中的熱水或高溫蒸汽可以直接為工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活提供所需的熱能，同時(shí)也可以利用蒸汽動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，而機(jī)械能又可以轉(zhuǎn)換為電能。一般情況下根據(jù)鍋爐所使用燃料的不同，將鍋爐分為燃?xì)忮仩t、柴油鍋爐、生物質(zhì)顆粒鍋爐、燃煤鍋爐、天然氣鍋爐等多種類型。

鍋爐這一類的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備無(wú)論是在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域還是生活供熱領(lǐng)域都有著非常重要的應(yīng)用，但是任何事物都有其兩面性，鍋爐在支撐工業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)，燃燒后排放出的煙塵和有害氣體對(duì)大氣環(huán)境和人體健康都有一定的危害。鍋爐廢氣中的有害物質(zhì)主要包括二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、重金屬物質(zhì)、氟化物、二氧化碳等[3]。像二氧化硫，高濃度的二氧化硫可以使人呼吸困難，對(duì)人體呼吸系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害；二氧化硫進(jìn)入到大氣層會(huì)氧化為硫酸，形成酸雨，對(duì)水源、土壤和動(dòng)植物都會(huì)產(chǎn)生較大的危害；同時(shí)二氧化硫還會(huì)與大氣中的粉塵相結(jié)合形成懸浮顆粒物，也就是我們常說(shuō)的PM2.5，導(dǎo)致霧霾天氣的出現(xiàn)，影響大氣環(huán)境質(zhì)量。而像氮氧化物這一類的物質(zhì)，會(huì)刺激人的粘膜，包括鼻粘膜和眼部粘膜，增加病毒感染的發(fā)病率，同時(shí)還會(huì)引起支氣管炎以及肺炎這一類的呼吸系統(tǒng)疾病，甚至?xí)T發(fā)肺細(xì)胞癌變；除此之外，氮氧化物的大量聚集會(huì)形成城市煙霧，影響可見(jiàn)度，進(jìn)而抑制植物生長(zhǎng)。

另外，鍋爐廢氣的煙塵顆粒中還含有一類重金屬物質(zhì)，如鉛、鎘等，這些重金屬顆粒隨廢氣排入到大氣當(dāng)中，再經(jīng)由呼吸進(jìn)入人體，很有可能會(huì)引起人體的重金屬中毒，進(jìn)而損傷人體的神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)；此外重金屬顆粒也可以隨降雨進(jìn)入到土壤、河流湖泊當(dāng)中，進(jìn)而引發(fā)土壤污染和水體污染，并且伴隨食物鏈最終進(jìn)入到人體當(dāng)中。基于鍋爐廢氣的種種危害，加大鍋爐廢氣治理力度刻不容緩，相應(yīng)的鍋爐廢氣檢測(cè)工作的重要性也日益凸顯。為了更好實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐廢氣的精準(zhǔn)防治，就必須要做好鍋爐廢氣檢測(cè)工作，切實(shí)提升檢驗(yàn)檢測(cè)質(zhì)量和效率水平。

2 鍋爐廢氣檢測(cè)工作概述

從定義上來(lái)看，鍋爐廢氣檢測(cè)主要就是指由專業(yè)的檢測(cè)人員通過(guò)對(duì)鍋爐排放的廢氣進(jìn)行采樣和分析，以檢查工業(yè)生產(chǎn)所排放的廢氣是否達(dá)標(biāo)這樣的一項(xiàng)工作。近年來(lái)隨著環(huán)境保護(hù)與污染防治工作的深入，加大了對(duì)鍋爐廢氣排放的整治力度，出臺(tái)了相應(yīng)的鍋爐廢氣檢測(cè)方法和技術(shù)規(guī)范，主要有《鍋爐煙塵測(cè)試方法》《固定源廢氣監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》等。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，可以進(jìn)一步明確鍋爐廢氣檢測(cè)的步驟和環(huán)節(jié)，主要包括：采樣前的儀器設(shè)備檢修與維護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)采樣、樣品的標(biāo)準(zhǔn)化處理、樣品運(yùn)輸與合理安置、檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與結(jié)果論證、出具檢測(cè)報(bào)告。

在實(shí)際組織和鍋爐廢氣檢測(cè)的過(guò)程中，這些環(huán)節(jié)缺一不可，并且要做好全環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，以確保所出具的檢測(cè)報(bào)告及有關(guān)數(shù)據(jù)具備完整性、準(zhǔn)確性、精密性和可比性，利用該檢測(cè)數(shù)據(jù)不僅能夠指導(dǎo)有關(guān)的生產(chǎn)企業(yè)做好鍋爐廢氣排放處理，同時(shí)還能為我國(guó)大氣環(huán)境管理工作提供可靠的參考依據(jù)。

3 鍋爐廢氣檢測(cè)中的質(zhì)量控制措施

3.1 檢測(cè)前期的質(zhì)量控制

在實(shí)際組織和鍋爐廢氣檢測(cè)工作的過(guò)程中，要確保鍋爐廢氣檢測(cè)質(zhì)量，就必須要做好前期的質(zhì)量控制工作，主要就是指采樣前的儀器設(shè)備檢查、維護(hù)和保養(yǎng)和準(zhǔn)備。具體而言，首先，針對(duì)廢氣檢測(cè)工作中所使用的一些關(guān)鍵儀器設(shè)備，比如采樣泵、煙塵采樣管路、干燥器、煙氣煙塵測(cè)試儀等，要做好相應(yīng)的清潔、檢查和校驗(yàn)工作。像煙氣煙塵測(cè)試儀這一類的設(shè)備要嚴(yán)格按照規(guī)定每一個(gè)月完成一次校驗(yàn)，如果儀器設(shè)備近期使用頻率較高，也要適當(dāng)增加校驗(yàn)次數(shù)。在校驗(yàn)過(guò)程中，要重點(diǎn)校對(duì)儀器的流量，確保儀器流量和煙氣空載流量的準(zhǔn)確度。同時(shí)也要根據(jù)每次測(cè)試的二氧化硫或者是氮氧化物濃度的不同，來(lái)對(duì)相應(yīng)煙氣流量和標(biāo)氣值進(jìn)行校準(zhǔn)，確保相關(guān)儀器設(shè)備在正式檢測(cè)中應(yīng)用的穩(wěn)定性和可靠性。

此外，負(fù)責(zé)廢氣檢測(cè)的單位要定期將廢氣檢測(cè)中所使用的比較精密的儀器設(shè)備送至專門(mén)的技術(shù)監(jiān)督部門(mén)進(jìn)行檢定，檢定合格后才可以用于鍋爐廢氣檢測(cè)。而像采樣管路這一類的設(shè)備，在進(jìn)行采樣前要做好管路系統(tǒng)的連接性和氣密性檢查，確保管路暢通、無(wú)折點(diǎn)。

其次，要確保鍋爐廢氣檢測(cè)采樣工作的順利進(jìn)行，還要做好采樣前采樣濾筒的質(zhì)量控制工作。采樣濾筒質(zhì)量合格與否直接關(guān)系到最終檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在進(jìn)行采樣濾筒準(zhǔn)備過(guò)程中，需要注意四個(gè)要點(diǎn)。

（1）采樣濾筒材質(zhì)的選擇，盡量避免使用玻璃纖維材質(zhì)的濾筒，因?yàn)檫@一類材質(zhì)的濾筒很容易出現(xiàn)薄厚不均勻、濾筒表面稀疏的情況。如果所選用的采樣濾筒太薄，抗壓能力就會(huì)較弱，進(jìn)行采樣時(shí)很容易會(huì)出現(xiàn)遇到高溫碎裂的情況；太厚在進(jìn)行采樣時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的阻力，使得鍋爐煙氣、塵粒收集不夠完整。因此必須要選擇厚薄均勻、濾孔密集的剛玉采樣濾筒。

（2）所選擇和準(zhǔn)備的采樣濾筒必須要滿足400 ℃以上高溫中使用的需求。

（3）在實(shí)際檢測(cè)的過(guò)程中，會(huì)使用到空白濾筒，空白濾筒使用時(shí)對(duì)于周圍環(huán)境要求比較高，因此采樣前還要做好對(duì)相關(guān)采樣點(diǎn)周邊溫度、濕度、煙塵密度等環(huán)境值的測(cè)量，根據(jù)實(shí)際的環(huán)境值提前做好誤差校正，以避免采樣時(shí)由于溫度和濕度的變化導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的不準(zhǔn)確。

（4）在采樣前還要做好采樣濾筒的精準(zhǔn)稱量，稱量過(guò)程中要注意控制實(shí)驗(yàn)室溫度和濕度，記錄好相應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)，避免后續(xù)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室樣品分析時(shí)，由于濕度的改變影響到濾筒自身的恒重，針對(duì)采樣濾筒本身的自重要設(shè)置質(zhì)控?cái)?shù)值范圍，以確保鍋爐廢氣樣品檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

3.2 檢測(cè)樣品采集過(guò)程的質(zhì)量控制

在正式進(jìn)行鍋爐廢氣檢測(cè)樣品采集的過(guò)程中，由于采集環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，需要做好細(xì)節(jié)方面的質(zhì)量把控。

（1）要安排專人對(duì)鍋爐運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)督，確保鍋爐運(yùn)行負(fù)荷保持在原始負(fù)荷的80%以上，避免有關(guān)企業(yè)在檢測(cè)采樣期間故意調(diào)低鍋爐的運(yùn)行負(fù)荷，影響鍋爐廢氣樣本采集的有效性。

（2）在進(jìn)行鍋爐廢氣采樣的過(guò)程中，采樣人員要把控好負(fù)值問(wèn)題。負(fù)值問(wèn)題是進(jìn)行鍋爐廢氣采樣過(guò)程中影響檢測(cè)質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)負(fù)值的原因主要是采集時(shí)的鍋爐廢氣濃度比較低，使得采集濾筒中收集的煙氣、塵粒數(shù)量比較少，再加上采集過(guò)程中濾筒材質(zhì)本身的損耗，使得最終送檢樣品的整體重量較輕，很有可能導(dǎo)致最終的檢測(cè)結(jié)果為負(fù)值。為了盡可能避免負(fù)值問(wèn)題的出現(xiàn)，在進(jìn)行鍋爐廢氣樣品采集時(shí)，要根據(jù)鍋爐廢氣排放的濃度適當(dāng)調(diào)整采樣濾筒的數(shù)量和采樣時(shí)間，如果采樣濃度偏低，可以適當(dāng)減少1～2個(gè)濾筒，同時(shí)延長(zhǎng)采樣時(shí)間并增加采樣體積，以確保所采集樣品的質(zhì)量。同時(shí)，相關(guān)人員也要考慮到采樣濾筒本身的損耗，及時(shí)進(jìn)行濾筒的更換，最大限度減小采樣誤差，保證廢氣檢測(cè)質(zhì)量。

（3）在鍋爐廢氣采樣過(guò)程中，還要正確選擇采樣點(diǎn)的位置。采樣點(diǎn)位置的選擇直接關(guān)系到最終所采集的鍋爐廢棄樣本是否具有代表性，在《鍋爐煙塵測(cè)試方法》當(dāng)中有明確的規(guī)定，在進(jìn)行廢氣采樣時(shí)要避免在距離閥門(mén)過(guò)近處、彎頭處和斷面形狀不規(guī)則處進(jìn)行采樣，盡可能選擇在閥門(mén)、彎頭以及不規(guī)則管段的下游方向，并且采樣斷面要不低于管道直徑的1.5倍。在具體采樣工作中，由于鍋爐管道結(jié)構(gòu)不盡相同，并不能保證采樣點(diǎn)位置足夠理想，但是需要遵循一般的位置選擇規(guī)律，也就是要選擇氣流相對(duì)平穩(wěn)的管段進(jìn)行采樣點(diǎn)的布置，同時(shí)垂直管道要優(yōu)先于水平管道進(jìn)行布點(diǎn)，因?yàn)榇怪惫艿栏軌虮苊忮仩t廢氣中顆粒物的聚集，能夠最大限度避免在采樣時(shí)出現(xiàn)管道堵塞和顆粒物濃度分布不均的情況，進(jìn)而保證采樣質(zhì)量。

（4）要根據(jù)采樣時(shí)管道的復(fù)雜程度和規(guī)模來(lái)調(diào)整采樣點(diǎn)的數(shù)量。在一般的圓形廢氣煙道當(dāng)中，采樣點(diǎn)位置一般是選擇在垂直煙道中，而與垂直煙道垂直交叉的另一條煙道也要進(jìn)行布點(diǎn)，進(jìn)而增加布點(diǎn)的數(shù)量。同時(shí)如果所選擇的采樣點(diǎn)位置與彎頭或者是不規(guī)則管道距離比較接近，相應(yīng)的也要增加采樣點(diǎn)的數(shù)量。如果是在方形或者是矩形的廢氣煙道中，要以棋盤(pán)格的形式進(jìn)行布點(diǎn)，確保采樣密度，保證樣品檢測(cè)質(zhì)量。

（5）為確保鍋爐廢氣樣品采集質(zhì)量，還要做好采樣過(guò)程中氣流速度的控制。在進(jìn)行廢氣采樣時(shí)，對(duì)進(jìn)入采樣嘴的氣流速度和廢氣流速如果不能保持大致相等，就會(huì)影響樣品采集的質(zhì)量。因此采樣時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循等速原則，保證進(jìn)入采樣嘴的氣流速度和煙道中廢氣的大致相等，誤差范圍不能超過(guò)10%。為此在進(jìn)行采樣前需要對(duì)采樣點(diǎn)周邊的溫度、濕度以及壓強(qiáng)等進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)量，確保煙氣流動(dòng)速度的精準(zhǔn)計(jì)算。在完成采樣后，還需要再進(jìn)行一次溫度、濕度等數(shù)值的測(cè)量并進(jìn)行流速計(jì)算，如果采樣前后煙氣流動(dòng)速度差值過(guò)大，那么則需要重新進(jìn)行采樣。

（6）在進(jìn)行鍋爐廢氣樣品采集的過(guò)程中還有可能存在煙道內(nèi)負(fù)壓強(qiáng)度大于15 kPa的問(wèn)題，這時(shí)采樣泵在進(jìn)行工作時(shí)時(shí)既需要克服自身的阻力，同時(shí)還需要克服煙道內(nèi)負(fù)壓強(qiáng)度，這就很容易會(huì)影響樣品采集的質(zhì)量。

為此，在負(fù)壓強(qiáng)度過(guò)高的管段，必須要采取有針對(duì)性的質(zhì)量控制措施，具體包括：首先根據(jù)所計(jì)算的煙氣流速大小，選擇與采樣泵相適應(yīng)的采樣嘴，根據(jù)動(dòng)力學(xué)原理，煙氣流速偏低時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇大采樣嘴，確保采樣流量與采樣體積；煙氣流速較高時(shí)則應(yīng)當(dāng)選擇小采樣嘴，避免采樣泵負(fù)荷過(guò)大影響采樣工作的順利進(jìn)行。需要注意的就是流速與采樣嘴大小成反比。其次，為了盡可能減少采樣泵受到來(lái)自自身采樣系統(tǒng)的阻力，采樣系統(tǒng)中要選擇干燥性較好的硅膠，并且要及時(shí)去除粉末狀且直徑偏小的膠粒，同時(shí)增加干燥器的透氣性，以此來(lái)盡可能降低采樣系統(tǒng)的阻力。最后，要注意采樣時(shí)的一些順序問(wèn)題，像在開(kāi)關(guān)采樣泵時(shí)應(yīng)當(dāng)先啟動(dòng)抽氣泵；而在移動(dòng)采樣時(shí)則應(yīng)當(dāng)按照由遠(yuǎn)至近的方向進(jìn)行移動(dòng)；采樣結(jié)束時(shí)采樣槍拔出的方向要與氣流方向相反，避免塵粒被煙道反吸，影響樣品質(zhì)量。

（7）對(duì)于一些間斷排放的鍋爐，在進(jìn)行廢氣樣品采集的過(guò)程中，要注意把控好采集的時(shí)間和樣品的數(shù)量。如果鍋爐廢氣排放時(shí)間為間隔一段時(shí)間進(jìn)行一小時(shí)的集中排放，那么在一小時(shí)的集中排放時(shí)段內(nèi)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行連續(xù)采樣，樣品數(shù)量不低于4個(gè)。如果間隔一段時(shí)間后集中排放的時(shí)間超過(guò)一小時(shí)，那么也可以在排放時(shí)段內(nèi)采用等時(shí)間間隔的方式進(jìn)行采樣，樣品數(shù)量同樣不低于4個(gè)。

4 樣品標(biāo)準(zhǔn)化處理中的質(zhì)量控制

在完成采樣后，需要對(duì)樣品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。這一環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制要點(diǎn)一是在對(duì)采樣濾筒進(jìn)行烘烤時(shí)，要注意控制好烘烤箱的溫度，烘烤溫度最佳是在100～105 ℃之間，同時(shí)把控好烘烤的時(shí)長(zhǎng)，不要超過(guò)一小時(shí)。二是在完成烘烤后，要立即將其置于干燥器中，并進(jìn)行冷卻，冷卻至室溫。三是在稱重時(shí)所使用的天平秤精度必須要保持在0.1 mg，具體方法是用濾筒采樣后的重量減去采樣前的重量，得出所采集的煙塵的重量，就是廢氣質(zhì)量。

5 樣品運(yùn)輸與保存中的質(zhì)量控制

在完成鍋爐廢氣樣本的標(biāo)準(zhǔn)化處理后，就要對(duì)樣品進(jìn)行封裝保存并送至實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)。在樣品封裝保存和運(yùn)輸環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)密封不到位或者是運(yùn)輸環(huán)境控制不達(dá)標(biāo)等的情況，都會(huì)影響最終的廢氣檢測(cè)質(zhì)量。為此，必須要更加重視樣品運(yùn)輸與保存環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制工作，首先有關(guān)單位必須要組建專門(mén)的運(yùn)輸管理小組，由專門(mén)人員負(fù)責(zé)進(jìn)行過(guò)程控制。其次要根據(jù)不同樣品的性質(zhì)，制定運(yùn)輸和保存方案，比如針對(duì)顆粒狀且理化性質(zhì)較為穩(wěn)定的樣品，重點(diǎn)在于做好密封、防滲和減震工作，一定要避免容器倒置和容器破損，避免樣本污染。針對(duì)一類氣體樣品，在保存和運(yùn)輸過(guò)程中要根據(jù)樣品的理化性質(zhì)做好避光、控溫及控濕等的工作，比如二氧化硫氣體在運(yùn)輸中就要避免受太陽(yáng)直射或者是受熱，環(huán)境溫度不能超過(guò)40 ℃，因此要避開(kāi)夏季高溫天氣運(yùn)輸。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上，鍋爐廢氣檢測(cè)是大氣環(huán)境質(zhì)量管理中的重要一環(huán)，同時(shí)也是一項(xiàng)復(fù)雜且專業(yè)的工作，要確保鍋爐廢氣檢測(cè)質(zhì)量，有關(guān)檢測(cè)單位及人員就要把握好廢氣檢測(cè)中關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制要點(diǎn)和一些操作細(xì)節(jié)，盡可能避免人為因素所導(dǎo)致的質(zhì)量問(wèn)題，切實(shí)保障鍋爐廢氣檢測(cè)工作的順利進(jìn)行。