氣態(tài)污染物除了常規(guī)監(jiān)測(cè)的二氧化硫(S02)和氮氧化物(NOx),還有一些特殊行業(yè)排放的氣態(tài)污染物,如垃圾焚燒廠需要監(jiān)測(cè)氯化氫、一氧化碳以及近年受到更多關(guān)注的氣態(tài)汞、溫室氣體二氧化碳、揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)、氨氣等。

組分監(jiān)測(cè)按照不同行業(yè)排放特征決定監(jiān)測(cè)對(duì)象,目前市面主流測(cè)量原理為氣相色譜結(jié)合不同檢測(cè)器,其所能監(jiān)測(cè)物質(zhì)種類取決于方法開發(fā)能力。固定污染源氨的監(jiān)測(cè)有兩個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景:其一是合成氨等典型行業(yè)的最終排放口,其二是過(guò)程控制的逃逸氨監(jiān)測(cè)。氨CEMS的主要分析原理有紫外差分吸收光譜法、可調(diào)諧激光二極管法、傅里葉紅外法等,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要有原位式和抽取式。

近年來(lái),遠(yuǎn)距離利用紅外掃描有毒氣體及云團(tuán)進(jìn)行遙測(cè)的設(shè)備,也應(yīng)用到了污染源監(jiān)上,其原理基于被動(dòng)傅里葉紅外技術(shù),通過(guò)光學(xué)和紅外成像系統(tǒng)獲得被測(cè)區(qū)域的視頻圖像,再定性識(shí)別污染物,同時(shí)對(duì)污染物濃度、濃度梯度、擴(kuò)散范圍進(jìn)行直觀分析。

01顆粒物測(cè)量

顆粒物監(jiān)測(cè)儀(煙塵儀),也稱為顆粒物 CEMS,按采樣和測(cè)量方式分為直接測(cè)量式和抽取測(cè)量式,“十一五”“十二五”期間我國(guó)應(yīng)用最多的顆粒物監(jiān)測(cè)技術(shù)是濁度法和散射法,安裝量最大的是原位后散射法煙塵儀。近年隨著煙氣超低排放推進(jìn),抽取式煙塵儀安裝量增加迅速。濁度法煙塵儀也稱對(duì)穿法煙塵儀,應(yīng)用原理為朗伯—比爾定律。以一定頻率調(diào)制發(fā)射的光,穿過(guò)含有顆粒物的氣流時(shí)光強(qiáng)度會(huì)衰減,顆粒物濃度越高,衰減越厲害。在煙道的另一側(cè)設(shè)置反光鏡,用檢測(cè)器接收反射回來(lái)的光的透過(guò)率,轉(zhuǎn)換成電信號(hào),通過(guò)用手工采樣質(zhì)量法測(cè)定的顆粒物濃度與信號(hào)值建立的相關(guān)關(guān)系,將儀器的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為顆粒物濃度,此種煙塵儀稱為單側(cè)雙光程濁度法煙塵儀。另外,還有雙側(cè)發(fā)射同時(shí)雙側(cè)接收的雙光程濁度法煙塵儀,也為對(duì)側(cè)雙光程濁度煙塵儀。原位散射法煙塵儀也是用類似于朗伯比爾定律,即波格爾定律而設(shè)計(jì)的測(cè)定煙氣中顆粒物濃度的儀器。當(dāng)光射向顆粒物時(shí),顆粒物能夠吸收和散射光,使光偏離它的人射路徑,檢測(cè)器在預(yù)設(shè)定偏離人射光的一定角度接收散射光的強(qiáng)度。顆粒物濃度越高,散射光強(qiáng)度越大,可以通過(guò)計(jì)算并得到顆粒物濃度。儀器接收經(jīng)顆粒物后向散射的光的強(qiáng)度的方式,稱為后向散射法煙塵儀。另有前散射法、邊散射法煙塵儀,原理與后散射法煙塵儀類似,只是接收的是顆粒物向前還是向側(cè)面散射的光。

抽取式煙塵儀的出現(xiàn)是為了解決煙氣超低排放后通常需要在飽和濕煙氣條件下準(zhǔn)確測(cè)量低濃度顆粒物的難題。其技術(shù)路線是:將煙氣從煙道抽取至一個(gè)測(cè)量腔室,通過(guò)加熱或稀釋的方法將煙氣維持在露點(diǎn)溫度以上,使待測(cè)煙氣不含液態(tài)霧滴,從而對(duì)光學(xué)法煙塵儀不再產(chǎn)生干擾。然后再采用光散射原理或B射線方法進(jìn)行顆粒物濃度的測(cè)量。顆粒物測(cè)量其他原理主要有動(dòng)態(tài)光閃爍法和靜電感應(yīng)法。光閃爍法是感知測(cè)量區(qū)截面上濁度的變化來(lái)探測(cè)顆粒物濃度,類似于濁度法。靜電感應(yīng)法也稱電荷法,主要用于布袋除塵器后檢測(cè)報(bào)警的定性判斷,極少用于定量判定的顆粒物濃度監(jiān)測(cè)。

02煙氣參數(shù)測(cè)量

煙氣參數(shù)連續(xù)監(jiān)測(cè)單元是 CEMS 必不可少的重要組成部分,用于污染物排放濃度狀態(tài)的轉(zhuǎn)換、折算以及污染物排放速率、排放量的計(jì)算。煙氣參數(shù)包括煙氣含氧量、煙氣壓力、煙氣流速、煙氣溫度和煙氣濕度。煙氣含氧量是反映燃燒效果的重要指標(biāo),因此一些重點(diǎn)行業(yè)的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)均設(shè)置了“基準(zhǔn)含氧量”作為燃燒效果控制指標(biāo)。當(dāng)污染源排放煙氣實(shí)際含氧量高于基準(zhǔn)含量時(shí),可認(rèn)為該排放源排放煙囪或煙道漏風(fēng)或人為鼓風(fēng)。因此廢氣排放濃度限值均指通過(guò)含氧量折算后的濃度。含氧量是計(jì)算污染物排放折算濃度的重要參數(shù),同時(shí)也是環(huán)境監(jiān)督執(zhí)法中判斷污染物排放是否超標(biāo)的重要參數(shù)。常用的含氧量分析儀分析原理主要有氧化鋯法、順磁法(磁風(fēng)、磁壓或磁力矩法)、電化學(xué)法等。

煙氣流速監(jiān)測(cè)是煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中用于計(jì)算污染物排放速率和排放總量的重要參數(shù),流速測(cè)量方式一般包括點(diǎn)測(cè)量和線測(cè)量?jī)煞N,無(wú)論點(diǎn)測(cè)量還是線測(cè)量均必須與手工煙氣流速測(cè)量得到的煙囪或煙道截面的平均流速進(jìn)行比較,并通過(guò)得到的速度場(chǎng)系數(shù)進(jìn)行校驗(yàn),從而計(jì)算出準(zhǔn)確的煙氣流量,因此煙氣流速測(cè)量的測(cè)定非常關(guān)鍵。目前煙氣流速測(cè)量方法主要有壓差傳感器法(皮托管法、S形皮托管法、阿牛巴皮托管法)、熱平衡法、超聲波法等。煙氣壓力包括兩個(gè)部分,即推動(dòng)煙囪或煙道內(nèi)氣流前進(jìn)的動(dòng)壓和煙氣對(duì)煙道壁造成的靜壓,動(dòng)壓和靜壓加和等于全壓,一般參與污染物濃度狀態(tài)轉(zhuǎn)換計(jì)算的壓力參數(shù)指的是煙氣的靜壓,靜壓一般用表壓力或真空度表示,使用壓力變送器或傳感器直接測(cè)量。

煙氣溫度是污染物濃度狀態(tài)轉(zhuǎn)換計(jì)算的重要參數(shù),其監(jiān)測(cè)技術(shù)比較成熟,通常采用熱電偶法或鉑電阻法。煙氣濕度一般指煙氣的絕對(duì)濕度,即水分含量,用于污染物干基濃度和濕基濃度的轉(zhuǎn)換計(jì)算。目前煙氣濕度在線測(cè)量方法主要有阻容法(濕敏傳感器法)、紅外吸收法、極限電流法、激光法等。

03CEMS質(zhì)量保證和質(zhì)量控制

CEMS的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制是保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)“真、準(zhǔn)、全”的重要手段。除了企業(yè)自己的研發(fā)、生產(chǎn)、出廠檢驗(yàn)、安裝、調(diào)試檢測(cè)等內(nèi)部質(zhì)控環(huán)節(jié)外,CEMS通用性檢例,驗(yàn)收以及運(yùn)行維護(hù)等重要的外部質(zhì)控環(huán)節(jié)也是必不可少的。

適用性檢測(cè)是 CEMS質(zhì)控規(guī)范體系的源頭質(zhì)控措施、首要環(huán)節(jié)。驗(yàn)收檢測(cè)是什對(duì)安裝在污染源現(xiàn)場(chǎng)的每一套 CEMS開展的,是外部質(zhì)控的第二階段。日常運(yùn)行維護(hù)是確保CEMS 在現(xiàn)場(chǎng)正常運(yùn)行和保持良好狀態(tài)的基礎(chǔ),是CEMS全過(guò)程質(zhì)控中最重要的環(huán)節(jié)。

04適用性檢測(cè)

?環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備適用性檢測(cè),是指針對(duì)進(jìn)人環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)城使用的各類環(huán)境監(jiān)測(cè)專用儀器設(shè)備進(jìn)行的儀器設(shè)備性能指標(biāo)和功能要求以及技術(shù)特點(diǎn)和能力水平的抽樣測(cè)試,考核其是否滿足連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)成手工采樣監(jiān)測(cè)分析的需求,能否使用與環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)或固定污染源現(xiàn)反場(chǎng)監(jiān)測(cè)的環(huán)境條件要求,能否在環(huán)境質(zhì)量或污染源監(jiān)測(cè)中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、可靠的穩(wěn)定運(yùn)行,為環(huán)境監(jiān)管服務(wù)。

CEMS透用性撤測(cè)的技木依編是《固定行染派備気(SO2、NO、、職粒物) 排放途鉄能測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》HJ76標(biāo)準(zhǔn)。檢測(cè)環(huán)節(jié)分為實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)兩部分,實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)通過(guò)完善的技術(shù)指標(biāo)體系評(píng)估 CEMS儀器能力水平、生產(chǎn)過(guò)程的一致性和儀器設(shè)備的穩(wěn)定性;現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)主要考核 CEMS在污染源現(xiàn)場(chǎng)的適用性和可靠程度。

05安裝驗(yàn)收

?CEMS 的安裝要求、位置選取以及配套規(guī)范應(yīng)按照《固定污染源煙氣 (SO2、NO,顆粒物)排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》H75標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。CEMS 在完成安裝、調(diào)試檢測(cè)并和主管部門聯(lián)網(wǎng)后,由排污企業(yè)自主進(jìn)行驗(yàn)收。雖然技術(shù)驗(yàn)收一般包括 CEMS 技術(shù)指標(biāo)驗(yàn)收和聯(lián)網(wǎng)驗(yàn)收,但管理制度記錄檔案也是重要的組成部分,其中準(zhǔn)確度的技術(shù)指標(biāo)通常由有資質(zhì)的第三方用參比方法進(jìn)行比對(duì)監(jiān)測(cè)來(lái)完成。

06安裝驗(yàn)收

CEMS運(yùn)行維護(hù)必須以完成適用性檢測(cè)和安裝、調(diào)試、驗(yàn)收的工作為前提,如果前兩個(gè)階段的質(zhì)量控制不合格或者沒(méi)有前面的過(guò)程,那么運(yùn)行維護(hù)工作的開展將十分困難。CEMS運(yùn)行維護(hù)是指從事自動(dòng)監(jiān)控設(shè)施操作、維護(hù)和管理,保證設(shè)施正常運(yùn)行的活動(dòng),分為專業(yè)化運(yùn)行單位的社會(huì)化運(yùn)行和排污單位自運(yùn)行兩種方式。CEMS日常運(yùn)行管理的要求是:CEMS運(yùn)維單位應(yīng)根據(jù)CEMS使用說(shuō)明書和《固定污染源煙氣 (SO、 NO、顆粒物)排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》要求編制儀器運(yùn)行管理規(guī)程,確定系統(tǒng)運(yùn)行操作人員和管理維護(hù)人員的工作職責(zé)。運(yùn)維人員應(yīng)當(dāng)熟練掌握煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的原理、使用和維護(hù)方法。CEMS 日常運(yùn)行管理應(yīng)包括以下方面:日常巡檢、日常維護(hù)保養(yǎng)、CEMS的校準(zhǔn)和校驗(yàn)等。CEMS 日常運(yùn)行質(zhì)量保證的要求是:當(dāng)CEMS不能滿足技術(shù)指標(biāo)而失控時(shí),應(yīng)及時(shí)采取糾正措施,并縮短下一次校準(zhǔn)、維護(hù)和校驗(yàn)的間隔時(shí)間。運(yùn)營(yíng)單位應(yīng)該做到:定期校準(zhǔn)、定期維護(hù)、定期校驗(yàn)、分析及排除故障、失控?cái)?shù)據(jù)判別與修約、對(duì) CEMS 技術(shù)指標(biāo)抽檢。