固定污染源通常是针对大气污染源的。大气固定污染源是指大气污染物固定的排放源, 包括工厂、企事业单位的锅炉、窑炉等烟囱和排气筒。其中, 锅炉是大气固定污染源的主要排放装置之一。随着人类生活、生产的发展, 固定污染源排放的污染物给环境造成的污染危害已日趋明显, 其污染物的种类主要有:烟尘、二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳、一氧化碳等。[1]近年来, 大气污染源自动监测系统发展迅速, 系统研发创新、测量技术、数据应用服务等趋于完善, 污染物监测因子日益增多, 自动监测系统建设已基本完成行业覆盖, 逐步实现科学分析, 精准治污, 自动监测数据为生态环境保护事业保驾护航。
固定污染源烟气自动监测系统是连续自动监测固定污染源颗粒物和气态污染物排放浓度和排放量的所有组成设备, 由样品采集传输与预处理单元、颗粒物及气态污染物自动分析仪器、烟气参数监测单元、数据采集处理和联网传输单元组成的一个自动化连续监测体系, 能够实现测量烟气中颗粒物、SO2、NOx浓度, 烟气参数 (温度、湿度、流速、含氧量等) , 依据公式计算污染物排放速率和排放量, 显示记录测量数据和参数, 并联网传输。根据采样测量方式不同, 主要可分为直接测量、抽取式测量和遥感测量三种, 其中, 颗粒物测量已发展到插入式向后散射红外光或激光测尘仪以及前散射、侧散射测尘仪等, 应根据生产工况实际情况及安装运行环境选择相对适合的分析仪。
系统结构主要包括样品采集和传输装置、预处理设备、分析仪器、数据采集和传输设备及其他辅助设备等, 其中, 样品采集和传输装置主要包括采样探头、样品传输管线、流量控制设备和采样泵等;预处理设备主要包括样品过滤设备和除湿冷凝设备等;分析仪器用于对采集的污染源烟气样品测量分析;数据采集和传输设备用于采集、处理和存储监测数据, 并能传输数据和信息;辅助设备主要包括尾气、冷凝液排放装置及反吹净化控制装置等。
位置保证不漏风, 位于固定污染源排放烟囱或烟道的下游和比对监测断面上游, 避免环境光线和电磁辐射对系统运行的影响, 尽量避开烟气中水汽的干扰;为确保采集样品的代表性, 采样位置优先选择在垂直管段和烟道负压区域;测定位置避开烟道弯头和断面急剧变化的部位;不宜安装在烟道内烟气流速小于5m/s的位置;若烟气通过多个烟道进入总排放管时, 尽可能安装在总排放气管上, 也可以安装在每个烟道上。
(1) 采集装置应具备加热、保温和反吹净化功能, 其实际温度值应能够显示查询;应选用耐高温、防腐蚀和不吸附、不与气态污染物发生反应的材质;气态污染物采集装置采样的前端或后端应具备方便更换或清洗的颗粒物过滤器, 且过滤器滤料材质不吸附和不与气态污染物发生反应。
(2) 样品传输伴热管线应具备稳定均匀加热和保温功能, 实际温度值能显示查询;至少配备两根气体传输管线, 一根用于样品气体的采集传输, 一根用于标准气体的全系统校准, 且样品采集和传输装置也应能够完成自动监测全系统校准。
(1) 设备及部件方便清理和更换, 除湿设置温度保持在4℃, 实际温度数值能显示查询;材质应不吸附和不与气态污染物发生反应。
(2) 除湿过程产生的冷凝液采用自动方式通过冷凝液收集和排放装置排出;在气体样品进入分析仪测量前应配置滤料材质不吸附和不与气态污染物发生反应的精细过滤器。
应具备数字信号输出功能;显示和记录超零点以下和量程以上至少10%的数据值, 数据记录存储其最小或最大值;能够显示、设置系统时间和时间标签, 数据为设置时段平均值;能够显示实时数据、查询历史数据, 并以报表、报告形式输出;具有中文数据采集、记录、处理和控制软件;设备断电后, 能自动保存数据, 且电源恢复后数采系统自动启动运行, 并正常工作。
系统尾气排放管应配套加热或伴热装置, 避免尾气中的水分冷凝结冰;系统应配备反吹装置, 定期对样品采集装置和其它测量部件进行反吹;系统应具有防止外部光学镜头和插入烟囱或烟道内的反射或测量光学镜头被烟气污染的净化系统;稀释采样系统的稀释零空气需配备完备的气体预处理系统。
监测数据是生态文明建设的重要支撑;是客观评价环境质量状况、反映污染治理成效、实施环境管理与决策的基本依据, 监测数据质量也是污染源自动监测系统的生命线, 加强日常运维、规范管理、运行质量等来保证系统正常规范运行, 保障自动监测数据质量。
(1) 运维人员应熟练掌握系统自动监测仪器设备测量原理、使用和维护方法, 严格按照系统运行管理和巡检规程开展日常运维工作, 并做好检查项目、检查日期、仪器运行状态等内容的记录归档, 系统日常运维时间间隔不得超过7d。
(2) 按照设备说明书中系统维护内容、维护周期及易耗品更换周期等规定要求, 开展系统运行维护, 并根据维护情况如实填写现场运维记录台账;如更换有证标准物质和样品, 要在易耗品更换台账如实记录新标准物质和样品的来源、有效期和浓度等信息;系统日常运行中出现的故障或问题, 应及时处理并如实填写设备故障维修台账;根据标准规范制订系统日常校准和校验操作规程, 校准和校验情况应及时记录。
(3) 污染源停运到开始生产前应及时清洁光学镜面;定期清洗隔离烟气与光学探头的玻璃视窗, 检查仪器光路的准直情况;定期对清吹空气保护装置进行维护, 检查空气压缩机或鼓风机、软管、过滤器等部件;定期检查气态污染物分析仪的过滤器、采样探头和管路积尘和冷凝水情况、气体冷却部件、转换器等运行状态;定期检查流速探头和管路积尘和腐蚀情况。
(1) 测量仪器设备应按规定进行周期性强制检定或校准, 定期开展手工比对, 分析仪器主要或核心部件进行了更换, 应及时委托具有相应资质法定机构进行准确性测试。
(2) 及时处理并记录系统故障。系统出现故障, 应在4h内到达现场进行处理;如电磁阀控制失灵、膜裂损、数据采集仪死机等容易诊断的故障, 可到现场进行针对性维修, 维修时间不应超过8h;若数据采集处理仪 (工控机) 发生故障, 应在12h内修复或更换, 并保证工控机内历史数据的完整性;自动监测设备因故障不能正常采集传输数据时, 应及时告知, 缺失异常数据按照规范技术审核处理。
(3) 仪器维护修复正常后, 维修内容确任全部完成, 再正常使用和运行, 性能通过检测程序, 按照标准规范对仪器校准检查。如更换分析仪器, 在正常使用和运行之前要对系统重新调试和验收。
(1) 定期校准。具备自动校准功能的颗粒物、气态污染物分析仪每24h至少自动校准一次仪器零点和量程, 并测试记录零点、量程漂移;无自动校准功能的颗粒物和直接测量法气态污染物分析仪每15d至少校准一次仪器零点和量程, 并测试记录零点、量程漂移;无自动校准功能的抽取式气态污染物分析仪每7d至少校准一次仪器零点和量程, 并测试记录零点、量程漂移;抽取式气态污染物分析仪每3个月至少进行一次全系统校准, 零气和标准气体经采样探头末端与样品气体传输的路径一致, 检测零点和量程漂移、示值误差和系统响应时间。
(2) 定期校验。系统正常运行后, 燃料、除尘效率的变化、水分的影响、安装点位的振动等都会对测量结果的准确性产生影响。有自动校准功能的测试单元每6个月至少做一次校验, 无自动校准功能的测试单元每3个月至少做一次校验;校验用参比方法和系统同时段数据进行比对, 按照标准规范要求进行;检验结果应符合标准要求, 如不符合时, 则应扩展为对颗粒物分析仪的相关系数的校正或评估气态污染物分析仪的准确度或流速仪的速度场系数 (或相关性) 的校正, 直到系统达到标准要求。
摘要：固定污染源烟气 (SO2、NOx、颗粒物) 自动监测系统是对大气固定污染源 (烟道、烟囱及排气筒等) 有组织排放的气态污染物、颗粒物连续采样、分析测定、数据处理与传输的实时监测系统, 对烟气污染物的种类、浓度、排放量和有关参数进行实时自动分析测定, 可以实现对烟气污染物排放情况实时自动监控。通过对系统日常规范运维管理, 定期开展计量检定和手工比对监测, 保障系统正常、稳定运行, 保证自动监测数据真实、准确。
关键词：大气固定污染源,烟气自动监测系统,实时自动监控,自动监测数据质量保障
[1] 程胜高.固定污染源排气实用监测方法与技术[M].北京:中国环境科学出版社, 1997.
[2] 《固定污染源烟气 (SO2、NOx、颗粒物) 排放连续监测技术规范》 (HJ 75-2017) ——环境保护部.
[3] 《固定污染源烟气 (SO2、NOx、颗粒物) 排放连续监测系统技术要求及检测方法》 (HJ76-2017) ——环境保护部.
