VOC在線監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)原理與運維

蔣炎炎 戈超 馮漢隊 阮計連 陳海燕

摘要：隨著我國工業(yè)的迅猛發(fā)展，環(huán)境污染問題日益突出，甚至釀成環(huán)境污染事件。VOC氣體作為“光化學煙霧”的主要成因，也越來越受到國家和各級地方政府的重視?！段廴驹醋詣颖O(jiān)控設(shè)施運行管理辦法》、《江蘇省污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)運行維護實施方案》、《江蘇省污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)運行管理實施細則》等國家、省、市環(huán)保局的相關(guān)標準、文件陸續(xù)出臺，也標志著VOC氣體排放的管控進入嚴查嚴管階段。在政策的引導下，VOC在線監(jiān)測系統(tǒng)應運而生，其具有實時檢測、實時上傳數(shù)據(jù)、多平臺數(shù)據(jù)傳輸和自動校準等特點，給環(huán)保監(jiān)測和設(shè)備運維都提供了便利條件。

關(guān)鍵詞：VOC氣體;在線監(jiān)測;自動校準;運行維護

“十二五”期間，國家重點建設(shè)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，主要為空氣環(huán)境監(jiān)測、污染源監(jiān)測及水質(zhì)監(jiān)測，并發(fā)展成為我國環(huán)境監(jiān)測的基本體系?！笆濉币?guī)劃建議中更是明確“以提高環(huán)境質(zhì)量為核心”，環(huán)境質(zhì)量的改善則依賴于于現(xiàn)有治理設(shè)施和監(jiān)測設(shè)施的改進。以監(jiān)測設(shè)施的改進為例，則是由傳統(tǒng)的現(xiàn)場取樣監(jiān)測轉(zhuǎn)變?yōu)?4小時在線實時監(jiān)測，不給偷排留有任何的監(jiān)測死角。VOC在線監(jiān)測系統(tǒng)采用先進的全程伴熱預處理+ 在線色譜技術(shù)+ 火焰離子檢測法（FID），主要應用于對各種工業(yè)污染源排放有機物的實時監(jiān)測，性能穩(wěn)定可靠，自動化程度高，檢測范圍寬，能夠測量VOCS、總烴（THC）、非甲烷總烴（NMHC）、苯及苯系物等多項參數(shù)，對VOCS的濃度和排放率進行連續(xù)、實時地跟蹤監(jiān)控，并將所有的監(jiān)測參數(shù)傳輸至工控機軟件和用戶DCS系統(tǒng)，可通過數(shù)采儀與環(huán)保部門的數(shù)據(jù)系統(tǒng)通訊。

一、VOC在線監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)原理

VOC是沸點低于250℃的揮發(fā)性有機化合物，由于其沸點低，常溫條件下易液化，故其分析過程有別于其它物質(zhì)，必須進行全程伴熱，伴熱溫度不低于180℃，以保證VOC氣體進入檢測單元時仍為氣態(tài)。

如圖一所示，VOC在線監(jiān)測系統(tǒng)由采樣單元、溫壓流檢測單元、測量單元、數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)傳輸單元。

采樣單元由帶濾芯的采樣頭、高溫伴熱管和采樣泵組成，負責將煙囪內(nèi)的氣體引入測量單元;溫壓流檢測單元以伯努利方程和PT100為原理制作，用以測量氣體溫度、煙囪內(nèi)外壓力差和氣體流速，并將上述參數(shù)通過RS232接口傳輸至測量主機的屏幕上;測量單元采用當前主流的氣態(tài)色譜- 氫火焰離子檢測（GC-FID）方法，其利用有機化合物在氫火焰產(chǎn)生的高溫環(huán)境中電離，且電離信號的強弱與VOC氣體濃度成正比的原理，將電離信號通過信號放大器放大后，再與標準濃度所產(chǎn)生的電離信號比對，即可得到待測成分的濃度。由于排放的VOC氣體一般為多種物質(zhì)的混合物，為了精確得到各組分的濃度，需要在進入FID之前，通過不同的氣態(tài)色譜柱將各組分分離，氣態(tài)色譜柱內(nèi)壁上涂有固定相，固定相對各組分的吸收能力不同，從而使各組分在不同的時間區(qū)間進入FID中以得到各組分的濃度.

VOC在線監(jiān)測系統(tǒng)一般可測量甲烷、非甲烷總烴、苯、甲苯和二甲苯等組分。數(shù)據(jù)處理單元則將放大后的電信號同標準氣體的同比例放大后的電信號進行比對并計算出數(shù)據(jù)，通過RS232接口傳遞到測量主機的屏幕上，同時對歷史數(shù)據(jù)進行整理，得出日、月、年的數(shù)據(jù)平均值;數(shù)據(jù)傳輸模塊則通過數(shù)采儀或DTU模塊，將數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)骄W(wǎng)頁端、手機端或環(huán)保局制定的服務器。上述流程完成了VOC氣體在線監(jiān)測、在線傳輸?shù)娜^程，極大方便了管理部門的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)管，同時也加速了噴涂、化工、橡膠等行業(yè)環(huán)保設(shè)施更新的步伐。

二、VOC在線監(jiān)測系統(tǒng)的運維

VOC在線測系統(tǒng)雖然具備自動校準功能，但仍需要進行定期的人工維護、標定、維修等工作，以確保系統(tǒng)的正常有效運行，并確保有足夠的有效監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至環(huán)保行政管理部門。

每周定期對儀器進行巡檢、維護、清潔、檢修等工作，保證儀器的正常穩(wěn)定運行;每月對儀器進行標定、校驗、更換易耗配件、更換正常損壞件，建立運行維護技術(shù)檔案。

周、月、季度、年度維護保養(yǎng)計劃如下所示。周維護：

（1）???? 檢查站房、系統(tǒng)主機、溫壓流濕檢測器、煙氣采樣器等設(shè)備供電是否正常;

（2）???? 檢查煙氣采樣器加熱體溫度是否與設(shè)置溫度一致;

（3）???? 檢查電伴熱管線溫度是否與設(shè)置溫度一致;

（4）???? 檢查加熱閥箱溫度是否與設(shè)置溫度一致;

（5）???? 檢查溫壓流濕檢測器測量值是否符合現(xiàn)場工況;

（6）???? 檢查檢測數(shù)據(jù)更新時間是否正常;

（7）???? 檢查系統(tǒng)主機與中心平臺連接、數(shù)據(jù)傳輸是否正常;

（8）???? 檢查通用過濾器粉塵濾芯是否變色，變質(zhì);

（9）???? 檢查氣體分析儀檢測器是否處于著火狀態(tài);

（10）?? 檢查氫氣發(fā)生器堿液液位，低于液位下限及時補水;

（11）?? 檢查氫氣發(fā)生器干燥劑變色情況，超過80%變色，及時更換;

（12）?? 檢查全自動空氣源輸出壓力表讀數(shù)是否符合現(xiàn)場工況;

（13）?? 檢查全自動空氣源干燥劑變色情況，超過80%變色，及時更換;

（14）?? 檢查氮氣瓶瓶內(nèi)壓力表讀數(shù)，制定更換計劃;

（15）?? 檢查數(shù)采儀監(jiān)測數(shù)值與主機監(jiān)測數(shù)值是否一致。季度維護重點：

（1）???? 使用標準氣體標定設(shè)備;（根據(jù)各設(shè)備實際工況標定設(shè)備（）2）使用標準氣體當做樣氣，反標設(shè)備，檢查設(shè)備誤差是否符合國家標準;

（3）???? 檢查設(shè)備正常運行中，各電磁閥是否是切換動作;

（4）???? 檢查采樣泵抽力是否有明顯衰減;

（5）???? 檢查采樣進氣氣路是否有堵塞;年度維護重點：

（1）???? 檢查六通閥膜片、十通閥膜片是否正常;（2）檢查采樣泵膜片是否正常。

三、結(jié)語

由于VOC在線監(jiān)測系統(tǒng)原理復雜，設(shè)備精密，對設(shè)備的運維提出了較高的要求，必須要有一支專業(yè)的隊伍來管理和維護。通過在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)受監(jiān)管企業(yè)廢氣治理設(shè)施擅自停運與低負荷運行、廢氣治理設(shè)施低效運行、生產(chǎn)過程中廢氣無組織排放等現(xiàn)象的實時監(jiān)測、預警、分析與管理，同時結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場的實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以對上述環(huán)保違法行為視頻錄像取證，真正實現(xiàn)監(jiān)管無死角，讓監(jiān)管有據(jù)可查，杜絕一切環(huán)保違法行為，還社會青山綠水，還人民歡聲笑語。

參考文獻：

[1]?? 路思明. 紡織企業(yè)VOC大數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)[J].中國市場，2017（04）：126-127.

[2]?? 天辰化工投用VOC在線監(jiān)測系統(tǒng)[J].氯堿工業(yè)，2018，54（12）：46.