煙氣在線監(jiān)測設(shè)備現(xiàn)場的質(zhì)量保證與控制

孫代華

（臨淄區(qū)生態(tài)環(huán)境技術(shù)服務(wù)中心，山東 淄博 255400）

0 引言

隨著環(huán)境管理要求日益嚴(yán)格，污染物排放標(biāo)準(zhǔn)限值逐步趨嚴(yán)，這要求企業(yè)必須采用更先進(jìn)的脫硫、脫硝和除塵等治理工藝和技術(shù)。雖然污染物排放濃度顯著降低，但污染源排放煙氣環(huán)境條件卻變得更為惡劣。例如，采用濕法脫硫治理工藝后，煙氣濕度明顯上升，溫度下降，腐蝕性增強(qiáng)，這就導(dǎo)致在線監(jiān)測設(shè)備在低溫、高濕和強(qiáng)腐蝕性條件下進(jìn)行連續(xù)自動監(jiān)測，使其不能長期穩(wěn)定可靠運行，故障率上升，有效數(shù)據(jù)率下降?；诖?，只有加大現(xiàn)場運維中的質(zhì)量保證與控制，才能有效控制各個環(huán)節(jié)，保證在線監(jiān)測設(shè)備能夠提供真實、準(zhǔn)確、有效的數(shù)據(jù)，始終處于受控狀態(tài)。

1 固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（在線監(jiān)測設(shè)備）的基本組成

在線監(jiān)測設(shè)備一般由顆粒物測量、氣態(tài)污染物測量、煙氣輔助參數(shù)測量和數(shù)據(jù)采集與處理等單元組成，能夠?qū)崟r準(zhǔn)確地測量煙氣中的顆粒物濃度，二氧化硫、氮氧化物等氣態(tài)污染物濃度，溫度、壓力、流速、濕度、氧氣等煙氣輔助參數(shù)，通過測量計算出煙氣中污染物的排放速率和排放總量，并顯示和記錄各種數(shù)據(jù)和參數(shù)，生成相關(guān)圖文表格，以數(shù)據(jù)、圖文等方式傳輸至生態(tài)環(huán)境管理部門[1]。

2 在線監(jiān)測設(shè)備現(xiàn)場安裝條件的質(zhì)量保證與控制要求

設(shè)備安裝位置是否符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，是保證測量結(jié)果準(zhǔn)確性的最基礎(chǔ)、最重要的保證條件。安裝點位必須要有代表性，保證位于固定污染源治理設(shè)備的下游，確保采樣斷面滿足前4 后2 的技術(shù)要求[1]，并且是穩(wěn)定的層流；當(dāng)無法找到滿足安裝采樣要求的直管段時，盡可能選擇在煙氣和顆粒物分布相對均勻穩(wěn)定的斷面，保證不產(chǎn)生紊流；流速是一個很重要的參數(shù)，直接決定了污染物排放速率的準(zhǔn)確性，煙氣流速決定測量方法，如果流速儀選擇不當(dāng)會產(chǎn)生較大測量誤差，S 型皮托管法應(yīng)安裝在煙道內(nèi)流速大于5 m/s 的位置[1]，如流速較低可選擇超聲波流速儀；監(jiān)測點位的設(shè)備要保證不受光線和電磁輻射的明顯影響，煙道的振動越小越好，還應(yīng)盡量避開煙氣中霧滴的干擾；在互不影響測量的前提下，參比方法采樣孔應(yīng)盡可能靠近在線監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測斷面[1]，便于準(zhǔn)確開展比對監(jiān)測。只有安裝位置符合技術(shù)規(guī)范，才能為以后的穩(wěn)定運行創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。

3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的質(zhì)量保證與控制要求

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的質(zhì)量是影響測量結(jié)果的重要條件。校準(zhǔn)、檢驗在線監(jiān)測設(shè)備的標(biāo)氣必須由國家計量行政部門批準(zhǔn)的國家一級或二級標(biāo)準(zhǔn)氣體，能溯源到國家級標(biāo)準(zhǔn)氣體，并載明標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度值、生產(chǎn)廠商、有效期、不確定度等信息，且要有出廠合格證。零點標(biāo)準(zhǔn)氣體通常為含二氧化硫、氮氧化物濃度均小于0.1 μmol/mol 的氣體，含有其他氣體的濃度不得干擾儀器的讀數(shù)；量程標(biāo)準(zhǔn)氣體是濃度為滿量程（80%～100%）范圍內(nèi)的氣體，其不確定度不超過±2.0%[1]，并在有效使用期內(nèi)使用。

4日常運維的質(zhì)量保證與控制要求

4.1日常巡檢維護(hù)的質(zhì)量保證與控制要求

在線監(jiān)測設(shè)備長期連續(xù)運行中會產(chǎn)生一定的偏差，在偏差未達(dá)到有關(guān)技術(shù)規(guī)范允許的誤差范圍之前，根據(jù)在線監(jiān)測設(shè)備不同模塊、組件、部件的運行維護(hù)保養(yǎng)周期要求，對其進(jìn)行一次有效的標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)、維護(hù)、保養(yǎng)，提前消除可能存在的誤差，使誤差始終在技術(shù)規(guī)范允許的范圍之內(nèi)。運營公司對設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)、維修、更換部件等活動，都要填寫記錄，留存照片、電子文件等，記錄要完整、清晰、準(zhǔn)確，以備檢查和溯源。生態(tài)環(huán)境檢查人員按照有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，對在線監(jiān)測設(shè)備的運行情況進(jìn)行現(xiàn)場檢查，查閱有關(guān)記錄資料時，對發(fā)現(xiàn)的不符合技術(shù)規(guī)范要求的行為，按照輕重程度出具限期整改、警告、處罰等決定意見。對不按照技術(shù)規(guī)范運維保養(yǎng)，造成設(shè)備故障率高、管理混亂、問題多的點位，必須加大現(xiàn)場執(zhí)法檢查的力度和頻次，必要時，環(huán)境檢查人員可以對在線監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場比對，發(fā)現(xiàn)問題及時處置，保證在線監(jiān)測設(shè)備正常運行。

4.2 校準(zhǔn)的質(zhì)量保證與控制要求

不同原理的儀器校準(zhǔn)方法和周期不同，應(yīng)依據(jù)技術(shù)規(guī)范、說明書、操作技術(shù)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)定進(jìn)行，校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)詳細(xì)記錄，確保能在數(shù)采儀中找到，以備查驗。對在線監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行零點和量程校準(zhǔn)、系統(tǒng)響應(yīng)時間和示值誤差測試，如不能滿足技術(shù)指標(biāo)，應(yīng)及時查找出原因，采取有效糾正措施，并縮短下一次校準(zhǔn)、維護(hù)的時間間隔。隨著脫硫技術(shù)的不斷進(jìn)步，二氧化硫濃度明顯下降，甚至降低到了零，但排放煙氣中的水分卻明顯上升，煙氣條件惡劣。實際操作中用二氧化硫做全量程校準(zhǔn)時容易出現(xiàn)較大偏差，這時應(yīng)重點檢查伴熱管線溫度是否過低，管內(nèi)是否結(jié)露形成水珠，或者是否有其他結(jié)晶物吸附二氧化硫，造成結(jié)果偏低。必要時，采用冷干法脫水的采樣系統(tǒng)，可考慮在冷凝器或者伴熱管中添加磷酸稀溶液，以抑制煙氣中二氧化硫被冷凝水或其他物質(zhì)吸收。

4.3 校驗的質(zhì)量保證與控制要求

通常情況下，只要經(jīng)過校驗合格的在線監(jiān)測設(shè)備，運行是正常的，符合技術(shù)規(guī)范規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，其數(shù)據(jù)是合法有效的。但是在實際運行過程中，有少數(shù)的運維人員工作責(zé)任心不強(qiáng)，當(dāng)在線監(jiān)測設(shè)備出現(xiàn)不明顯問題時，為了減少運維工作量，不按照技術(shù)規(guī)范規(guī)定的頻次和內(nèi)容要求，對在線監(jiān)測設(shè)備認(rèn)真維護(hù)保養(yǎng)，積極查找原因，甚至采取修改部分?jǐn)?shù)據(jù)的方式讓校驗數(shù)據(jù)看起來與在線監(jiān)測數(shù)據(jù)相匹配，誤差范圍也符合技術(shù)規(guī)范要求；也有的運維人員使用未經(jīng)校驗合格或超過有效使用期的設(shè)備，這些均會導(dǎo)致人工比對數(shù)據(jù)的可信度下降，掩蓋在線監(jiān)測設(shè)備運行中產(chǎn)生的問題，容易造成在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的失控，產(chǎn)生大量無效數(shù)據(jù)，不利于生態(tài)環(huán)境管理部門對污染源排放情況進(jìn)行監(jiān)管。為此，可以通過以下方法驗證在線監(jiān)測數(shù)據(jù)是否與實際生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)狀況、污染治理水平等相匹配，進(jìn)一步判斷、驗證在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、合理性。

4.3.1 驗證煙氣溫度準(zhǔn)確性的輔助方法

目前污染源煙氣溫度的測量多使用鉑熱電阻、銅熱電阻法等，如PT-100 鉑熱電阻，它的阻值會隨著溫度的變化而變化，溫度與阻值有一一對應(yīng)關(guān)系。在現(xiàn)場很容易測量鉑熱電阻的阻值，通過查閱PT-100 鉑電阻的溫度與阻值之間的對應(yīng)關(guān)系，或者阻值與溫度之間的計算公式[2]，計算出煙氣的理論溫度，再與在線監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測的溫度值比對，進(jìn)一步驗證在線監(jiān)測設(shè)備測量的溫度，如果兩者溫度值接近，說明在線監(jiān)測設(shè)備測量的溫度是準(zhǔn)確的，否則可以判斷測量溫度是不準(zhǔn)確的，要及時查找原因。

4.3.2 驗證煙氣濕度準(zhǔn)確性的輔助方法

煙氣濕度影響污染物排放的濃度和總量，實際運行中容易出現(xiàn)偏差，且平常的關(guān)注度不高，需要重點關(guān)注、判斷。不同行業(yè)污染源煙氣中的濕度變化非常大，通常從百分之幾到百分之幾十不等，這主要與企業(yè)的生產(chǎn)工藝及污染治理方法有關(guān)。如果以含氫氣體為燃料，沒有配備末端脫硫脫硝等治理設(shè)備的直排加熱類爐，其煙氣濕度的大小主要與燃料氣的含氫量有關(guān)。結(jié)合煙氣中剩余氧含量，適當(dāng)考慮空氣的濕度，就可以計算出煙氣中濕度的大概范圍。此類煙氣中的含濕量較大，最大能達(dá)到百分之幾十；如果生產(chǎn)過程只是簡單的物理過程，如粉碎，此時濕度是空氣濕度加物料中水分蒸發(fā)增加的濕度之和，濕度通常只有幾個百分點；如果排放的煙氣帶有濕法污染治理工藝，如濕法脫硫，由于氣液充分接觸，吸收液中的水分蒸發(fā)大，此時煙氣的濕度一般認(rèn)為是飽和的，大小與濕法處理之前煙氣中水分含量無關(guān)，只與排放煙氣的溫度有關(guān)，即該溫度下煙氣的飽和蒸氣壓，如煙氣溫度為40 ℃，其濕度約為7%，煙氣溫度為50 ℃，其濕度約為12%，煙氣溫度為60 ℃，其濕度約為20%[3]。在線監(jiān)測設(shè)備測得濕度的大小可以依據(jù)以上幾種情況驗證，如果實際測量數(shù)據(jù)偏離較大，說明濕度測量結(jié)果有誤差，濕度在線監(jiān)測分析儀存在問題。

4.3.3 驗證煙氣二氧化硫濃度準(zhǔn)確性的輔助方法

二氧化硫的濃度是否準(zhǔn)確，要結(jié)合原料燃料的含硫量、生產(chǎn)工藝、脫硫設(shè)備、脫硫方法、脫硫劑種類、運行狀況，根據(jù)污染源廢氣的排放量、單位時間脫硫劑的消耗量、初始煙氣中二氧化硫濃度等已知條件，結(jié)合平時的脫硫效率，計算出煙氣中二氧化硫的實際排放濃度，再輔以長期的經(jīng)驗積累與在線監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比判斷。若在線監(jiān)測設(shè)備出現(xiàn)二氧化硫濃度值長期為零、恒值、異常高、異常低等情況，而生產(chǎn)狀況又沒有發(fā)生明顯的變化，且脫硫設(shè)施運行正常，可以判定在線監(jiān)測設(shè)備測得的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，不符合邏輯關(guān)系，應(yīng)及時分析查找原因。另外，當(dāng)煙氣中的一氧化碳含量較高時，可能會干擾非分散紅外法測定二氧化硫，造成數(shù)據(jù)偏高，這也需要引起足夠的重視。

4.3.4 驗證煙氣氮氧化物濃度準(zhǔn)確性的輔助方法

氮氧化物的濃度是否準(zhǔn)確，也要結(jié)合生產(chǎn)工藝、脫硝方法、脫硝劑種類、運行狀況，根據(jù)廢氣排放量、脫硝劑的消耗量、初始煙氣氮氧化物含量等條件，計算出煙氣中氮氧化物的排放濃度，并與在線監(jiān)測數(shù)據(jù)對比判斷。若在線監(jiān)測設(shè)備測得氮氧化物濃度長期為恒值、異常高、異常低、波動大、零等，而生產(chǎn)狀況沒有發(fā)生明顯的變化，脫硝設(shè)施運行正常，說明在線監(jiān)測設(shè)備測得的數(shù)據(jù)是不準(zhǔn)確的。

4.3.5 驗證煙氣顆粒物濃度準(zhǔn)確性的輔助方法

顆粒物濃度是否準(zhǔn)確，要結(jié)合生產(chǎn)工藝、除塵方法及種類、運行狀況等條件判斷，若顆粒物濃度長期為零、異常偏低，則一定是在線監(jiān)測設(shè)備出現(xiàn)問題，測量不準(zhǔn)確，這種情況在實際運行中經(jīng)常出現(xiàn)；若顆粒物突然異常升高又恢復(fù)正常、超常規(guī)升高、異常波動、滿量程顯示等，而生產(chǎn)狀況又沒有發(fā)生較大變化，也說明顆粒物在線分析儀出現(xiàn)問題，應(yīng)及時查找、分析原因，不要只從生產(chǎn)上找原因。

4.3.6 驗證煙氣氧氣濃度準(zhǔn)確性的輔助方法

氧氣是顯示生產(chǎn)狀態(tài)并進(jìn)行排放標(biāo)準(zhǔn)折算的重要指標(biāo)。如果數(shù)值恒定不變，可能是安裝位置不對，煙氣未通過氧分析儀，或者氧分析儀損壞，需要調(diào)整安裝位置或者維修；如果氧分析儀顯示值偏高，明顯偏離基準(zhǔn)氧含量，與生產(chǎn)狀況不匹配，可能是采樣管道漏氣或氧氣在線分析儀出現(xiàn)故障。

4.3.7 驗證煙氣流速準(zhǔn)確性的輔助方法

流速數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，完全可以通過產(chǎn)品產(chǎn)量、生產(chǎn)負(fù)荷、排氣筒直徑、排煙溫度、排煙濕度、排煙壓力等條件計算出來，并與在線監(jiān)測數(shù)據(jù)比對，只要生產(chǎn)平穩(wěn)，煙氣流速會在這一計算值附近波動。S 型皮托管法適用于煙氣流速大于5 m/s 的點位，超聲波流速儀適用于流速更低的點位，什么樣的流速選擇什么樣的測量方法，否則會產(chǎn)生較大誤差。若流速為零或接近零，說明流速儀出現(xiàn)故障或管路堵塞，或者流速儀的選擇不當(dāng)；若流速劇烈波動，說明測量點位選擇不當(dāng)，可能存在明顯湍流，不符合技術(shù)規(guī)范規(guī)定的監(jiān)測點位要求；流速異常，靜壓值長時間不變或滿量程顯示，可能是靜壓管路積水堵塞。

5 第三方比對監(jiān)測的質(zhì)量保證與控制要求

第三方比對監(jiān)測是企業(yè)委托有資質(zhì)的社會檢測機(jī)構(gòu)，采用國家或行業(yè)發(fā)布的現(xiàn)行有效的標(biāo)準(zhǔn)分析方法，運用手工監(jiān)測方法與在線監(jiān)測設(shè)備同步監(jiān)測，用手工監(jiān)測結(jié)果作為抽查、驗證在線監(jiān)測設(shè)備準(zhǔn)確度的依據(jù)，其使用的手工監(jiān)測儀器性能指標(biāo)符合要求并在檢定或校準(zhǔn)合格有效期內(nèi)[4]。儀器在測量前要進(jìn)行流量和氣密性等運行檢查，保證采樣器功能正常。顆粒物采樣器應(yīng)具有等速跟蹤功能，手工監(jiān)測方法和在線監(jiān)測設(shè)備必須采集同點位、同時段、同狀態(tài)的煙氣。對顆粒物、二氧化硫、氮氧化物及輔助參數(shù)的準(zhǔn)確度進(jìn)行測試時，其比對組數(shù)、時長、采氣量等均應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求，否則數(shù)據(jù)無效。

第三方比對檢測是檢驗在線監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確可靠的最有效證明，當(dāng)發(fā)現(xiàn)在線監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測污染因子和輔助參數(shù)超出技術(shù)規(guī)范要求的誤差范圍時，運維人員和企業(yè)管理人員應(yīng)當(dāng)仔細(xì)查找在線監(jiān)測設(shè)備產(chǎn)生誤差的原因，并對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行校正，如顆粒物的相關(guān)系數(shù)、氣態(tài)污染物的準(zhǔn)確度、流速的速度場系數(shù)等，始終保證在線監(jiān)測設(shè)備測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠、受控。

6 結(jié)語

通過安裝、維護(hù)、保養(yǎng)、校準(zhǔn)、校驗、比對等全過程全面的質(zhì)量保證與控制管理，就能及時發(fā)現(xiàn)在線監(jiān)測設(shè)備運行中產(chǎn)生的偏差、錯誤，減少故障，并有針對性地采取有效措施加以消除，這樣在線監(jiān)測設(shè)備就可以長期穩(wěn)定運行，確保技術(shù)指標(biāo)符合固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范。在線監(jiān)測設(shè)備的故障率會明顯下降，數(shù)據(jù)的有效性會顯著上升，確保生態(tài)環(huán)境管理部門接收的污染源數(shù)據(jù)是有效受控的，這樣政府才能真正掌握企業(yè)污染物排放濃度和排放總量，逐步減少區(qū)域污染物總量，有效配置污染物總量控制指標(biāo)，為經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展及環(huán)境空氣質(zhì)量的不斷改善創(chuàng)造條件，為綠色低碳生活做出貢獻(xiàn)。