固定廢氣排放源監(jiān)測工作中常見的問題及其對策

 

一、主要問題

1

煙氣濕度對測試的影響

高濕煙氣給監(jiān)測工作帶來了2個(gè)方面的問題。就采塵方面，在一定的條件下，濕煙氣會(huì)造成玻璃纖維濾筒潮濕，從而使采樣系統(tǒng)阻力增大，阻力增加到一定程度可能出現(xiàn)煙塵不能在等速情況下進(jìn)行采集，采集儀器負(fù)荷過高采樣過程中斷，濾筒無法承受壓力破裂，采樣濾筒濕爛無法正常取出等一系列的問題。另一方面，SO2易溶于水，在SO2測試過程中，煙氣從溫度相對高的煙道中抽出，在常溫或低溫環(huán)境下水蒸氣凝結(jié)成水，SO2溶于水中形成不易揮發(fā)的硫酸從煙氣中分離出去，因此測試的數(shù)據(jù)普遍偏低。 

 

2

高負(fù)壓對測試的影響

鍋爐煙氣在管道內(nèi)的流動(dòng)是由鍋爐爐膛、除塵器、鼓風(fēng)引風(fēng)、管道組成的系統(tǒng)運(yùn)行，是在一定的外在動(dòng)力下流動(dòng)，流體力學(xué)參數(shù)由多項(xiàng)因素形成，因此高負(fù)壓不單單是由于測試點(diǎn)位區(qū)域煙氣流速過快造成。

高負(fù)壓對于煙塵測試沒有直接的影響，但對于煙氣的測試有直接的影響。如定電位電解法測試煙氣中SO2、NOx等成分的濃度會(huì)受到流過傳感器的煙氣流量的大小的影響，而負(fù)壓大小會(huì)直接影響吸入傳感器的煙氣流速的大小，從而影響濃度測定的大小。 

 

3

煙塵顆粒帶電對測試的影響

靜電除塵器是工業(yè)污染源普遍采用的除塵設(shè)備之一。靜電除塵的原理是使內(nèi)部顆粒帶上高壓靜電，通過正負(fù)電極相吸的規(guī)律去除煙塵。但沒有去除的顆粒有可能帶有靜電，通過測量煙溫的信號(hào)線傳導(dǎo)到主機(jī)上并對電子器件放電，造成儀器工作不正常甚至損壞。

 

 

 

二、主要對策

1

高濕度煙氣的處理

在鍋窯爐監(jiān)測中，采樣槍是監(jiān)測環(huán)節(jié)的前端核心技術(shù)。通過改進(jìn)采樣槍內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作方式，克服高濕度氣體對固態(tài)及氣態(tài)污染物監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確性的影響。

為了解決在低溫高濕的環(huán)境下采集煙塵，首先采用剛玉濾筒代替玻璃纖維濾筒，實(shí)踐證明剛玉濾筒很好地解決了濾筒潮濕帶來的諸多問題，但剛玉濾筒前期殘留物處理困難，循環(huán)利用過程中會(huì)因?yàn)V筒堵塞而報(bào)廢，使用過程中濾筒和采樣槍經(jīng)常密封不好，價(jià)格又比較昂貴，這些都限制了剛玉濾筒的使用。

采用濾筒位置恒溫加熱的取樣管，將濾筒位置溫度恒定在120 ℃以上，保證了濾筒的相對干燥。此種取樣管在現(xiàn)場測試中效果比較理想，不足之處在于取樣管的重量和體積要相應(yīng)增加。 

在高濕度煙氣條件下測量易溶于水的氣態(tài)污染物，一般采取制冷脫水或高溫加熱這2種方式對煙氣進(jìn)行預(yù)處理，制冷脫水法由于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體制冷效率不高，致使水、氣分離速度慢和脫水不完全，水氣分離過程和殘留的水蒸氣都會(huì)帶走一部分氣態(tài)污染物，因此煙氣測量過程會(huì)給這樣污染物的測量帶來很大偏差，造成測量結(jié)果不準(zhǔn)確。高溫加熱法對測量前的煙氣進(jìn)行高溫處理，但這樣的方法要求導(dǎo)氣管有很好的保溫效果，這必然加大導(dǎo)氣管的體積和重量的加大，對于經(jīng)常進(jìn)行高空測試的環(huán)保行業(yè)來說，這樣的要求是無法實(shí)現(xiàn)的。因此，對傳統(tǒng)的以空氣作為介質(zhì)的制冷裝置進(jìn)行了改進(jìn)，以防凍液作為介質(zhì)進(jìn)行制冷，基于防凍液優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，當(dāng)高溫?zé)煔馔ㄈ胫糜诜纼鲆褐械臒煔夤苈窌r(shí)防凍液的溫度變化不大，從而大大提高了制冷效率，煙氣冷凝脫水完全，而且防凍液的冰點(diǎn)在-40 ℃以下，因此半導(dǎo)體制冷裝置將冷卻溫度設(shè)置在0 ℃左右時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生結(jié)冰現(xiàn)象。 

 

2

正壓、負(fù)壓的減小

為了減少高負(fù)壓煙道對測試的影響，一種方案是利用煙塵采樣系統(tǒng)的大泵來克服煙道的負(fù)壓阻力，在氣體的通道中設(shè)計(jì)一種多通路裝置，可使采塵泵連接到煙氣采樣槍上，再用煙氣采樣的小泵連接到多通路裝置上采集進(jìn)入裝置中的氣體。

 

3

氣體顆粒靜電的消除

一般儀器采用取樣管接地、抗靜電雷擊的電子防護(hù)器件等措施，但都不能很好地解決靜電對儀器的干擾問題。對此，在原有EMC設(shè)計(jì)工藝，綜合應(yīng)用光電隔離、瞬態(tài)干擾抑制、EMI濾波、屏蔽接地等綜合技術(shù)基礎(chǔ)上，對靜電的泄放途徑進(jìn)行了改變，傳統(tǒng)的泄放方法是將靜電導(dǎo)入電源，靜電的累積影響了電源的正常工作，致使儀器的電路板甚至CPU損壞而使儀器無法正常工作，經(jīng)過試驗(yàn)，將靜電導(dǎo)入儀器外殼，通過儀器內(nèi)大體積泵的金屬外殼以及儀器外殼接地的方式將靜電泄放，針對此方案已經(jīng)做了大量的試驗(yàn)，并取得了初步的成功；此外，采用取樣管與主機(jī)間的工業(yè)級(jí)ZigBee無線通信模式，該技術(shù)的應(yīng)用減少了主機(jī)和取樣管之間的連接，進(jìn)一步從根本上杜絕了煙道靜電對采樣儀器的影響。

 

 

 

三、結(jié)語

隨著廢氣治理方式的改進(jìn)和治理技術(shù)的進(jìn)步，引起了廢氣排放狀態(tài)的復(fù)雜變化。在廢氣治理過程中經(jīng)常出現(xiàn)排污系統(tǒng)高正（負(fù)）壓、高濕度，污染物濃度低等現(xiàn)象，從而造成監(jiān)測結(jié)果不準(zhǔn)確甚至與客觀值相反的問題。因此，建議企業(yè)綜合考慮氣體壓力、濕度、污染濃度的因素，選擇符合環(huán)境監(jiān)測要求在線監(jiān)測設(shè)備。

 

此外，儀器選擇要符合監(jiān)測工作的需要，除自身準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性能外，充分考慮廣泛的適用性，尤其對特殊環(huán)境的適應(yīng)。鍋（窯）爐和排放裝置經(jīng)常安裝在連續(xù)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中，不是一個(gè)獨(dú)立的單元，且經(jīng)常處在易燃易爆、強(qiáng)腐蝕的環(huán)境中，因此監(jiān)測儀器應(yīng)具備防爆、耐腐蝕等特點(diǎn)；對同一排放源所含的不同因子在監(jiān)測過程中應(yīng)做到同步監(jiān)測、量化體現(xiàn)，不應(yīng)該存在較大時(shí)間跨度，才符合監(jiān)測數(shù)據(jù)同一性的要求。

在實(shí)際的測試工作中發(fā)現(xiàn)，新建企業(yè)排污設(shè)施監(jiān)測點(diǎn)位不符合國家關(guān)于排污口規(guī)范化的要求，尤其存在于大型企業(yè)中；老企業(yè)和改擴(kuò)建單位由于工廠的占地面積所限，老設(shè)備的改造受限于原有格局的束縛，找不到相對平直管道的現(xiàn)象越來越多，煙氣在管道喘流、散射等不規(guī)則運(yùn)動(dòng)和煙氣在管道中不規(guī)則分布的情況下測試的現(xiàn)象普遍起來。這樣會(huì)造成測試的巨大誤差，即使采用加密測點(diǎn)和加密濾筒的方法，測試結(jié)果的準(zhǔn)確度還是變的難以把握。建議在新建的企業(yè)設(shè)計(jì)、安裝鍋爐、窯爐和排放裝置廢氣處理設(shè)備時(shí)，必須充分考慮運(yùn)營期環(huán)境管理的需要，排放管路安裝布設(shè)的時(shí)候，應(yīng)符合環(huán)境監(jiān)測的技術(shù)要求，并納入環(huán)保驗(yàn)收內(nèi)容。老企業(yè)在技術(shù)改造中要將排污設(shè)施規(guī)范化納入改造內(nèi)容中。

 

一、主要問題

1

煙氣濕度對測試的影響

高濕煙氣給監(jiān)測工作帶來了2個(gè)方面的問題。就采塵方面，在一定的條件下，濕煙氣會(huì)造成玻璃纖維濾筒潮濕，從而使采樣系統(tǒng)阻力增大，阻力增加到一定程度可能出現(xiàn)煙塵不能在等速情況下進(jìn)行采集，采集儀器負(fù)荷過高采樣過程中斷，濾筒無法承受壓力破裂，采樣濾筒濕爛無法正常取出等一系列的問題。另一方面，SO2易溶于水，在SO2測試過程中，煙氣從溫度相對高的煙道中抽出，在常溫或低溫環(huán)境下水蒸氣凝結(jié)成水，SO2溶于水中形成不易揮發(fā)的硫酸從煙氣中分離出去，因此測試的數(shù)據(jù)普遍偏低。 

 

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高負(fù)壓對測試的影響

鍋爐煙氣在管道內(nèi)的流動(dòng)是由鍋爐爐膛、除塵器、鼓風(fēng)引風(fēng)、管道組成的系統(tǒng)運(yùn)行，是在一定的外在動(dòng)力下流動(dòng)，流體力學(xué)參數(shù)由多項(xiàng)因素形成，因此高負(fù)壓不單單是由于測試點(diǎn)位區(qū)域煙氣流速過快造成。

高負(fù)壓對于煙塵測試沒有直接的影響，但對于煙氣的測試有直接的影響。如定電位電解法測試煙氣中SO2、NOx等成分的濃度會(huì)受到流過傳感器的煙氣流量的大小的影響，而負(fù)壓大小會(huì)直接影響吸入傳感器的煙氣流速的大小，從而影響濃度測定的大小。 

 

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煙塵顆粒帶電對測試的影響

靜電除塵器是工業(yè)污染源普遍采用的除塵設(shè)備之一。靜電除塵的原理是使內(nèi)部顆粒帶上高壓靜電，通過正負(fù)電極相吸的規(guī)律去除煙塵。但沒有去除的顆粒有可能帶有靜電，通過測量煙溫的信號(hào)線傳導(dǎo)到主機(jī)上并對電子器件放電，造成儀器工作不正常甚至損壞。

 

 

 

二、主要對策

1

高濕度煙氣的處理

在鍋窯爐監(jiān)測中，采樣槍是監(jiān)測環(huán)節(jié)的前端核心技術(shù)。通過改進(jìn)采樣槍內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作方式，克服高濕度氣體對固態(tài)及氣態(tài)污染物監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確性的影響。

為了解決在低溫高濕的環(huán)境下采集煙塵，首先采用剛玉濾筒代替玻璃纖維濾筒，實(shí)踐證明剛玉濾筒很好地解決了濾筒潮濕帶來的諸多問題，但剛玉濾筒前期殘留物處理困難，循環(huán)利用過程中會(huì)因?yàn)V筒堵塞而報(bào)廢，使用過程中濾筒和采樣槍經(jīng)常密封不好，價(jià)格又比較昂貴，這些都限制了剛玉濾筒的使用。

采用濾筒位置恒溫加熱的取樣管，將濾筒位置溫度恒定在120 ℃以上，保證了濾筒的相對干燥。此種取樣管在現(xiàn)場測試中效果比較理想，不足之處在于取樣管的重量和體積要相應(yīng)增加。 

在高濕度煙氣條件下測量易溶于水的氣態(tài)污染物，一般采取制冷脫水或高溫加熱這2種方式對煙氣進(jìn)行預(yù)處理，制冷脫水法由于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體制冷效率不高，致使水、氣分離速度慢和脫水不完全，水氣分離過程和殘留的水蒸氣都會(huì)帶走一部分氣態(tài)污染物，因此煙氣測量過程會(huì)給這樣污染物的測量帶來很大偏差，造成測量結(jié)果不準(zhǔn)確。高溫加熱法對測量前的煙氣進(jìn)行高溫處理，但這樣的方法要求導(dǎo)氣管有很好的保溫效果，這必然加大導(dǎo)氣管的體積和重量的加大，對于經(jīng)常進(jìn)行高空測試的環(huán)保行業(yè)來說，這樣的要求是無法實(shí)現(xiàn)的。因此，對傳統(tǒng)的以空氣作為介質(zhì)的制冷裝置進(jìn)行了改進(jìn)，以防凍液作為介質(zhì)進(jìn)行制冷，基于防凍液優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，當(dāng)高溫?zé)煔馔ㄈ胫糜诜纼鲆褐械臒煔夤苈窌r(shí)防凍液的溫度變化不大，從而大大提高了制冷效率，煙氣冷凝脫水完全，而且防凍液的冰點(diǎn)在-40 ℃以下，因此半導(dǎo)體制冷裝置將冷卻溫度設(shè)置在0 ℃左右時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生結(jié)冰現(xiàn)象。 

 

2

正壓、負(fù)壓的減小

為了減少高負(fù)壓煙道對測試的影響，一種方案是利用煙塵采樣系統(tǒng)的大泵來克服煙道的負(fù)壓阻力，在氣體的通道中設(shè)計(jì)一種多通路裝置，可使采塵泵連接到煙氣采樣槍上，再用煙氣采樣的小泵連接到多通路裝置上采集進(jìn)入裝置中的氣體。

 

3

氣體顆粒靜電的消除

一般儀器采用取樣管接地、抗靜電雷擊的電子防護(hù)器件等措施，但都不能很好地解決靜電對儀器的干擾問題。對此，在原有EMC設(shè)計(jì)工藝，綜合應(yīng)用光電隔離、瞬態(tài)干擾抑制、EMI濾波、屏蔽接地等綜合技術(shù)基礎(chǔ)上，對靜電的泄放途徑進(jìn)行了改變，傳統(tǒng)的泄放方法是將靜電導(dǎo)入電源，靜電的累積影響了電源的正常工作，致使儀器的電路板甚至CPU損壞而使儀器無法正常工作，經(jīng)過試驗(yàn)，將靜電導(dǎo)入儀器外殼，通過儀器內(nèi)大體積泵的金屬外殼以及儀器外殼接地的方式將靜電泄放，針對此方案已經(jīng)做了大量的試驗(yàn)，并取得了初步的成功；此外，采用取樣管與主機(jī)間的工業(yè)級(jí)ZigBee無線通信模式，該技術(shù)的應(yīng)用減少了主機(jī)和取樣管之間的連接，進(jìn)一步從根本上杜絕了煙道靜電對采樣儀器的影響。

 

 

 

三、結(jié)語

隨著廢氣治理方式的改進(jìn)和治理技術(shù)的進(jìn)步，引起了廢氣排放狀態(tài)的復(fù)雜變化。在廢氣治理過程中經(jīng)常出現(xiàn)排污系統(tǒng)高正（負(fù)）壓、高濕度，污染物濃度低等現(xiàn)象，從而造成監(jiān)測結(jié)果不準(zhǔn)確甚至與客觀值相反的問題。因此，建議企業(yè)綜合考慮氣體壓力、濕度、污染濃度的因素，選擇符合環(huán)境監(jiān)測要求在線監(jiān)測設(shè)備。

 

此外，儀器選擇要符合監(jiān)測工作的需要，除自身準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性能外，充分考慮廣泛的適用性，尤其對特殊環(huán)境的適應(yīng)。鍋（窯）爐和排放裝置經(jīng)常安裝在連續(xù)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中，不是一個(gè)獨(dú)立的單元，且經(jīng)常處在易燃易爆、強(qiáng)腐蝕的環(huán)境中，因此監(jiān)測儀器應(yīng)具備防爆、耐腐蝕等特點(diǎn)；對同一排放源所含的不同因子在監(jiān)測過程中應(yīng)做到同步監(jiān)測、量化體現(xiàn)，不應(yīng)該存在較大時(shí)間跨度，才符合監(jiān)測數(shù)據(jù)同一性的要求。

在實(shí)際的測試工作中發(fā)現(xiàn)，新建企業(yè)排污設(shè)施監(jiān)測點(diǎn)位不符合國家關(guān)于排污口規(guī)范化的要求，尤其存在于大型企業(yè)中；老企業(yè)和改擴(kuò)建單位由于工廠的占地面積所限，老設(shè)備的改造受限于原有格局的束縛，找不到相對平直管道的現(xiàn)象越來越多，煙氣在管道喘流、散射等不規(guī)則運(yùn)動(dòng)和煙氣在管道中不規(guī)則分布的情況下測試的現(xiàn)象普遍起來。這樣會(huì)造成測試的巨大誤差，即使采用加密測點(diǎn)和加密濾筒的方法，測試結(jié)果的準(zhǔn)確度還是變的難以把握。建議在新建的企業(yè)設(shè)計(jì)、安裝鍋爐、窯爐和排放裝置廢氣處理設(shè)備時(shí)，必須充分考慮運(yùn)營期環(huán)境管理的需要，排放管路安裝布設(shè)的時(shí)候，應(yīng)符合環(huán)境監(jiān)測的技術(shù)要求，并納入環(huán)保驗(yàn)收內(nèi)容。老企業(yè)在技術(shù)改造中要將排污設(shè)施規(guī)范化納入改造內(nèi)容中。

  環(huán)境監(jiān)測