固定污染源廢氣在線比對監測常見問題探討

夏志雄 王儉 林毅 趙晶

摘要：固定污染源廢氣在線比對監測是反映在線監測設備數據準確性的主要手段之一。根據現行有效技術規范，分析了固定污染源廢氣在線比對監測工作中的參比方法選擇、監測點位選取、儀器設備維護、比對參數設置和現場干擾消除等環節常見的問題，并有針對性提出了相應的解決方法和思路，為提高在線比對監測數據的準確性、有效性和一致性提供參考。

關鍵詞：污染源廢氣;CEMS系統;比對監測;一致性

Abstract：The comparison monitoring of stationary sources waste gas is one of the main means to reflect the data accuracy of continuous emission monitoring system（CEMS）.Common problems during work，such as reference method， monitoring points，instruments and equipment， parameter setting， as well as interference elimination were discussed according to the effective technical specifications.The countermeasures and suggestions were put forward to improve the accuracy，effectiveness and consistency of the comparison monitoring data.

Key words：Waste gas of pollution source;CEMS;Comparison monitoring;Consistency

固定污染源煙氣排放連續監測系統是指連續監測固定污染源顆粒物和（或）氣態污染物排放濃度和排放量所需要的全部設備，簡稱CEMS [1]，其產生的數據是計算排污企業主要污染物排放量和確定達標排放的重要依據[2]。固定污染源煙氣比對監測是在企業正常生產條件下用參比方法與自動監測法進行同步采樣分析[3]，并對監測結果進行比較，是保證在線監測數據準確性的重要環節和有效措施之一[4，5]。中共中央辦公廳、國務院辦公廳于2017年印發《關于深化環境監測改革提高環境監測數據質量的意見》，對于污染源自動監測，特別強調要求重點排污單位自行開展污染源自動監測的手工比對監測，確保監測數據完整有效。

《固定污染源煙氣排放連續監測技術規范》（ HJ/T 75）和《固定污染源煙氣排放連續監測系統技術要求及檢測方法》（ HJ/T 76） 兩個標準首次發布于2001年，2007年第一次修訂，2017年第二次修訂。其中（ HJ 75） 主要規定了固定污染源廢氣在線監測系統的性能、安裝、調試、驗收運行等要求，（ HJ 76） 規定了固定污染源廢氣在線監測系統的技術要求、檢測項目和檢測方法。固定污染源煙氣比對監測項目包含氣態污染物（SO2、NOx）實測干基濃度、顆粒物實測干基濃度、煙氣流速、濕度、煙氣溫度和氧含量等。固定污染源廢氣在線比對監測涉及環節多，影響因素廣，如何確保環境監測數據全面、準確、客觀、真實顯得尤為重要，本文根據現行的國家標準及技術規范分析了污染源廢氣比對監測存在的典型問題，并有針對性提出解決對策，旨在提高比對監測數據的準確性、有效性和一致性，更好地為環境管理提供技術支撐。

1 固定污染源廢氣在線比對監測常見問題

1.1 參比方法選擇不合理

固定污染源煙氣排放連續監測技術規范《HJ 75—2017》沒有規定顆粒物和氣態污染物的比對監測方法，只規定了參比測量方法應采用國家或行業發布的標準分析方法，但煙氣的成分比較復雜，對不同監測方法的影響因素也不一樣，在比對監測過程中就可能導致參比方法選擇不合理。如SO2的測定方法有《固定污染源廢氣 二氧化硫的測定 非分散紅外吸收法》（HJ 629-2011）、《固定污染源廢氣 二氧化硫的測定 定電位電解法》（HJ 57-2017）等，煙氣中一氧化碳對定電位法干擾影響較大;顆粒物的測定法有《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法》（GB/T 16157-1996）及其修改單、《固定污染源廢氣 低濃度顆粒物的測定 重量法》（HJ 836-2017），不同方法對顆粒物濃度的適用范圍不一樣，用不同參比方法測量煙氣中相同污染物時結果往往會有差異。

1.2 監測點位設置不規范

《固定污染源煙氣排放連續監測技術規范》（HJ 75-2017）中對在煙氣CEMS監測斷面和參比監測斷面進行了規定，煙氣 CEMS 監測斷面下游應預留參比方法采樣孔，以供參比方法測試使用，在互不影響測量的前提下，應盡可能靠近。但在實際監測工作中，部分在線設備安裝位置不規范，或參比監測位置和在線監測探頭安裝的位置不一致，此外，由于歷史原因，企業廢氣監測孔安裝不規范。監測點位設置不規范主要影響流速和顆粒物等對斷面位置有較高要求的因子。

1.3 儀器設備維護不到位

在線儀器維護不到位，對在線數據的準確率造成很大影響。如部分在線設備運營者在使用標氣對在線設備進行校準時，使用的流量與正常測量時使用的流量不一致，將會導致測試結果與真實值出現偏差;部分在線設備的顆粒物探頭清洗不及時，對顆粒物超低排放監測精度有很大的影響。參比監測儀器維護不到位，對參比監測數據的準確率和在線監測數據的一致性造成很大影響。如冷凝器、伴熱管未正常運行，不能消除水蒸氣對監測項目的干擾;傳感器未按規范進行零點校準和量程校準等，均會對監測結果的準確性產生影響。

1.4 比對參數設置不一致

固定污染源煙氣比對監測要保證在線設備與參比設備監測的一致性，對于監測結果才有可比性。在實際監測過程中，在線監測設備系統時間與數采儀、采樣儀器設備不一致;CEMS參數與上傳平臺參數設置不一致或與實際不符;煙道、煙囪尺寸（截面積）、煙氣含濕量、標準曲線參數和速度場系數、皮托管系數、NO和NO2、NOX之間的換算系數不一致都將影響比對結果。在線監測系統測量的結果中有濕基值、干基值和折算值，個別在線監測儀器以濕基值作為實測值上傳，其數值會比實測干基值偏小，而參比監測的結果為實測的干基值，這就有可能導致最終監測結果比對不合格。此外，企業工況不穩定會導致監測結果波動，而在線設備和手工監測儀器的響應時間不同，會導致瞬時值的監測結果比對不一致。

1.5 現場監測干擾未排除

1.5.1 煙氣濕度的影響

高濕煙氣會對顆粒物和氣態污染物監測產生影響，參比設備采集顆粒物時，高濕煙氣會造成玻璃纖維濾筒潮濕，增大采樣系統阻力，阻力增加到一定程度可能出現顆粒物不能在等速情況下進行采集，參比設備負荷過高采樣過程中斷，濾筒承壓破裂濕爛無法正常取出等問題。另外，在SO2測試過程中，煙氣從溫度相對高的煙道中抽出，在常溫或低溫環境下水蒸氣凝結成水，SO2溶于水中形成不易揮發的硫酸從煙氣中分離出去，造成測試數據普遍偏低。

1.5.2 高負壓的影響

煙氣在管道內的流動是由爐膛、除塵器、脫硫脫硝設施、鼓風引風、管道組成的運行系統，高負壓不僅僅是由于測試點位區域煙氣流速過快造成，其流體力學參數由多項因素形成，高負壓對于煙氣的比對有直接影響。如定電位電解法測試煙氣中SO2、NOx等成分的濃度會受到流過傳感器煙氣流量大小的影響，而負壓大小會直接影響吸入傳感器煙氣流速的大小，從而影響濃度測定的大小。

1.5.3 監測孔密封不好

監測探頭應盡量安裝在微負壓的斷面，如果監測孔密封不好，或者管道出現漏氣現象，就會導致空氣通過監測孔進入煙道，最終影響氧含量的測試結果，使測量值較真實值偏大。

2 固定污染源廢氣在線比對監測主要對策

2.1 合理選擇參比方法

在選擇參比方法時，要充分考慮待測煙氣成分，以及方法的適用范圍和主要干擾物質，合理選擇監測方法，常見在線監測和參比監測方法見表1。

固定污染源廢氣中SO2的參比測定方法有定電位電解法、非分散紅外吸收法等。用定電位電解法測試SO2時，煙氣中氨、硫化氫、氯化氫、氟化氫、二氧化氮對測定會產生一定干擾，可采用磷酸吸收、乙酸鉛棉吸附、氣體過濾器濾除等措施減小干擾;而CO干擾顯著，在使用此法測定SO2時須同時測定CO。當CO濃度超過50 μmol/mol時，SO2測定儀還需開展CO干擾試驗（在干擾試驗確定的二氧化硫濃度最高值和一氧化碳濃度最高值范圍內，可用定電位電解法測定SO2）。而使用非分散紅外吸收法測試SO2相對于定電位電解法干擾因素較少，特別是在室溫下，樣品含水量或水蒸氣低于飽和濕度時對測定結果無干擾，但更高的含水量或水蒸氣對測定結果有負干擾，可采用除濕裝置進行前處理。有條件下優先選擇非分散紅外吸收法，如使用定電位電解法時，在做好CO干擾試驗的前提下，還應加裝前處理裝置消除干擾。

2.2 規范設置監測點位

排氣筒應設置便于采樣、監測的采樣口，采樣口的設置應符合《污染源監測技術規范》要求。正確設置CEMS系統安裝位置與參比監測位置。CEMS系統測定位置應避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位，設置在距彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于4倍直徑，和距上述部件上游方向不小于2倍直徑處。當安裝位置不能滿足要求時，應選擇氣流穩定的斷面，但安裝位置前直管段的長度必須大于安裝位置后管段的長度。參比監測位置在CEMS系統監測斷面下游方向，顆粒物、氣態污染物參比方法采樣位置按照GB/T 16157和HJ/T 397等要求設置。氣態污染物參比方法采樣位置與CEMS系統測定位置靠近但不干擾CEMS系統正常取樣，不能從CEMS系統排氣裝置處直接采樣監測。

2.3 定期維護監測設備

環境監管部門加大對在線監測儀器運維的巡查力度，針對日常巡檢記錄、儀器校準記錄、標準氣體有效期等進行檢查。重點查看校準時使用的流量與實際測量時的流量一致性;CEMS系統顆粒物探頭是否定期清洗等，確保在線設備正常運行。環境監測部門加強參比監測儀器的維護，二氧化硫、氮氧化物比對結果的準確與否與多項條件有關，除應經常標定，或檢測器發生故障，需更換檢測器外，還應定期維護保證冷凝器、伴熱管的正常運行。

2.4 核對各項參數設置

2.4.1 核對監測時間一致性

比對監測現場要核準煙塵采樣器、煙氣分析儀、CEMS系統、數采儀等相關儀器設備的顯示時間并與上傳平臺端保持一致。

2.4.2 核對參數設置一致性

現場核實煙道、煙囪尺寸（截面積）尺寸、NO和NO2、NOX之間的換算系數，并與上傳平臺端比較是否一致。根據《污染源自動監測設備比對監測技術規定（試行）》（總站統字〔2010〕192號）規定，實際比對監測項目為各污染物的實測干基濃度，調整上傳和面板顯示的實測值，以干基值作為實測值上傳。進入CEMS設置系統，檢查煙氣含濕量設置是否符合現場實際情況;核實CEMS的調試報告或驗收報告中的標準曲線參數和速度場系數與CEMS管理系統參數設置是否一致;核實檢定證書或校準證書中的皮托管系數和K值與CEMS管理系統參數設置是否一致。

2.4.3 核實企業工況穩定性

比對監測時段保證工況相對穩定，穩定生產設備工況，同時環保處理設施穩定運行，盡可能不出現較大波動，手工和自動同步采樣，確保監測數據的代表性。

2.5 消除現場監測干擾

2.5.1 高濕度煙氣的處理

在高濕度煙氣條件下測量易溶于水的氣態污染物，一般采取制冷脫水或高溫加熱這兩種方式對煙氣進行預處理。我國現有監測方法HJ 57-2017和HJ 836-2017，采用高溫加熱法對測量前的煙氣進行處理，要求用具有加熱功能的采樣管進行采樣，此種取樣管在現場比對中效果比較理想，不足之處在于取樣管的重量和體積要相應增加。如測定SO2的采樣管，要求采樣管加熱及保溫溫度在120～160℃ 可設、可調;測定顆粒物的采樣管，要開啟采樣管上采樣頭固定裝置的加熱功能，溫度不超過110 ℃，保證濾筒的相對干燥。

2.5.2 高負壓的干擾處理

為了減少高負壓煙道對比對的影響，可利用煙塵采樣系統的大泵來克服煙道的負壓阻力，在氣體的通道中設計一種多通路裝置，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入裝置中的氣體。各儀器間連接時不能漏氣，連接管路不宜過長。

2.5.3 重視監測孔密封性

排查監測孔和管路是否出現漏氣，煙氣參數測定時，煙囪、煙道采樣口一定要用棉紗等堵死，采樣槍盡可能接近煙道中心。

3 結語

固定污染源廢氣在線比對監測需要環境管理部門、企業和運維公司、監測部門相互配合才能完成，是在線監測設備驗收的必經環節，也是反映在線監測設備是否正常運行的主要手段，其監測數據的準確性和一致性直接影響著環境管理的決策。因此，在監測過程中，加強監測工作的全過程質量控制，提高數據準確性，才能保證在線監測數據真實反映污染源排放狀況，為企業的排污申報核定、排污總量控制、企業達標排放等環境管理環節提供科學依據。

參考文獻

[1]HJ 75-2017，固定污染源煙氣（SO2、NOX、顆粒物）排放連續監測技術規范[S].北京：中國環境出版社，2017.

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[5]岳菲菲，方燕.影響煙氣CEMS比對監測準確性因素分析[J].資源節約與環保，2016（02）：117.

收稿日期：2020-06-29

基金項目：成渝地區大氣重污染形成過程與時空分布研究（2018YFC0214001）

作者簡介：夏志雄（1969-），男，本科，研究方向為環境監測。