VOC在線監測系統的技術原理與運維

蔣炎炎 戈超 馮漢隊 阮計連 陳海燕

摘要：隨著我國工業的迅猛發展，環境污染問題日益突出，甚至釀成環境污染事件。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。《污染源自動監控設施運行管理辦法》、《江蘇省污染源在線監控系統運行維護實施方案》、《江蘇省污染源在線監控系統運行管理實施細則》等國家、省、市環保局的相關標準、文件陸續出臺，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在線監測系統應運而生，其具有實時檢測、實時上傳數據、多平臺數據傳輸和自動校準等特點，給環保監測和設備運維都提供了便利條件。

關鍵詞：VOC氣體;在線監測;自動校準;運行維護

“十二五”期間，國家重點建設環境監測網絡，主要為空氣環境監測、污染源監測及水質監測，并發展成為我國環境監測的基本體系。“十三五”規劃建議中更是明確“以提高環境質量為核心”，環境質量的改善則依賴于于現有治理設施和監測設施的改進。以監測設施的改進為例，則是由傳統的現場取樣監測轉變為24小時在線實時監測，不給偷排留有任何的監測死角。VOC在線監測系統采用先進的全程伴熱預處理+ 在線色譜技術+ 火焰離子檢測法（FID），主要應用于對各種工業污染源排放有機物的實時監測，性能穩定可靠，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，對VOCS的濃度和排放率進行連續、實時地跟蹤監控，并將所有的監測參數傳輸至工控機軟件和用戶DCS系統，可通過數采儀與環保部門的數據系統通訊。

一、VOC在線監測系統的技術原理

VOC是沸點低于250℃的揮發性有機化合物，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，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。

如圖一所示，VOC在線監測系統由采樣單元、溫壓流檢測單元、測量單元、數據處理單元和數據傳輸單元。

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、煙囪內外壓力差和氣體流速，并將上述參數通過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生的高溫環境中電離，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，通過不同的氣態色譜柱將各組分分離，氣態色譜柱內壁上涂有固定相，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間進入FID中以得到各組分的濃度.

VOC在線監測系統一般可測量甲烷、非甲烷總烴、苯、甲苯和二甲苯等組分。數據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據，通過RS232接口傳遞到測量主機的屏幕上，同時對歷史數據進行整理，得出日、月、年的數據平均值;數據傳輸模塊則通過數采儀或DTU模塊，將數據遠程傳輸到網頁端、手機端或環保局制定的服務器。上述流程完成了VOC氣體在線監測、在線傳輸的全過程，極大方便了管理部門的數據采集和監管，同時也加速了噴涂、化工、橡膠等行業環保設施更新的步伐。

二、VOC在線監測系統的運維

VOC在線測系統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，以確保系統的正常有效運行，并確保有足夠的有效監測數據上傳至環保行政管理部門。

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，建立運行維護技術檔案。

周、月、季度、年度維護保養計劃如下所示。周維護：

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

（2）???? 檢查煙氣采樣器加熱體溫度是否與設置溫度一致;

（3）???? 檢查電伴熱管線溫度是否與設置溫度一致;

（4）???? 檢查加熱閥箱溫度是否與設置溫度一致;

（5）???? 檢查溫壓流濕檢測器測量值是否符合現場工況;

（6）???? 檢查檢測數據更新時間是否正常;

（7）???? 檢查系統主機與中心平臺連接、數據傳輸是否正常;

（8）???? 檢查通用過濾器粉塵濾芯是否變色，變質;

（9）???? 檢查氣體分析儀檢測器是否處于著火狀態;

（10）?? 檢查氫氣發生器堿液液位，低于液位下限及時補水;

（11）?? 檢查氫氣發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是否符合現場工況;

（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）?? 檢查氮氣瓶瓶內壓力表讀數，制定更換計劃;

（15）?? 檢查數采儀監測數值與主機監測數值是否一致。季度維護重點：

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

（3）???? 檢查設備正常運行中，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、結語

由于VOC在線監測系統原理復雜，設備精密，對設備的運維提出了較高的要求，必須要有一支專業的隊伍來管理和維護。通過在線監測系統，可以實現受監管企業廢氣治理設施擅自停運與低負荷運行、廢氣治理設施低效運行、生產過程中廢氣無組織排放等現象的實時監測、預警、分析與管理，同時結合生產現場的實時視頻監控系統，可以對上述環保違法行為視頻錄像取證，真正實現監管無死角，讓監管有據可查，杜絕一切環保違法行為，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VOC大數據監測系統[J].中國市場，2017（04）：126-127.

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