關于煙氣VOC監測技術的應用分析

張偉 王勇

濟南魯驗環境檢測有限公司 山東濟南 250100

經濟的增長，不僅提高了人民的物質生活質量，還帶來了諸多污染物，極大影響到生態環境，而且還產生了生態污染事故。當前，人類感受到了生態污染給自身帶來的影響，由此越來越注重環保，需要相關單位加大環境監測力度。

1 國內外對于煙氣VOC 的探究現況

（1）概述。在《空氣污染物整體排放規范》（GB16297-1996）上確定污染源主要指排放空氣污染物的設備和排放空氣污染物的工程結構，像車間等。污染源根據排放形式差別能分成固定污染源與流動污染源。前者是指煙道、煙囪和排氣筒等位置不變，且排放可靠的源頭。固定污染源VOCs的源頭是各式各樣的工廠，而且其具有一定的特征，如具有多種污染物、排出強度很大、持續周期較長且具有很大濃度等，會極大影響到周邊環境。為全面掌握固定污染源的情況，對其實現線上監測，如此可以掌握其排放物是否合格，而且還可以準確掌握公司凈化設備的運轉情況及性能。此外，有關防范污染所采用的措施獲得了何種效果也能得到監測，進而更好評價與控制空氣質量。

（2）固定污染源測控因子。根據國標、美國CTM-028規范和國內各行各業規定監測需求，歸納的固定污染源測控因子有，常見的有機溶劑和各領域生產材料，總共78類物質，包含酯類、酮類、醇苯物質等等。其中，監測頻率最大的物質是苯、甲苯以及二甲苯。

（3）研究標準。當前，國家及地區都設置了相關的排放規定，對污染源排出限值提出了要求及限定，主要包含六個國標、五個地區標準、一個行業規范。標準著重監測的指標是苯物質、非甲烷總烴和少數揮發性有機物。

2 VOC 的主要來源

VOC來源包括室內與戶外，而戶外主要包括燃燒燃料和汽車排放物，室內的是燒煤與天然氣等形成的煙氣，以及建筑裝修、家具、電器等本身含污染成分，此外人體本身也會排出污染成分。污染物的來源途徑不同，按照其不同來源創建了工業園區的系統化監控體系，而且這種體系采用的形式是單位線上管理，并根據相關理念把責任落實到個人，通過專人來監管，而且建立相關的監控平臺，還利用諸多環保技術，再認真分析掌握污染源，并把握其他因素，進而更好檢測VOC[2]。而且，還要及時測算各大工廠、測量點，掌握監測的信息情況，且監測點的實際排放情況與本地的氣候環境展開分析了解，進而獲得該地區的實際排放情況。要全面監督VOCs的排出范圍，并預估污染物的實際分散情況，研究污染物的源頭，盡量線上監測VOCs，并建設出相關的平臺，如此可以隨時監測排出污染物的情況，進而減少環境污染，優化生態環境，如此以獲得的相關信息為依據制定節能降耗的方案，此外有助于科學把控污染成分。

3 煙氣VOC 測控方法

（1）VOC監測方法的類型。當前，VOC監測方法包括四類：傳感器法、色譜法、質譜法以及光譜法。①傳感器法：常用傳感設備為PID、FID；FID傳感設備對碳氫響應較好，PID傳感設備對烷烴響應小；二者監測精度都能達到PPb，但不能區別VOC類別；常用作危險地區預警、室內環境氣體監控。②色譜法：利用色譜柱能監測VOC總量和特點組分，但分析時間較長，通常用作固定污染源線上監控。③質譜法：靈敏性大、響應周期短、監測組分多、不用標定；但是價格非常昂貴；通常用在實驗室、醫療、生態應急或溯源監控。④光譜法：常見技術包括FTIR、DOAS以及TDLAS；其響應迅速，通常用于地區環境大氣監測或污染成分檢查。

（2）煙氣采樣系統規劃。煙氣取樣平臺包含高溫取樣探頭，用來完成高溫取樣，具備反吹作用，取樣管使用180℃全程預熱，低溫除濕器用來分隔汽水，除掉煙氣內的水，高溫裂解與低溫富集設備用來完成樣本富集及裂解研究，多通閥用來切換樣本，送進分析儀。

4 VOC 處理方案

（1）純冷凝法。因為不同物質于不同溫度和壓力下的飽和度不一樣。采取提升系統壓力和減小系統溫度的途徑，能使處在氣態的VOCs冷凝，從廢氣內脫離出來。冷凝法有很多操作流程，在有機廢氣處理中，企業往往將該法用在風量偏小、溫度偏低、凈化濃度偏高的環境下[3]。采取三級制冷、制冷平臺令煙氣的溫度減到-110℃，就能夠令煙氣內98%之上的碳氫物質冷凝為液體，得到顯著的經濟效益。但是因為要深冷到-110℃，所以純冷凝法煙氣回收設備有耗電大的問題。

（2）膜分離法。有機物質內不同組分在穿透聚合物復合膜的過程速度由于氣體本身性質及膜的特征有所差別，膜分離法即借助氣體中不同的組分在穿膜時的滲透性能不同，并根據氣體透膜水平和有機蒸汽性能間的區別來分隔有機廢氣內的VOCs和其它組分。常用的膜分離法能對氯化有機物、Cu、酯和少數烷烴等有很大的分離回收率。采取該方法有很強的便捷性，且高效、處理彈性很大、方便把控，能用在很多領域，而且還能回收廢氣內的有機成分，大幅度提升了經濟效益。

（3）RTO。對于煙氣內有機物濃度偏低，熱值無法保證燃燒室的溫度進而需要加入輔助燃料的現象，依靠冶金、化工產業已成功使用的蓄熱爐項目，將之用來處理煙氣，就是蓄熱式熱力氧化設備。RTO采取熱氧化法處置中低含量的煙氣，通過陶瓷蓄熱床換熱設備回收余熱。RTO主體框架由燃燒室、陶瓷投料床以及切換閥等構成。其基本特點是：蓄熱床下部的智能控制開關分別和入氣總管及排氣總管連接，蓄熱床經換向閥交叉專項，將從燃燒室形成的高溫煙氣熱量蓄存，并預熱進到蓄熱床的煙氣；利用陶瓷蓄熱物吸附、排出熱量；預熱至一定溫度的煙氣在燃燒室出現氧化反應，形成CO2與水，得以凈化。

5 結語

總之，經研究國內外煙氣VOC的探究技術、不同企業的儀器對比以及國內外研究標準的比較分析，并探究了煙氣VOC線上監測方法方案，為VOC線上監測器研制奠定良好的基礎。唯有重視煙氣VOC的治理，盡量減少VOCs的排出量與排出濃度，方可更好保障生態環境，促進國家工業的長遠發展。