煙氣在線數據在非現場檢查中的應用探討

孫代華，閆 瑩

（1.臨淄區生態環境技術服務中心，山東 淄博 255400；2.淄博市生態環境局經濟開發區分局，山東 淄博 255000）

0 引言

煙氣在線監測作為環境管理的一項重要手段，成為越來越重要的環境管理耳目，其重要性日益突顯。按照上級生態環境部門的要求，重點排污單位主要污染源的污染物排放情況要安裝在線自動監測設備，實施自動監控，做到應安盡安，應聯盡聯。臨淄區作為工業強區，行業類別眾多，重點企業林立，環境管理難度大，污染物排放總量大。目前已安裝聯網煙氣在線監測設備170余臺套，揮發性有機化合物（VOC）在線監測設備70余套。在監測設備多、監管人員少、監管難到位的情況下，為保證煙氣在線監測設備連續穩定運行，本文主要探討煙氣在線監測設備的非現場檢查，部分替代和減少現場檢查頻次的方法，使其成為現場檢查的輔助手段，既能保證煙氣在線監測設備的正常運行，減少人力物力的消耗，又能保證煙氣在線監測設備及時提供污染源排放的有效監測數據，為環境管理及污染治理提供基礎數據。

1 煙氣在線監測設備非現場檢查的主要內容

非現場檢查主要先熟悉各類監測因子及有關參數的基本情況和特性，根據現場檢查時掌握的企業生產基本情況、污染設施治理水平，并結合煙氣在線監測設備的工作原理、基本情況、特性、運行狀況，通過環境自動監測監控系統平臺，仔細查看小時值和分鐘值（尤其是分鐘值）數據，詳細了解主要監測因子及輔助參數的實時變化情況，從變化中尋找判斷煙氣在線監測設備運行中出現的異常和超標數據是設備故障產生的，還是污染治理設施運行不正常產生的。若煙氣在線監測設備造成的故障和異常數據，就會有針對性地要求設備運維人員立即到現場處理修復；若污染治理設施故障造成的數據超標，就會通知企業及時修復污染治理設施，保證污染物達標排放，保證煙氣在線監測數據是真實、準確、有效的，始終處于受控狀態。

1.1 SO2數據的查看

煙氣在線監測設備分析查看SO2數據方法有非分散紅外法、傅里葉紅外法、紫外差分吸收法等，煙氣脫硫方法主要有石灰石-石膏法、雙堿法、鈉法、鎂法、氨法等。以上脫硫方法技術比較成熟，效率較高，脫硫后煙氣中真實的SO2濃度可以很低，加之煙氣在線監測設備在低濃度條件下可以存在較大的測量誤差，若SO2濃度偶爾或短時間內為零應為正常。《固定污染源煙氣排放連續監測技術規范》（HJ 75—2017）規定，排放濃度小于57 mg/m3時，絕對誤差不超過17 mg/m3[1]，也就是說煙氣中SO2的真實值為17 mg/m3時，煙氣在線監測數據為零也在誤差范圍內；若SO2濃度長期為零、恒值、波動很小的值、負值等，則可能是煙氣在線監測設備出現問題；若SO2濃度連續明顯升高或滿量程（有的設備可超量程顯示），可能是煙氣在線監測設備出現故障，也可能是脫硫設備出現故障，這要結合生產情況確定；若生產及治理設施正常，SO2濃度異常波動高出合理范圍，可能是煙氣在線監測設備故障；若氧量不正常上升、SO2不正常下降，可能是采樣預處理系統中有漏氣點；當煙氣中的CO含量較高時可能干擾非分散紅外法測定SO2，造成數據偏高，需要仔細識別。

1.2 NO X數據的查看

NOX數據的查看方法有非分散紅外法、傅里葉紅外法、紫外差分吸收法等，煙氣脫硝方法有低氮燃燒、選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原法（SNCR）等。只要濃度在一定范圍內波動即可視為正常，具體濃度的高低要結合生產工藝、爐膛燃燒室的溫度及持續時間、脫硝方法等進行判斷，燃燒溫度越高，持續時間越長，初始NOX濃度越高。采用SCR脫硝工藝的效率較高，SNCR次之，低氮燃燒技術效率較低，但以上幾種技術組合的效率較高。若NOX為零、恒值、波動很小的值、負值等，可能是煙氣在線監測設備存在問題；若NOX濃度連續明顯升高或滿量程，可能是煙氣在線監測設備出現故障，也可能是脫硝設備出現故障，也要結合生產情況進行確定；若NOX濃度高出合理范圍，可能是設備出現故障[2]。

1.3 顆粒物數據的查看

顆粒物數據的查看方法主要有β射線法、前向散射法等，除塵方法主要有布袋除塵、靜電除塵、濕電除塵及上述方法的組合。光學法分析儀可實時測量顆粒物濃度，β射線法20～30 min測定一組數據，濃度是該時間段內的平均值。若顆粒物數據為零、恒值、長期異常偏低，可能是煙氣在線監測設備出現問題；若顆粒物數據突然異常升高又恢復正常、超常規升高、異常波動、滿量程[2]等，大概率是顆粒物分析儀出現問題，如主板損壞等；若顆粒物數據慢慢持續升高，可能是除塵設備出現故障；若煙塵監測數據達滿量程，可能是光學法煙塵分析儀鏡面污染；若煙塵分析儀監測值超常規升高，可能是煙塵分析儀光源老化；若煙塵監測數據異常波動，可能是測量裝置異常振動，或煙塵分析儀光源溫度波動[2]。

1.4 氧氣數據的查看

氧氣數據的查看方法主要有氧化鋯法、電化學法等，安裝位置分為現場在位式安裝和非現場安裝，使用中必須保證測量煙氣通過氧分析儀。氧氣是顯示生產狀態并進行排放標準折算的一項重要指標，若數值恒定不變，可能是安裝位置不對，煙氣未通過氧分析儀，也可能是儀器損壞，需要調整安裝位置或者進行維修；若氧分析儀顯示偏高，可能是管道漏氣、爐溫過低、量程電勢偏低、固體電解質管產生微小裂縫導致電極部分短路或泄漏、儀器老化等[2]；若氧分析儀顯示偏低，可能是爐溫過高、可燃性氣體太多、量程電勢偏高等。

1.5 流量數據的查看

流量數據測量方法有S型皮托管法、超聲波法等。流速是一個很重的參數，測量的準確性直接決定了污染物排放速率的準確性。S型皮托管法適用于煙氣流速大于5 m/s的點位，若流速較低只能選擇超聲波等方法，流速決定測量方法，如果流速儀選擇不當會產生較大的測量誤差。若流速為零或接近零，說明流速儀出現故障或管路堵塞，或者測量點位選擇不當，如煙道直徑太大實際煙氣排放量較少，流速較低由此產生的動靜壓差小，皮托管流速儀測量不出流速；若流速劇烈波動，說明測量點位選擇不當，存在明顯湍流，不符合點位應設置在距彎頭、閥門、變徑管等下游方向大于4倍煙道直徑以及距上述部件上游方向大于2倍煙道直徑處的要求[1]；若流速異常偏大或偏小，可能是皮托管堵塞或控制反吹電磁閥漏氣；若流速異常，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；若超聲波存在明顯湍流流速達最大值，可能是測速儀表面污染或法蘭孔堵塞、積水[2]。

1.6 濕度數據的查看

濕度數據的測量方法主要有阻容法、干濕球法等。濕度的大小與生產工藝及污染治理方法有關，主要分為3種情況：①生產過程只是簡單的物理過程如粉碎，此時濕度是空氣濕度與物料中水分蒸發增加的濕度之和；若物理加工的同時還帶有加熱烘干，這要結合物料中待烘干水分含量確定。②煙氣帶有濕法處理工藝如濕法脫硫，這時排放煙氣的濕度通常認為是飽和的，其大小與濕法處理之前煙氣中水分的含量多少無關，只與排放煙氣的溫度有關，其大小就是該溫度下煙氣的飽和含水量。例如，排煙溫度為40℃時濕度約為7%；排煙溫度為50℃時濕度約為12%，排煙溫度為60℃時濕度約為20%[3]。③以氣體為燃料，沒有配備末端脫硫脫硝等治理設備的加熱爐類，其煙氣濕度的大小主要與燃料氣的含氫量有關，再結合排放煙氣中剩余氧含量等計算出濕度的大體范圍。濕度的大小主要依據以上3條判斷計算，若實際測量數據偏離較大，說明濕度計存在問題故障；若濕度值為零或滿量程，可能是傳感器電容腐蝕、探桿腐蝕導致信號線短路或開路；若濕度值漂移大，不穩定，可能是傳感器故障[2]。出現以上問題需要查明原因并及時修復，若放任不管會導致污染物的排放濃度和排放總量數據產生偏差。

1.7 溫度數據的查看

實際測量排煙溫度多使用PT100鉑熱電阻，PT后的100即表示它在0℃時阻值為100Ω，在100℃時它的阻值約為138.5Ω，它的阻值會隨著溫度的變化而改變，溫度與阻值有一定的對應關系。可以現場測量鉑熱電阻的阻值，再通過查閱PT100鉑電阻分度特性對照表中溫度與阻值的對應關系，或者通過溫度與阻值的計算公式[3]，計算出煙氣的理論溫度，進一步驗證實際比對方法測量的溫度，若誤差超出規范要求范圍，就應該查找原因并及時處理。若溫度值為零或滿量程，可能是傳感器損壞、探桿腐蝕導致信號線短路或開路[2]。

1.8 壓力數據的查看

壓力數據是否異常的判斷相對困難一些，前期要了解掌握清楚企業的生產狀況、生產負荷，煙氣流速，排氣筒的高度直徑，監測點位在排氣筒上的位置等信息，綜合判斷排放煙氣是正壓還是負壓及程度。若壓力變化是平穩的，基本上是正常的；若壓力監測數據異常波動，可能是壓力取樣裝置（或壓力變送器）異常振動；若壓力異常偏大或偏小，可能是壓力取樣管堵塞，或控制反吹電磁閥漏氣[2]。

2 煙氣在線監測數據在非現場檢查中的具體應用

在日常的遠程監控工作中，根據平臺數據的變化趨勢來判斷出異常數據和超標數據的性質，并有針對性地進行處理，防止出現小時值和日均值超標，增加污染物排放量。

2.1 及時發現在線超標數據的處理

某煉油企業常減壓裝置加熱爐煙氣中二氧化硫明顯上升、波動并超標，監控人員發現后通過查看分鐘數據，分析有關監測因子及輔助參數的合理關聯性，排除煙氣在線監測設備故障，在確認煙氣在線監測數據正常后，及時告知企業查明超標原因。經仔細排查，發現是加熱爐使用的瓦斯氣脫硫系統出現故障，脫硫液的噴淋量不足，脫硫效率下降，造成瓦斯氣脫硫不達標，使得二氧化硫超標8 h，由于及時采取措施未造成日均值超標，減少了污染物的排放。2021年9月該裝置也曾發生過類似問題，由于是在夜間，加之超標量大，未及時發現并處理，造成了日均值超標，增加了污染物的排放量，該企業因此受到了重罰。

2.2 顆粒物突然躍升又恢復數據的處理

在監控管理實踐中，多次遇到顆粒物濃度突然規律或不規律地上升幾倍甚至十幾倍，但很快又恢復正常，運維人員標定設備的零點和量程，均顯示煙氣在線監測設備運行正常，此時運維人員往往將原因歸結到除塵設施出現了故障，放棄了對在下設備的檢查維護，企業會組織維修人員詳細檢查生產及除塵設施的運行情況，甚至更換為效率更高的布袋除塵器，但這一問題也并未消除。后經多方檢查、比對、咨詢，終于查明該問題的主要原因是煙氣在線監測設備長期使用，分析儀主板上的某個或多個元器件損壞，而運維人員又很難及時排查，加之部分運維公司備品、模塊等儲備不足，無法及時更換維修損壞的備件。后來整體更換了主板，該問題立即迎刃而解。這類問題在多臺設備上發生過，如果努力方向不對，只能事倍功半，不能及時解決問題。

2.3 流量劇烈波動數據的處理

從監控平臺發現某石化企業煙氣流量波動大，范圍在幾百到幾萬m3/s，其他參數正常，經運營公司工作人員檢查，流量計運行正常，懷疑是安裝位置不符合要求，并要求立即整改。經運維、監控、企業3方現場仔細檢查后發現，在流量計安裝位置上方1 m處有一個隱蔽的蝶閥，用于調節煙氣排放量，由于其干擾了煙氣的平穩流動，造成流速測量處呈湍流狀態，嚴重影響了流速的測量，造成流量明顯波動，調整測量點位后，流量數據平穩未出現明顯波動，恢復了正常。

2.4 流量為零數據的處理

某大型煉油企業由于歷史原因，建有很多直徑很大、高度很高的排氣筒，而實際排放的煙氣量卻很少，造成煙氣流速過低甚至為零。以前安裝的是S型皮托管流速儀，由于煙氣流速明顯低于S型皮托管流速儀使用范圍，測量的煙氣流速顯示為零或在零附近波動，造成煙氣排放數據嚴重失真，此種情況靠更改測量點位無法解決，只能選擇測量流速更低的超聲波流量計。經督促企業改造，將6根大直徑排氣筒的流速儀由S型皮托管法改為超聲波法后，流量數據恢復了正常，煙氣排放量與實際生產情況相匹配，保證了煙氣在線監測設備提供的污染物排放速率是可信的。

3 結語

通過仔細查看環境自動監測監控系統平臺，結合現場檢查時掌握的一手資料，可以及時準確判斷煙氣在線監測設備運行中產生的異常數據和超標數據根據數據種類性質，及時分類處理。若煙氣在線監測設備的故障數據，應增加現場檢查的力度和頻次，責令企業及運維公司立即查明原因并排除故障，縮短運維周期，舉一反三防止類似問題重復出現，并在監測監控信息平臺及時合理標識說明異常數據；若生產工藝和治理設施出現問題，則對企業發出嚴厲警告甚至處罰，要求其加強污染治理設施的運行、維護、管理，提升污染治理水平，保證污染物達標排放，全面改善環境空氣質量。通過自動監測監控系統平臺的非現場遠程檢查，可以相對準確快速地發現煙氣在線監測設備現場運行的狀況，大幅減少現場檢查的頻次和時間，減少監察人員和車輛的無謂消耗，將精力和工作重點放到更需要的地方，更好地服務于綠色低碳的工作和生活。