燃煤鍋爐廢氣監(jiān)測技術(shù)有關(guān)問題探討

馬智斌

（莆田市仙游環(huán)境監(jiān)測站，福建 仙游 351200）

燃煤鍋爐廢氣是主要的大氣固定污染源，其廢氣排放二氧化硫、氮氧化物又是列入國家大氣污染物排放總量控制指標，主要大氣污染物排放總量需通過排污權(quán)核定和交易取得，因此，燃煤鍋爐廢氣監(jiān)測直接關(guān)系到用熱企事業(yè)單位鍋爐廢氣排放總量控制及排污權(quán)交易經(jīng)濟費用問題，也關(guān)系到其廢氣達標排放及除塵除硫脫硝廢氣處理設(shè)施的有效性問題。因此，為了客觀地了解鍋爐廢氣排放實際情況，需對鍋爐廢氣監(jiān)測存在的問題進行梳理分析，并提出解決問題的規(guī)范措施，為環(huán)境監(jiān)測部門提供燃煤鍋爐廢氣監(jiān)測技術(shù)參考。

1 莆田市燃煤鍋爐整治及運行監(jiān)管情況

在燃煤鍋爐未實施“煤改氣”工程整治之前，我市80%以上鍋爐為燃煤鍋爐，燃煤鍋爐為我市大氣主要污染源之一。現(xiàn)我市范圍內(nèi)基本上完成了每小時20蒸噸以下的燃煤鍋爐“煤改氣”工程整治，即完成燃煤鍋爐改燃生物質(zhì)或燃天氣鍋爐。現(xiàn)有燃煤鍋爐涉及主要行業(yè)為印染、火力發(fā)電、化工、化纖等，據(jù)不完全統(tǒng)計，全市現(xiàn)有20蒸噸以上的燃煤鍋爐有10家，每小時20蒸噸以上燃煤鍋爐廢氣排放進行了提標改造，燃煤鍋爐廢氣污染防治要求采取有效的除硫脫硝措施，除硫效率要求在80%以上、脫硝效率要求在65%以上，同時要求安裝二氧化硫和氮氧化物在線監(jiān)控設(shè)施，從嚴執(zhí)行燃煤鍋爐廢氣污染物排放濃度和排放總量，并將每小時20蒸噸以上的燃煤鍋爐企業(yè)列入年度大氣污染重點監(jiān)管單位名單，要求企業(yè)委托有資質(zhì)的單位自行開展鍋爐廢氣監(jiān)測，確保鍋爐廢氣穩(wěn)定達標排放。

2 鍋爐廢氣監(jiān)測存在的問題分析

2.1 未全面掌握鍋爐基本情況

環(huán)境監(jiān)測部門在深入相關(guān)部門開展燃煤鍋爐廢氣監(jiān)測之前，未對鍋爐基本情況進行全面調(diào)查，包括鍋爐型號、供熱方式、鍋爐蒸氣壓力、廢氣處理方式（除塵、除硫和脫硝）、排氣筒（高度、結(jié)構(gòu)、出口口徑）、燃料種類（天然氣、油、生物質(zhì)、煤）及其成分、運行時間（日運行時間、有效運行時間）、200米范圍內(nèi)建筑物分布等。在未對鍋爐建設(shè)及運行情況進行全面調(diào)查的前提下，就無法制定科學的鍋爐廢氣監(jiān)測方案，鍋爐廢氣監(jiān)測時對運行工況掌握不清，甚至在不具備監(jiān)測條件下也開展了監(jiān)測，導致監(jiān)測結(jié)果與鍋爐實際排放不符，甚至出現(xiàn)鍋爐空燒時進行廢氣監(jiān)測。在實際監(jiān)測中，煙氣氧含量控制對鍋爐廢氣監(jiān)測濃度影響較大，在運行中有效控制煙氣氧含量，也是影響鍋爐污染物濃度排放換算的關(guān)鍵，煙氣氧含量是鍋爐運行重要監(jiān)控參數(shù)之一和反映燃燒設(shè)備與鍋爐運行完善程度的重要依據(jù)，其值的大小與鍋爐結(jié)構(gòu)、燃料的種類和 性質(zhì)、鍋爐負荷的大小、運行配風工況及設(shè)備密封狀況等因素有關(guān)。氧含量越小，即過量空氣系數(shù)越小，則表明化學不完全燃燒熱損失和機械不完全燃燒熱損失增加；氧含量越大，即過量空氣系數(shù)越大，則表明空氣量送入過大。實際監(jiān)測表明，氧含量的變化對煙氣排放濃度運行較大，表1為對仙游經(jīng)濟開發(fā)區(qū)某燃煤鍋爐在不同含氧量情況下的廢氣排放顆粒物濃度監(jiān)測結(jié)果。

從表1監(jiān)測結(jié)果分析，氧含量越大，即過量空氣系數(shù)越大，煙氣中顆粒物換算后的濃度越大，在運行中有效控制煙氣氧含量，也是鍋爐污染物排放穩(wěn)定達標的關(guān)鍵因素。實際生產(chǎn)中將煙氣中的氧含量控制顯得非常重要，煙氣氧含量的細微變化，對排放濃度的折算值有較大的影響。

表1 燃煤鍋爐不同含氧量的廢氣顆粒物排放監(jiān)測結(jié)果

2.2 未對采樣監(jiān)測過程有效性進行質(zhì)量控制

圖1 對鍋爐排放廢氣進行監(jiān)督性采樣監(jiān)測

鍋爐廢氣監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性的前提是采樣口設(shè)置要符合《固定源廢氣監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》要求，即采樣位置要選取煙道水平管段或垂直段，優(yōu)先選在垂直段，同時采樣口應避開煙道變徑管[1]。鍋爐廢氣監(jiān)測有效性質(zhì)控常見的問題：一是未做好監(jiān)測采樣前質(zhì)量控制工作，包括濾筒質(zhì)量控制、儀器檢查、校準和檢定、選擇合適的采樣嘴及人員持證上崗核實；二是鍋爐廢氣監(jiān)測采樣口設(shè)置不合理，直接導致監(jiān)測數(shù)據(jù)無效或視同為超標排放；三是采樣過程中未對采樣孔進行有效的堵漏，導致鍋爐煙氣泄漏，監(jiān)測的廢氣量偏小或污染物濃度偏低；四是監(jiān)測時段與鍋爐燃燒時段不匹配，未對監(jiān)測時段燃料用量進行稱重記錄，存在鍋爐燃燒燃料量不夠，導致監(jiān)測濃度偏低。

2.3 未對監(jiān)測結(jié)果的合理性進行分析

《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271-2014）規(guī)定了鍋爐大氣污染物濃度排放限值且為標準狀態(tài)[2]，現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)需通過監(jiān)測的含氧量指標換算為標態(tài)排放限值。鍋爐廢氣監(jiān)測數(shù)據(jù)處理時常見的問題：一是將監(jiān)測數(shù)據(jù)作為排放限值，未將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行標態(tài)換算；二是未對監(jiān)測異常值進行剔除，在監(jiān)測采樣過程中，如燃煤過程突然增加或減少加煤量導致鍋爐運行負荷異常變化，致使含氧量異常變化，應停止采樣或剔除監(jiān)測結(jié)果。根據(jù)仙游縣禾欣公司的燃煤鍋爐正常運行負荷及異常負荷（突然增加或減少加煤量）有組織排放的煙塵、含氧量、二氧化硫和氮氧化物的監(jiān)測報告，對不同工況對比發(fā)現(xiàn)，正常工況數(shù)據(jù)穩(wěn)定達標，而異常工況條件下監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)超標，監(jiān)測結(jié)果不穩(wěn)定達標；三是未按鍋爐有效運行時間（實際燃燒時間）核算主要大氣污染物排放總量，導致主要大氣污染物排放總量核算偏大，甚至超過排污權(quán)定交易的排放總量，即出現(xiàn)排放總量超標。

2.4 未在可行的鍋爐污染防治措施下進行廢氣監(jiān)測

鍋爐污染防治工藝直接關(guān)系到鍋爐廢氣治理運行效果問題，根據(jù)燃煤鍋爐重點企業(yè)自行監(jiān)測報告，發(fā)現(xiàn)部分燃煤鍋爐廢氣監(jiān)測結(jié)果是達標排放，但鍋爐污染防治設(shè)施運行效果達不到設(shè)計的除硫脫硝效率要求，因此，從鍋爐污染防治效果分析，鍋爐廢氣監(jiān)測結(jié)果也是不合理的，分析原因：一是脫硫及脫硝原料用量不夠，其次鍋爐污染防治工藝未按設(shè)計方案進行建設(shè)，在鍋爐污染防治措施不可行的情況下進行廢氣監(jiān)測，必然導致鍋爐污染防治運行效果不佳。

3 規(guī)范鍋爐廢氣監(jiān)測的對策

3.1 要科學制定鍋爐廢氣監(jiān)測方案

制定鍋爐廢氣監(jiān)測方案前，監(jiān)測部門要進入鍋爐使用單位現(xiàn)場，認真查閱有關(guān)鍋爐建設(shè)及運行相關(guān)資料，包括項目環(huán)評及其批復、鍋爐建設(shè)設(shè)計方案和鍋爐運行操作方案等，全面掌握鍋爐建設(shè)及運行基本情況，并根據(jù)鍋爐運行情況科學制定鍋爐廢氣監(jiān)測方案，合理確定采樣斷面位置及數(shù)量、采樣時段等，另外在監(jiān)測采樣過程中不同煙氣流速采樣方法不盡相同，如在煙氣流速小于5m/s時，根據(jù)HJ/T397-2007固定源廢氣監(jiān)測技術(shù)規(guī)范中第5.1.2條規(guī)定：采樣斷面的流速最好大于5m/s，但在實際監(jiān)測過程中，可能因為煙氣動力不足，采樣斷面流速常出現(xiàn)小于5m/s的情況，應參照HJ75-2017附錄A中A3.8規(guī)定：“手工采樣監(jiān)測斷面排氣流速≥5m/s，當不能滿足要求時：a.在2.5～5m/s之間時，取實測平均流速計算采樣流量進行恒流采樣，校驗方法仍采用一元線性回歸方程；b.低于2.5m/s，取2.5m/s流速計算采樣流量進行恒流采樣。”確保采樣樣品的代表性，同時對發(fā)現(xiàn)鍋爐廢氣采樣口、廢氣處理設(shè)施等存在問題提出整改，在滿足固定源大氣監(jiān)測技術(shù)規(guī)范前提下開展監(jiān)測，如煙氣流速小于做到監(jiān)測時心中有數(shù)，不盲目監(jiān)測，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效性、科學性。

3.2 監(jiān)測時要對鍋爐廢氣監(jiān)測設(shè)備進行科學校準

鍋爐廢氣監(jiān)測儀器首先要經(jīng)過計量單位認證，取得認證證書，監(jiān)測前要準備好采樣濾筒，采樣濾筒需滿足400℃以上高溫排氣中使用要求[3]，監(jiān)測時需對監(jiān)測儀器進行現(xiàn)場校準，校準內(nèi)容包括監(jiān)測儀器流量準確度≤+2.5%、煙氣空載流量≥500mL/min、SO2示值變化≤+3%。通過對鍋爐廢氣監(jiān)測儀器的校準，有效控制監(jiān)測儀器帶來的監(jiān)測誤差，提高監(jiān)測數(shù)據(jù)精度和準確度。

3.3 科學處理和分析監(jiān)測數(shù)據(jù)

對有安裝大氣在線監(jiān)控的鍋爐，鍋爐廢氣現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)要與在線監(jiān)控數(shù)據(jù)進行比對分析，分析現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)與在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的差異性；在掌握鍋爐燃料成分的基礎(chǔ)上并參考環(huán)評鍋爐廢氣物料衡算數(shù)據(jù)，對現(xiàn)場監(jiān)測出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)要及時剔除，避免因監(jiān)測數(shù)據(jù)無效而重測，增加監(jiān)測費用；監(jiān)測現(xiàn)場要同步調(diào)查鍋爐燃料用量及鍋爐實際運行時間，確保監(jiān)測期間工況符合廢氣監(jiān)測規(guī)范要求，同時便于主要大氣污染物排放總量核算；監(jiān)測期間要合理控制采樣氣流速度，氣體進入采樣嘴時氣流速度與煙氣流速保持基本一致，所監(jiān)測的兩組數(shù)值相對誤差≤10%，同時要控制含氧量不能過高，以滿足換算標準狀態(tài)的大氣污染物排放濃度的最佳監(jiān)測條件。

3.4 加強對鍋爐廢氣監(jiān)測人員的專業(yè)培訓

鍋爐廢氣監(jiān)測人員需經(jīng)過專業(yè)技能培訓，取得采樣和監(jiān)測分析上崗證，對未取得上崗證的人員不得從事鍋爐廢氣監(jiān)測，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效性[4]。鍋爐廢氣監(jiān)測設(shè)備更新快，品牌多，不同監(jiān)測設(shè)備操作要求不同，需通過不斷加強監(jiān)測人員專業(yè)及操作技能的培訓，尤其要強化基層監(jiān)測人員的培訓，進一步提高監(jiān)測人員技能水平，以適應科技不斷創(chuàng)新的環(huán)境監(jiān)測形勢要求。

3.5 對燃煤鍋爐污染防治設(shè)施進行提升改造

鍋爐廢氣監(jiān)測涉及排放濃度監(jiān)測，同時也要滿足鍋爐污染防治運行效果，因此，鍋爐廢氣監(jiān)測出現(xiàn)未能達標或不穩(wěn)定達標，甚至出現(xiàn)超標排放情況下，作為鍋爐使用單位應根據(jù)國家最新出臺鍋爐污染防治可行技術(shù)指南要求[5]，對采取落后或淘汰的鍋爐污染防治工藝進行改造，提高鍋爐污染防治設(shè)施運行效果，進一步減少鍋爐大氣污染物排放總量，確保鍋爐廢氣穩(wěn)定達標排放。

4 結(jié)語

鍋爐廢氣監(jiān)測是一項主要的大氣固定源監(jiān)測工作，當前對鍋爐廢氣監(jiān)測所使用的煙塵采樣器具有微電腦自動化采樣和監(jiān)測，但為確保鍋爐廢氣監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效性，以及合理處理好監(jiān)測結(jié)果，監(jiān)測時需全面調(diào)查鍋爐基本情況，掌握鍋爐運行工況，同時重視鍋爐采樣口位置及采樣斷面設(shè)置的規(guī)范性問題，對鍋爐污染防治設(shè)施及廢氣監(jiān)測存在問題及時進行整改，確保鍋爐廢氣監(jiān)測具備監(jiān)測條件，同時提高鍋爐污染防治設(shè)施運行效果，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)能如實反映出鍋爐大氣污染物排放狀況。