呂勇，畢勇

(葫蘆島市環(huán)境監(jiān)測中心站，遼寧 葫蘆島 125000)

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固定源廢氣監(jiān)測儀器使用中常見問題及排除

呂勇，畢勇

(葫蘆島市環(huán)境監(jiān)測中心站，遼寧 葫蘆島 125000)

針對固定源廢氣監(jiān)測過程中出現(xiàn)的關(guān)于監(jiān)測儀器使用方面(包括傳感器、內(nèi)置泵及日常的校準(zhǔn))，監(jiān)測參數(shù)(包括動(dòng)壓、過量空氣系數(shù))，采樣位置不符合要求、煙道面積過大，運(yùn)行負(fù)荷如何確定等常見問題進(jìn)行了分析、探討與總結(jié)，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法和建議。

固定源；廢氣監(jiān)測；傳感器；監(jiān)測參數(shù)

固定源廢氣監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測的重要組成部分。在現(xiàn)場監(jiān)測過程中，發(fā)現(xiàn)很多實(shí)際問題，對其進(jìn)行分析和解決顯得十分必要與迫切。

1 儀器

1.1 傳感器

目前污染源SO2監(jiān)測大部分采用電化學(xué)儀器法。而在監(jiān)測過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)其值過高、過低、顯示值為零(測不出數(shù)據(jù))等情況。

1.1.1 中毒、老化

儀器自身電解質(zhì)的蒸發(fā)、消耗以及不正確使用，導(dǎo)致傳感器壽命縮短。儀器長時(shí)間暴露在濃度過高的煙氣中，不及時(shí)清洗就關(guān)機(jī)，不及時(shí)更換過濾裝置，導(dǎo)致粉塵污染等不當(dāng)操作，都是傳感器壽命縮短的重要原因。加強(qiáng)儀器的維護(hù)，規(guī)范儀器的操作是獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。

1.1.2 超量程范圍使用

SO2傳感器有高、低濃度之分，應(yīng)根據(jù)脫硫效率正確地選擇相應(yīng)的儀器。電化學(xué)傳感器有一個(gè)固定的暴露能力范圍，在此范圍內(nèi)，監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠；氣體濃度低于常規(guī)范圍，會(huì)削弱反映信號；如有環(huán)境噪聲干擾，儀器準(zhǔn)確性和分辨率有所降低。為獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，應(yīng)選擇合適量程的傳感器。

1.1.3 待測氣體交叉影響

電化學(xué)傳感器通過氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電流的原理檢測氣體，但是待測氣體的交叉影響使檢測結(jié)果不能反映檢測氣體的實(shí)際含量。某公司提供的2種不同表示濃度的干擾氣體測試結(jié)果見表1。

由表1可見，煙氣中CO、NO2對測定均有影響：CO對測定有正干擾，當(dāng)煙氣中ρ(CO)較高時(shí)，ρ(SO2)偏高；NO2對測定有負(fù)干擾，當(dāng)煙氣中ρ(NO2)較高時(shí)，ρ(SO2)低于實(shí)際值。當(dāng)干擾氣體濃度較高時(shí)，就要增加煙氣預(yù)處理裝置或計(jì)算臨界濃度進(jìn)行修正，從而保證監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性[1]。

表1 SO2電化學(xué)傳感器(帶H2S過濾)干擾參考數(shù)據(jù)

1.1.4 含濕量

電化學(xué)傳感器在含濕量較高時(shí)惰性較強(qiáng)，如果煙道氣中的水汽含量過高，去濕不完全，將直接影響測量結(jié)果。而SO2易溶于水，煙道氣中的水汽吸收氣體成分，也會(huì)使檢測結(jié)果不準(zhǔn)確。在實(shí)際監(jiān)測中，要確保采樣管內(nèi)沒有冷凝水，采樣管應(yīng)有加熱冷凝功能。正確使用隨機(jī)配備的專用SO2加熱冷凝除濕煙槍。若不具備加熱冷凝功能，則需將采樣探針充分放入煙道，利用煙道的溫度加熱，并盡量縮短采樣管與煙槍的距離，防止煙氣中水汽冷凝。切忌用皮托管在含濕量大的環(huán)境中直接抽氣測試，這樣不僅測試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，也縮短了儀器的壽命。

1.2 儀器內(nèi)置泵功率

煙氣分析儀是通過抽取煙道中氣體到氣體傳感器實(shí)現(xiàn)對被測氣體的檢測。在煙道負(fù)壓段監(jiān)測時(shí)，如果儀器的泵抽力小(即泵的流量小)，當(dāng)負(fù)壓超過儀器中泵的吸力時(shí)，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際測量數(shù)值偏低。因此在大負(fù)壓環(huán)境下，要保證儀器的內(nèi)置泵功率正常，流量要達(dá)到0．7 L/min以上，才有可能保證儀器測量的準(zhǔn)確性。如果儀器正常，負(fù)壓大到超過2.3 kPa時(shí)，則須考慮更換監(jiān)測點(diǎn)或前置抽氣泵來消除負(fù)壓的影響[2]。

1.3 煙氣分析儀校準(zhǔn)

為了獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，煙氣分析儀除了要定期接受計(jì)量部門的檢定外，也要做好日常的校驗(yàn)工作。如零點(diǎn)的標(biāo)定、跨度的標(biāo)定、儀器間的平行性檢驗(yàn)、傳感器的好壞檢驗(yàn)等。標(biāo)定過程中，要保證在常壓下進(jìn)行，即用緩沖瓶或氣袋來標(biāo)定，避免用鋼瓶氣直接正壓通入儀器。

2 監(jiān)測參數(shù)

2.1 動(dòng)壓

煙道氣中的動(dòng)壓是固定源廢氣監(jiān)測過程中的一個(gè)重要參數(shù)，但在監(jiān)測過程中經(jīng)常會(huì)遇到測試動(dòng)壓為零、負(fù)值或不準(zhǔn)的情況，主要有以下幾類原因。

2.1.1 測試前校零

壓力傳感器有時(shí)飄和溫飄，開機(jī)使用需先校零。校零時(shí)，皮托管接嘴“+”“-”2端必須懸空。

2.1.2 皮托管堵塞

在現(xiàn)場測試過程中，由于煙道內(nèi)粉塵的性質(zhì)不同(有的粉塵密度、黏度大、易吸附、累積)、氣流濕度大、操作不當(dāng)及皮托管碰壁，從而造成皮托管的堵塞。因此，經(jīng)常檢查皮托管的通暢性，也是獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的必備工作。

2.1.3 皮托管接反

煙塵(氣)測試儀上會(huì)有測試煙氣動(dòng)壓、靜壓的“+”“-”兩個(gè)接口，測試時(shí)要保證煙氣正對著皮托管的一側(cè)接在“+”上，背對氣流的一側(cè)接在“-”上，如果接反動(dòng)壓測試結(jié)果就為零。

2.1.4 渦流

實(shí)際監(jiān)測過程中，受場地限制和煙道不規(guī)則的影響，使得采樣孔的選擇不能完全滿足“采樣位置應(yīng)優(yōu)先選擇在垂直管段，避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位；采樣位置應(yīng)設(shè)置在距彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于 6 倍直徑，和距上述部件上游方向不小于 3 倍直徑處(對矩形煙道，其當(dāng)量直徑d=2A×B/(A+B)，式中A、B為邊長)”[2]要求。因此，在特殊煙道監(jiān)測點(diǎn)處，就可能出現(xiàn)渦流。由于煙道內(nèi)煙氣的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)壓的測量為零或時(shí)有時(shí)無。

2.2 過量空氣系數(shù)

實(shí)際供給的空氣量與理論空氣量之比，稱為過量空氣系數(shù)(α)。在燃燒過程中，煙氣中α越大，說明實(shí)際供給的空氣量超出理論空氣量的值越大，爐膛里的氧氣也就越充足。但是由于大量冷空氣進(jìn)入爐膛，會(huì)降低爐膛溫度，不利于燃燒。文獻(xiàn)[3]規(guī)定燃煤層燃爐α為1.8，窯爐α為1.5，燃油燃汽鍋爐α為1.2。

當(dāng)α<2時(shí)，說明鍋爐運(yùn)行接近正常；α>2時(shí)，說明測點(diǎn)處O2含量過高。實(shí)際監(jiān)測過程中，α值經(jīng)常會(huì)偏高，主要有以下幾方面原因：運(yùn)行負(fù)荷低，燃料燃燒不充分，大量O2未被利用；管道或除塵器漏風(fēng)；鼓風(fēng)量大；測孔密封不嚴(yán)等。因此，在實(shí)際監(jiān)測過程中遇到其值過高，要仔細(xì)分析，查找原因并及時(shí)加以排除。

3 采樣位置和煙道

3.1 采樣位置

固定污染源采樣位置選擇應(yīng)按照文獻(xiàn)[3-4]執(zhí)行。但在實(shí)際監(jiān)測過程中，受場地限制、安全考慮及不規(guī)則煙道等因素的限制，使得采樣孔的選擇不能完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。針對上述情況，除了盡可能按照要求布置外，須滿足以下原則：打孔位置距彎頭、閥門和其他變徑管段盡可能遠(yuǎn)些(其距離至少是煙道直徑的1.5倍處)，并適當(dāng)增加測點(diǎn)的數(shù)目；盡量選擇垂直煙道；采樣斷面的氣流速度最好在5 m/s以上；避開渦流處；測試時(shí)，盡可能將工作狀況調(diào)整到最佳狀態(tài)，滿足測試要求和條件。

3.2 煙道截面積

對于一些截面積太大的煙道，正常的煙槍無法達(dá)到要求，需要加長煙槍并在使用對接式加長煙槍時(shí)，首先檢查其氣密性。

4 運(yùn)行負(fù)荷

鍋(窯)爐污染物排放濃度和排放量，與運(yùn)行負(fù)荷密切相關(guān)。當(dāng)負(fù)荷為60%時(shí)，煙塵排放濃度僅為額定負(fù)荷的30%；為80%時(shí)，煙塵排放濃度上升到額定負(fù)荷的65%。在對鍋(窯)爐測試時(shí)，必須控制和掌握運(yùn)行負(fù)荷，保證所測數(shù)據(jù)更有代表性[5-8]。

實(shí)際監(jiān)測過程中，由于鍋(窯)爐種類繁多，運(yùn)行負(fù)荷的確定也比較復(fù)雜，且大部分環(huán)境監(jiān)測人員對鍋(窯)爐的知識了解有限。多數(shù)情況下，只能由廠家來提供運(yùn)行負(fù)荷，這無形中就增加了監(jiān)測數(shù)據(jù)的不確定性。

為獲得準(zhǔn)確、有代表性的監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測人員除了要加強(qiáng)理論知識學(xué)習(xí)外，還要參加鍋(窯)爐基本知識的培訓(xùn)。建議在現(xiàn)有鍋(窯)爐監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，細(xì)化鍋(窯)爐運(yùn)行負(fù)荷的測定方法。

[1] 謝馨，柏松.定電位電解法測定煙氣中SO2的干擾問題及解決方法[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警,2010，2(5)：25-26.

[2] 畢勇.3012H型自動(dòng)煙塵(氣)測試儀使用中的常見問題與分析[J].現(xiàn)代儀器，2011(1):75-76.

[3] 環(huán)境保護(hù)部.HJ/T 397-2007 固定源廢氣監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2007.

[4] 環(huán)境保護(hù)局.GB 5468-91 鍋爐煙塵測試方法[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1991.

[5] 何兆德，張長春.鍋(窯)爐運(yùn)行管理及測試技術(shù)實(shí)用手冊[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1993.

[6] 楊春偉，余永瓊.燃煤鍋爐煙塵煙氣監(jiān)測中的技術(shù)問題及探討[J].云南環(huán)境科學(xué)，2005，24(增刊)：206-208.

[7] 尹衛(wèi)萍，陳非，李哲英，等.VPT511BF-SY多孔流速儀在煙氣流量在線監(jiān)測中的應(yīng)用[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警,2013,5(2):28-37.

[8] 畢勇.鍋(窯)爐監(jiān)測過程中有關(guān)問題探討[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2012,28(1)：65-67.

Common Problems and Troubleshooting of the Emission Monitoring Equipment of Stationary Sources

LV Yong，BI Yong

(HuludaoEnvironmentalMonitoringCenterStation，Huludao，Liaoning125000，China)

This paper aimed at analyzing,discussing,and summarizing the problems during the operation of emission monitoring equipment of stationary sources,as well as proposing improved methods and suggestions to solve these problems.Specifically,these problems included failure of the monitoring equipment due to the transducer,the built-in pump,and daily calibration,determination of monitoring parameters containing dynamic pressure and excess air ratio,nonstandard sampling locations,excess large flue area and the uncertain operating load.

Stationary sources; Emission monitoring; Transducer; Monitoring parameters

2014-10-27；

2015-03-05

呂勇(1971—)，男，工程師，本科，主要從事環(huán)境監(jiān)測工作。

X830.7

B

1674-6732(2015)03-0028-03