劉國超，謝小琛(一汽-大眾汽車有限公司，吉林 長春 130000)

1 基本概念和原理

非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)(nonmethane hydrocarbons continuous emission monitoringsystem, NMHC-CEMS)，即連續(xù)監(jiān)測固定污染源廢氣中非甲烷總烴排放濃度和排放量所需的全部設(shè)備。系統(tǒng)依靠采樣探頭從排放管道內(nèi)取樣，經(jīng)高溫除塵后，通過高溫伴熱管線進(jìn)入在線氣相色譜儀，經(jīng)過色譜分離后進(jìn)入高靈敏度氫火焰離子化檢測器(FID)進(jìn)行測量，最后通過系統(tǒng)軟件自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的采集、分析、處理、傳輸和存儲(chǔ)。

2 系統(tǒng)組成

NMHC-CEMS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括樣品采集和傳輸裝置、預(yù)處理設(shè)備、分析儀器、數(shù)據(jù)采集和傳輸設(shè)備以及其他輔助設(shè)備等(如圖1所示)。依據(jù)系統(tǒng)測量方式和原理的不同，系統(tǒng)可能由上述全部或部分結(jié)構(gòu)組成。系統(tǒng)測量廢氣中總烴及甲烷濃度、廢氣參數(shù)(溫度、壓力、流速、流量等)，其中非甲烷總烴濃度=總烴濃度-甲烷濃度，對(duì)含氧量參與污染物折算濃度計(jì)算的要同時(shí)測量含氧量。同時(shí)計(jì)算廢氣中污染物排放速率和排放量，顯示和統(tǒng)計(jì)各種參數(shù)、圖表，并可將數(shù)據(jù)傳輸至管理部門。

圖1 NMHC-CEMS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 在工程中的應(yīng)用

某汽車工廠涂裝車間的噴漆廢氣中含有大量揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)，主要來源于汽車噴涂過程中使用的色漆以及清漆中的溶劑成分物質(zhì)等。VOCs對(duì)環(huán)境及人體健康均有不利影響，需對(duì)噴漆廢氣處理后方可排放。

廢氣治理工藝采用KPR(沸石轉(zhuǎn)輪吸附)+TNV(熱力焚燒)對(duì)廢氣進(jìn)行處理。通過可循環(huán)使用的沸石將廢氣中的VOC進(jìn)行濃縮，沸石轉(zhuǎn)輪分為三部分：吸附區(qū)、脫附區(qū)、冷卻區(qū)。當(dāng)廢氣中VOC通過吸附區(qū)時(shí)，其包含的VOC被沸石吸附。當(dāng)吸收了足夠多VOC的沸石進(jìn)入脫附區(qū)時(shí)，利用高溫氣體對(duì)沸石進(jìn)行脫附。脫附后的沸石經(jīng)過冷卻區(qū)冷卻后繼續(xù)進(jìn)行VOC吸附。脫附后的氣體基本上濃縮了絕大部分噴漆廢氣中的VOC物質(zhì)，之后將濃縮氣體送至熱力焚燒爐燃燒，再經(jīng)熱力交換后最終排放。

根據(jù)國家及當(dāng)?shù)丨h(huán)保政策要求，需對(duì)廢氣排放過程進(jìn)行在線監(jiān)控，以非甲烷總烴表征揮發(fā)性有機(jī)物。

3.1 系統(tǒng)安裝過程

在涂裝車間45 m高排放煙囪上安裝廢氣在線監(jiān)測設(shè)備(兩套)監(jiān)控非甲烷總烴排放指標(biāo)，上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)至環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)在監(jiān)測站房及采樣口位置安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控視頻也需上傳至相關(guān)環(huán)保監(jiān)管平臺(tái)。無線傳輸監(jiān)控視頻如圖2 所示。

(1)監(jiān)測站房。監(jiān)測站房與采樣點(diǎn)之間距離原則上不超過70 m；站房面積大于16 m2(多臺(tái)機(jī)柜)。監(jiān)測站房內(nèi)應(yīng)安裝空調(diào)，室內(nèi)溫度應(yīng)保持在15～30 ℃，相對(duì)濕度應(yīng)≤60%，空調(diào)應(yīng)具有來電自動(dòng)重啟功能。

(2)監(jiān)測系統(tǒng)組裝，包括采樣傳輸裝置、分析裝置、伴熱管、電路、氣源等等，由廠家專業(yè)人員實(shí)施。監(jiān)控探頭需滿足可監(jiān)測廢氣的溫度、壓力、流量參數(shù)。

(3)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。自動(dòng)監(jiān)測站房內(nèi)和監(jiān)測采樣口處安裝視頻監(jiān)控設(shè)施，監(jiān)控有效傳至環(huán)保平臺(tái)，視頻傳輸需要20 M以上的專線。本工程由于監(jiān)測平臺(tái)區(qū)域無可用電信光纜檢查井，施工采用有線+無線傳輸方式，取代挖鑿道路鋪設(shè)光纖、在車間內(nèi)橋架鋪設(shè)光線等方案，避免對(duì)現(xiàn)有道路的破壞，減少施工工程量，保證施工進(jìn)度。此部分工作由當(dāng)?shù)仉娦挪块T專業(yè)人員實(shí)施。無線傳輸監(jiān)控視頻如圖2所示。

圖2 無線傳輸監(jiān)控視頻

(4)數(shù)采儀。數(shù)采儀是由指定第三方部門提供，需聯(lián)網(wǎng)調(diào)試，由第三方專業(yè)人員實(shí)施?？紤]預(yù)留后期增加上傳監(jiān)控平臺(tái)模塊及環(huán)保在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的整合。

(5)監(jiān)測采樣口位置。監(jiān)測采樣口位置設(shè)置在垂直管段，應(yīng)避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位，設(shè)置在距彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于4倍直徑(或當(dāng)量直徑)和距上述部件上游方向不小于2倍直徑(或當(dāng)量直徑)處。對(duì)矩形煙道，其當(dāng)量直徑D=2AB/(A+B)，其中A、B為邊長。采樣口上游垂直方位應(yīng)設(shè)置比對(duì)采樣口，方便后續(xù)開展人工比對(duì)監(jiān)測工作。

(6)電源氣源的確認(rèn)。此部分工作需提前確認(rèn)，保證現(xiàn)場能提供穩(wěn)定的不間斷的氣源及電源，該項(xiàng)目的氣源和電源分別接自涂裝車間內(nèi)的壓縮空氣主管路及主配電柜；同時(shí)監(jiān)測站房內(nèi)配備穩(wěn)壓電源及UPS電源(≥8 kW)。

3.2 調(diào)試

調(diào)試主要分三部分，取樣檢測調(diào)試、數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試，分別由相關(guān)專業(yè)人員進(jìn)行。監(jiān)測設(shè)備在整套系統(tǒng)調(diào)試完成后，進(jìn)行168 h正常運(yùn)行后進(jìn)行初檢，初檢期間宜輔以人工取樣檢測，一般為4次/d取樣檢測；初檢合格后，進(jìn)入90 d現(xiàn)場運(yùn)行期；90 d現(xiàn)場運(yùn)行符合要求后，進(jìn)行復(fù)檢[1]。

3.3 日常運(yùn)維

監(jiān)測現(xiàn)場的運(yùn)維內(nèi)容包括：每周一次現(xiàn)場標(biāo)氣標(biāo)定，運(yùn)行狀態(tài)點(diǎn)檢，定期的設(shè)備維護(hù)，氮?dú)馄扛鼡Q及其他耗材的更換，出現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常，對(duì)監(jiān)測設(shè)備硬件、軟件的維修更換等，并對(duì)運(yùn)維情況進(jìn)行記錄留底；每三個(gè)月一次比對(duì)監(jiān)測。

環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)維內(nèi)容包括：及時(shí)關(guān)注已上傳管控平臺(tái)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題第一時(shí)間(4 h內(nèi))到現(xiàn)場處理；對(duì)異常數(shù)據(jù)的進(jìn)行情況說明，并在管控平臺(tái)上上傳有效說明文件；異常數(shù)據(jù)產(chǎn)生的工單處理；定期分析近期監(jiān)測數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上傳有效率(大于90%)，異常情況響應(yīng)率(95%)，分析原因并提出控制措施。運(yùn)維實(shí)施要保證監(jiān)測設(shè)備易損件及消耗品配備齊全，并及時(shí)更換，降低故障發(fā)生率，減少無效數(shù)據(jù)時(shí)段；同時(shí)要保證配有第三方檢測單位，以備出現(xiàn)應(yīng)急情況時(shí)采取人工檢測，比如發(fā)生故障需要停機(jī)維修[2]。監(jiān)測設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)在環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)上報(bào)備如圖3所示。工廠停產(chǎn)在環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)上報(bào)備如圖4所示。

圖3 監(jiān)測設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)在環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)上報(bào)備

圖4 工廠停產(chǎn)在環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)上報(bào)備

4 結(jié)語

該項(xiàng)目當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要求以VOC檢測限值30 mg/L作為控制NMHC的指標(biāo)，目前兩套系統(tǒng)運(yùn)行NMHC日均值約在10 mg/L。視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用結(jié)合鋪設(shè)光纖+近距離無線傳輸方式，有效解決實(shí)施過程中遇到的工程問題。整套系統(tǒng)安裝分較多專業(yè)人員參與，有效協(xié)調(diào)各專業(yè)隊(duì)伍按期完成相應(yīng)作業(yè)內(nèi)容對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)度起到重要作用。運(yùn)維過程需按既定要求按時(shí)保質(zhì)保量的完成相應(yīng)動(dòng)作，并留有記錄，同時(shí)要保證對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時(shí)關(guān)注，發(fā)現(xiàn)問題第一時(shí)間到現(xiàn)場處理，減少無效數(shù)據(jù)上傳，此項(xiàng)工作是運(yùn)維過程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)。環(huán)保在線監(jiān)測可間接反映環(huán)保設(shè)施KPR+TNV的運(yùn)行狀態(tài)，后續(xù)可在滿足生產(chǎn)需求及排放合規(guī)的前提下，對(duì)采集到的廢氣排放數(shù)據(jù)結(jié)合環(huán)保設(shè)施的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行深度分析，包括對(duì)車間生產(chǎn)用原材料(漆料)使用的數(shù)據(jù)分析，最后統(tǒng)計(jì)出環(huán)保設(shè)施最佳運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)、原材料種類對(duì)污染物排放情況的影響等，促使在線監(jiān)測設(shè)備的使用不在局限于滿足環(huán)保監(jiān)控的要求，更好服務(wù)工廠的環(huán)保節(jié)能管理提升工作。