废气在线监测系统的安装调试及运维

文章导读

本文详细介绍了，废气在线监测系统的安装调试及运维。非甲烷总烃连续监测系统(nonmethane hydrocarbons continuous emissionmonitoring system, NMHC-CEMS)，即连续监测固定污染源废气中非甲烷总烃排放浓度和排放量所需的全部设备。系统依靠采样探头从排放管道内取样，经高温除尘后，通过高温伴热管线进入在线气相色谱仪，经过色谱分离后进入高灵敏度氢火焰离子化检测器(FID) 进行测量，最后通过系统软件自动完成数据的采集、分析、处理、传输和存储。

▲来源：相章分享VOCs治理技术   ▲作者：刘国超等

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基本概念和原理

非甲烷总烃连续监测系统(nonmethane hydrocarbons continuous emissionmonitoring system, NMHC-CEMS)，即连续监测固定污染源废气中非甲烷总烃排放浓度和排放量所需的全部设备。系统依靠采样探头从排放管道内取样，经高温除尘后，通过高温伴热管线进入在线气相色谱仪，经过色谱分离后进入高灵敏度氢火焰离子化检测器(FID) 进行测量，最后通过系统软件自动完成数据的采集、分析、处理、传输和存储。

系统组成

NMHC-CEMS 系统结构主要包括样品采集和传输装置、预处理设备、分析仪器、数据采集和传输设备以及其他辅助设备等(如图1 所示)。依据系统测量方式和原理的不同，系统可能由上述全部或部分结构组成。系统测量废气中总烃及甲烷浓度、废气参数(温度、压力、流速、流量等)，其中非甲烷总烃浓度=总烃浓度-甲烷浓度，对含氧量参与污染物折算浓度计算的要同时测量含氧量。同时计算废气中污染物排放速率和排放量，显示和统计各种参数、图表，并可将数据传输至管理部门。

在工程中的应用

某汽车工厂涂装车间的喷漆废气中含有大量挥发性有机物(VOCs)，主要来源于汽车喷涂过程中使用的色漆以及清漆中的溶剂成分物质等。VOCs 对环境及人体健康均有不利影响，需对喷漆废气处理后方可排放。

废气治理工艺采用KPR(沸石转轮吸附)+TNV(热力焚烧)对废气进行处理。通过可循环使用的沸石将废气中的VOC 进行浓缩，沸石转轮分为三部分：吸附区、脱附区、冷却区。当废气中VOC 通过吸附区时，其包含的VOC 被沸石吸附。当吸收了足够多VOC的沸石进入脱附区时，利用高温气体对沸石进行脱附。脱附后的沸石经过冷却区冷却后继续进行VOC 吸附。脱附后的气体基本上浓缩了绝大部分喷漆废气中的VOC 物质，之后将浓缩气体送至热力焚烧炉燃烧，再经热力交换后最终排放。

根据国家及当地环保政策要求，需对废气排放过程进行在线监控，以非甲烷总烃表征挥发性有机物。

系统安装过程

在涂装车间45 m 高排放烟囱上安装废气在线监测设备(两套) 监控非甲烷总烃排放指标，上传监测数据至环境自动监控系统，同时在监测站房及采样口位置安装视频监控系统，监控视频也需上传至相关环保监管平台。无线传输监控视频如图2 所示。

(1) 监测站房。监测站房与采样点之间距离原则上不超过70 m;站房面积大于16 ㎡(多台机柜)。监测站房内应安装空调，室内温度应保持在15～30 ℃，相对湿度应≤60%，空调应具有来电自动重启功能。

(2) 监测系统组装，包括采样传输装置、分析装置、伴热管、电路、气源等等，由厂家专业人员实施。监控探头需满足可监测废气的温度、压力、流量参数。

(3) 视频监控系统。自动监测站房内和监测采样口处安装视频监控设施，监控有效传至环保平台，视频传输需要20 M 以上的专线。本工程由于监测平台区域无可用电信光缆检查井，施工采用有线+ 无线传输方式，取代挖凿道路铺设光纤、在车间内桥架铺设光线等方案，避免对现有道路的破坏，减少施工工程量，保证施工进度。此部分工作由当地电信部门专业人员实施。无线传输监控视频如图2 所示。

(4) 数采仪。数采仪是由指定第三方部门提供，需联网调试，由第三方专业人员实施。考虑预留后期增加上传监控平台模块及环保在线监测数据的整合。

(5) 监测采样口位置。监测采样口位置设置在垂直管段，应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位，设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于4 倍直径(或当量直径) 和距上述部件上游方向不小于2 倍直径(或当量直径) 处。对矩形烟道，其当量直径D=2AB/(A+B)，其中A、B 为边长。采样口上游垂直方位应设置比对采样口，方便后续开展人工比对监测工作。

(6) 电源气源的确认。此部分工作需提前确认，保证现场能提供稳定的不间断的气源及电源，该项目的气源和电源分别接自涂装车间内的压缩空气主管路及主配电柜;同时监测站房内配备稳压电源及UPS 电源(≥8 kW)。

调试

调试主要分三部分，取样检测调试、数据上传系统及视频监控系统调试，分别由相关专业人员进行。监测设备在整套系统调试完成后，进行168 h 正常运行后进行初检，初检期间宜辅以人工取样检测，一般为4 次/d 取样检测;初检合格后，进入90d 现场运行期;90 d现场运行符合要求后，进行复检。

日常运维

监测现场的运维内容包括：每周一次现场标气标定，运行状态点检，定期的设备维护，氮气瓶更换及其他耗材的更换，出现监测数据异常，对监测设备硬件、软件的维修更换等，并对运维情况进行记录留底;每三个月一次比对监测。

环境自动监控系统的运维内容包括：及时关注已上传管控平台的监测数据，发现问题第一时间(4 h内) 到现场处理;对异常数据的进行情况说明，并在管控平台上上传有效说明文件;异常数据产生的工单处理;定期分析近期监测数据，统计数据上传有效率(大于90%)，异常情况响应率(95%)，分析原因并提出控制措施。运维实施要保证监测设备易损件及消耗品配备齐全，并及时更换，降低故障发生率，减少无效数据时段;同时要保证配有第三方检测单位，以备出现应急情况时采取人工检测，比如发生故障需要停机维修。监测设备出现故障时在环境自动监控系统上报备如图3 所示。工厂停产在环境自动监控系统上报备如图4 所示。

结语

该项目当地环保部门要求以VOC 检测限值30 mg/L 作为控制NMHC 的指标，目前两套系统运行NMHC 日均值约在10 mg/L。视频监控系统采用结合铺设光纤+ 近距离无线传输方式，有效解决实施过程中遇到的工程问题。整套系统安装分较多专业人员参与，有效协调各专业队伍按期完成相应作业内容对项目的进度起到重要作用。运维过程需按既定要求按时保质保量的完成相应动作，并留有记录，同时要保证对监测数据的及时关注，发现问题第一时间到现场处理，减少无效数据上传，此项工作是运维过程中关键环节。环保在线监测可间接反映环保设施KPR+TNV 的运行状态，后续可在满足生产需求及排放合规的前提下，对采集到的废气排放数据结合环保设施的运行参数进行深度分析，包括对车间生产用原材料(漆料)使用的数据分析，最后统计出环保设施最佳运行状态参数、原材料种类对污染物排放情况的影响等，促使在线监测设备的使用不在局限于满足环保监控的要求，更好服务工厂的环保节能管理提升工作。

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