廢氣在線(xiàn)監測系統的安裝調試及運維
1 基本概念和原理
非甲烷總烴連續監測系統(nonmethane hydrocarbons continuous emissionmonitoring system, NMHC-CEMS)，即連續監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備。系統依靠采樣探頭從排放管道內取樣，經(jīng)高溫除塵后，通過(guò)高溫伴熱管線(xiàn)進(jìn)入在線(xiàn)氣相色譜儀，經(jīng)過(guò)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(guò)系統軟件自動(dòng)完成數據的采集、分析、處理、傳輸和存儲。
2 系統組成
NMHC-CEMS系統結構主要包括樣品采集和傳輸裝置、預處理設備、分析儀器、數據采集和傳輸設備以及其他輔助設備等(如圖1所示)。依據系統測量方式和原理的不同，系統可能由上述全部或部分結構組成。系統測量廢氣中總烴及甲烷濃度、廢氣參數(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，對含氧量參與污染物折算濃度計算的要同時(shí)測量含氧量。同時(shí)計算廢氣中污染物排放速率和排放量，顯示和統計各種參數、圖表，并可將數據傳輸至管理部門(mén)。
3 在工程中的應用
某汽車(chē)工廠(chǎng)涂裝車(chē)間的噴漆廢氣中含有大量揮發(fā)性有機物(VOCs)，主要來(lái)源于汽車(chē)噴涂過(guò)程中使用的色漆以及清漆中的溶劑成分物質(zhì)等。VOCs對環(huán)境及人體健康均有不利影響，需對噴漆廢氣處理后方可排放。
廢氣治理工藝采用KPR(沸石轉輪吸附)+TNV(熱力焚燒)對廢氣進(jìn)行處理。通過(guò)可循環(huán)使用的沸石將廢氣中的VOC進(jìn)行濃縮，沸石轉輪分為三部分：吸附區、脫附區、冷卻區。當廢氣中VOC通過(guò)吸附區時(shí)，其包含的VOC被沸石吸附。當吸收了足夠多VOC的沸石進(jìn)入脫附區時(shí)，利用高溫氣體對沸石進(jìn)行脫附。脫附后的沸石經(jīng)過(guò)冷卻區冷卻后繼續進(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。
根據國家及當地環(huán)保政策要求，需對廢氣排放過(guò)程進(jìn)行在線(xiàn)監控，以非甲烷總烴表征揮發(fā)性有機物。
3.1系統安裝過(guò)程
在涂裝車(chē)間45 m高排放煙囪上安裝廢氣在線(xiàn)監測設備(兩套)監控非甲烷總烴排放指標，上傳監測數據至環(huán)境自動(dòng)監控系統，同時(shí)在監測站房及采樣口位置安裝視頻監控系統，監控視頻也需上傳至相關(guān)環(huán)保監管平臺。無(wú)線(xiàn)傳輸監控視頻如圖2所示。
(1)監測站房。監測站房與采樣點(diǎn)之間距離原則上不超過(guò)70 m；站房面積大于16 m2(多臺機柜)。監測站房?jì)葢惭b空調，室內溫度應保持在15～30℃，相對濕度應≤60%，空調應具有來(lái)電自動(dòng)重啟功能。
(2)監測系統組裝，包括采樣傳輸裝置、分析裝置、伴熱管、電路、氣源等等，由廠(chǎng)家專(zhuān)業(yè)人員實(shí)施。監控探頭需滿(mǎn)足可監測廢氣的溫度、壓力、流量參數。
(3)視頻監控系統。自動(dòng)監測站房?jì)群捅O測采樣口處安裝視頻監控設施，監控有效傳至環(huán)保平臺，視頻傳輸需要20 M以上的專(zhuān)線(xiàn)。本工程由于監測平臺區域無(wú)可用電信光纜檢查井，施工采用有線(xiàn)+無(wú)線(xiàn)傳輸方式，取代挖鑿道路鋪設光纖、在車(chē)間內橋架鋪設光線(xiàn)等方案，避免對現有道路的破壞，減少施工工程量，保證施工進(jìn)度。此部分工作由當地電信部門(mén)專(zhuān)業(yè)人員實(shí)施。無(wú)線(xiàn)傳輸監控視頻如圖2所示。
(4)數采儀。數采儀是由指定第三方部門(mén)提供，需聯(lián)網(wǎng)調試，由第三方專(zhuān)業(yè)人員實(shí)施?？紤]預留后期增加上傳監控平臺模塊及環(huán)保在線(xiàn)監測數據的整合。
(5)監測采樣口位置。監測采樣口位置設置在垂直管段，應避開(kāi)煙道彎頭和斷面急劇變化的部位，設置在距彎頭、閥門(mén)、變徑管下游方向不小于4倍直徑(或當量直徑)和距上述部件上游方向不小于2倍直徑(或當量直徑)處。對矩形煙道，其當量直徑D=2AB/(A+B)，其中A、B為邊長(cháng)。采樣口上游垂直方位應設置比對采樣口，方便后續開(kāi)展人工比對監測工作。
(6)電源氣源的確認。此部分工作需提前確認，保證現場(chǎng)能提供穩定的不間斷的氣源及電源，該項目的氣源和電源分別接自涂裝車(chē)間內的壓縮空氣主管路及主配電柜；同時(shí)監測站房?jì)扰鋫浞€壓電源及UPS電源(≥8 kW)。
3.2調試
調試主要分三部分，取樣檢測調試、數據上傳系統及視頻監控系統調試，分別由相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行。監測設備在整套系統調試完成后，進(jìn)行168 h正常運行后進(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90d現場(chǎng)運行期；90 d現場(chǎng)運行符合要求后，進(jìn)行復檢。
3.3日常運維
監測現場(chǎng)的運維內容包括：每周一次現場(chǎng)標氣標定，運行狀態(tài)點(diǎn)檢，定期的設備維護，氮氣瓶更換及其他耗材的更換，出現監測數據異常，對監測設備硬件、軟件的維修更換等，并對運維情況進(jìn)行記錄留底；每三個(gè)月一次比對監測。
環(huán)境自動(dòng)監控系統的運維內容包括：及時(shí)關(guān)注已上傳管控平臺的監測數據，發(fā)現問(wèn)題第一時(shí)間(4 h內)到現場(chǎng)處理；對異常數據的進(jìn)行情況說(shuō)明，并在管控平臺上上傳有效說(shuō)明文件；異常數據產(chǎn)生的工單處理；定期分析近期監測數據，統計數據上傳有效率(大于90%)，異常情況響應率(95%)，分析原因并提出控制措施。運維實(shí)施要保證監測設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(wú)效數據時(shí)段；同時(shí)要保證配有第三方檢測單位，以備出現應急情況時(shí)采取人工檢測，比如發(fā)生故障需要停機維修。監測設備出現故障時(shí)在環(huán)境自動(dòng)監控系統上報備如圖3所示。工廠(chǎng)停產(chǎn)在環(huán)境自動(dòng)監控系統上報備如圖4所示。
4 結語(yǔ)
該項目當地環(huán)保部門(mén)要求以VOC檢測限值30 mg/L作為控制NMHC的指標，目前兩套系統運行NMHC日均值約在10 mg/L。視頻監控系統采用結合鋪設光纖+近距離無(wú)線(xiàn)傳輸方式，有效解決實(shí)施過(guò)程中遇到的工程問(wèn)題。整套系統安裝分較多專(zhuān)業(yè)人員參與，有效協(xié)調各專(zhuān)業(yè)隊伍按期完成相應作業(yè)內容對項目的進(jìn)度起到重要作用。運維過(guò)程需按既定要求按時(shí)保質(zhì)保量的完成相應動(dòng)作，并留有記錄，同時(shí)要保證對監測數據的及時(shí)關(guān)注，發(fā)現問(wèn)題第一時(shí)間到現場(chǎng)處理，減少無(wú)效數據上傳，此項工作是運維過(guò)程中關(guān)鍵環(huán)節。環(huán)保在線(xiàn)監測可間接反映環(huán)保設施KPR+TNV的運行狀態(tài)，后續可在滿(mǎn)足生產(chǎn)需求及排放合規的前提下，對采集到的廢氣排放數據結合環(huán)保設施的運行參數進(jìn)行深度分析，包括對車(chē)間生產(chǎn)用原材料(漆料)使用的數據分析，最后統計出環(huán)保設施最佳運行狀態(tài)參數、原材料種類(lèi)對污染物排放情況的影響等，促使在線(xiàn)監測設備的使用不在局限于滿(mǎn)足環(huán)保監控的要求，更好服務(wù)工廠(chǎng)的環(huán)保節能管理提升工作。
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