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生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量，正面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力，正成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的核心力量。本欄目將聚焦生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創(chuàng)新成果，及時(shí)發(fā)布環(huán)境技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)項(xiàng)，全面介紹行業(yè)內(nèi)的實(shí)用技術(shù)裝備和示范工程，引導(dǎo)行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。
生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)用裝備
2023-Z-19
申報(bào)單位
碧興物聯(lián)科技(深圳)股份有限公司
推薦單位
廣東省環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)
一、技術(shù)簡(jiǎn)介
適用范圍
適用于石油、化工、包裝印刷、噴涂、橡膠制造、電子制造、制藥等行業(yè)的固定污染源揮發(fā)性有機(jī)物排放監(jiān)測(cè)。
技術(shù)原理
廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)甲烷、非甲烷和煙氣參數(shù)等主要參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本裝備采用熱濕采樣技術(shù)、煙氣參數(shù)測(cè)量技術(shù)以及GC-FID檢測(cè)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)污染源揮發(fā)性有機(jī)物排放總量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以作為污染管控與防治的科學(xué)依據(jù)，通過通訊網(wǎng)絡(luò)上傳到中心控制室或環(huán)境管理部門，實(shí)現(xiàn)污染源實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)查看。系統(tǒng)涉及的主要原理如下：
(1)廢氣非甲烷測(cè)量技術(shù)
基于氣相色譜——氫火焰離子化檢測(cè)(GC-FID)原理，樣氣分別通過甲烷柱和總烴柱測(cè)定甲烷和總烴含量，兩者相減得到非甲烷總烴的含量。具體原理過程：被測(cè)樣氣由載氣帶入，通過對(duì)被測(cè)樣氣中組分有不同保留性能的色譜柱，使各氣體組分分離，依次導(dǎo)入氫火焰離子化檢測(cè)器，以得到各組分的檢測(cè)信號(hào)。按照導(dǎo)入檢測(cè)器的先后次序，經(jīng)過對(duì)比，可以區(qū)分被測(cè)樣氣組分，根據(jù)峰高度或峰面積可以計(jì)算出各組分含量。
圖6-1 氣相色譜柱氣體分離示意圖(左)與FID工作示意圖(右)
(2)煙氣參數(shù)測(cè)量技術(shù)
煙氣參數(shù)包括煙氣氧含量、溫度、壓力、流速和濕度的測(cè)量。煙氣氧含量采用氧化鋯法進(jìn)行測(cè)量；煙氣溫度采用鉑電阻溫度傳感器測(cè)量；煙氣的壓力采用高精度隔離膜壓力傳感器測(cè)量；煙氣流速采用S型皮托管+差壓變送器測(cè)量煙氣流動(dòng)中的差壓，再經(jīng)計(jì)算得到煙氣的流速；煙氣濕度采用阻容濕度傳感器進(jìn)行測(cè)量。
工藝路線
廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由采樣單元、非甲烷總烴測(cè)量單元、煙氣參數(shù)測(cè)量單元、輔助設(shè)備單元、數(shù)據(jù)采集單元等構(gòu)成。采樣單元完成廢氣的采樣。非甲烷總烴測(cè)量單元，實(shí)現(xiàn)甲烷和非甲烷總烴的測(cè)量。煙氣參數(shù)單元，實(shí)現(xiàn)煙氣溫度、煙氣流速、采樣流量、溫度、濕度、壓力等參數(shù)的測(cè)量。輔助單元包含氫氣發(fā)生器、載氣源、空氣預(yù)處理，氫氣發(fā)生器保證色譜儀檢測(cè)器中樣品的燃燒；載氣源保證樣品送入檢測(cè)器；空氣預(yù)處理保證色譜儀閥的驅(qū)動(dòng)氣以及檢測(cè)器樣燃燒的助燃?xì)?。?shù)據(jù)采集傳輸單元將所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至指定的平臺(tái)。
工藝流程如下圖所示：
圖6-2 工藝流程圖
裝備性能參數(shù)及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
執(zhí)行企標(biāo)《ZE-CEM2000G 型廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》，主要性能參數(shù)：
非甲烷總烴監(jiān)測(cè)單元
?、佟》治鲋芷冢?le;2min
?、凇≈貜?fù)性：≤2%
?、邸【€性誤差：±2%F.S
?、堋?4h零點(diǎn)漂移：±3%F.S
?、荨?4h量程漂移：±3%F.S
?、蕖…h(huán)境溫度變化的影響：±5%F.S
?、摺∵M(jìn)樣流量變化的影響：±2%F.S
?、唷」╇婋妷鹤兓挠绊懀?plusmn;2%F.S
⑨ 氧氣的影響：±2%F.S
?、狻∮绊懸蜃樱杭淄?.9~1.2；乙烯：0.8~1.20；苯：0.8~1.2；二氯甲烷：0.75~1.15
? 平行性：≤5%
非甲烷總烴CEMS
?、佟》治鲋芷冢?le;3min
?、凇?4h零點(diǎn)漂移：±3%F.S
?、邸?4h量程漂移：±3%F.S
?、堋?zhǔn)確度：<50mg/m3，絕對(duì)誤差≤20mg/m3
應(yīng)用效果
廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于工業(yè)污染源VOCs監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)污染值守的非甲烷總烴連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程監(jiān)控。本裝備解決了工業(yè)污染源VOCs監(jiān)管難度大、分析周期長、效率低、數(shù)據(jù)上報(bào)慢、數(shù)據(jù)少、人力需求大等問題，為工業(yè)污染源VOCs自動(dòng)監(jiān)控提供了有效的技術(shù)裝備。實(shí)現(xiàn)廢氣甲烷、非甲烷總烴等揮發(fā)性有機(jī)物自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)的目標(biāo)。
裝備的應(yīng)用幫助污染監(jiān)管部門及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握固定污染源企業(yè)VOCs污染排放狀況，能夠應(yīng)用于重點(diǎn)區(qū)域污染排查等領(lǐng)域，為大氣污染防治和治理政策制定提供專業(yè)、有效、及時(shí)、科學(xué)的判定依據(jù)，增強(qiáng)環(huán)境執(zhí)法部門的污染管控能力；同時(shí)促使污染企業(yè)優(yōu)化工藝，減少VOCs污染排放，助力大氣環(huán)境改善，具有顯著的社會(huì)價(jià)值和環(huán)境效益。
研發(fā)背景
揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)作為大氣污染物臭氧和PM2.5的重要前體物，是大氣VOCs污染的主要來源。固定污染源VOCs監(jiān)測(cè)是大氣污染防治的基礎(chǔ)性工作，國家對(duì)大氣污染日益重視，揮發(fā)性有機(jī)物納入排污費(fèi)征收范圍。國家不斷加強(qiáng)固定污染源VOCs監(jiān)控體系建設(shè)，推動(dòng)重點(diǎn)區(qū)域加快VOCs重點(diǎn)排污單位自動(dòng)監(jiān)控設(shè)施建設(shè)與聯(lián)網(wǎng)。固定污染源揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)需求旺盛，市場(chǎng)前景廣闊。
我國揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)工作起步晚，基礎(chǔ)相對(duì)薄弱。VOCs種類多，涉及的行業(yè)和企業(yè)數(shù)量多，排放條件復(fù)雜，監(jiān)管非常困難，VOCs的及時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為制約VOCs科學(xué)管控與防治的關(guān)鍵因素。廢氣非甲烷總烴(NMHC)作為固定污染源揮發(fā)性有機(jī)物總量表征因子，反映了污染源中揮發(fā)性有機(jī)物的污染狀況，成為揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)主要參數(shù)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室分析方法采樣難度大、分析時(shí)效性差、難以實(shí)現(xiàn)跨時(shí)空的連續(xù)污染狀況監(jiān)測(cè)分析；國產(chǎn)化自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝備在穩(wěn)定性、可靠性等方面仍有待進(jìn)一步增強(qiáng)。
開發(fā)穩(wěn)定性強(qiáng)、可靠性高的廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無人值守的揮發(fā)性有機(jī)物連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，為污染執(zhí)法和污染防治提供有效的科學(xué)數(shù)據(jù)依據(jù)，具有重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值和民生意義。
技術(shù)/裝備特點(diǎn)
(1)高溫采樣與預(yù)處理技術(shù)：高溫采樣泵保證氣體在經(jīng)過分析儀表和采樣泵的過程中均保持高溫，無冷凝水出現(xiàn)，不會(huì)對(duì)任何器件造成腐蝕；獨(dú)有疊孔式過濾器，對(duì)采樣煙氣過濾，過濾效果好，反吹效率高，探頭維護(hù)周期長。
(2)高溫分析測(cè)量技術(shù)：全程?溫伴熱測(cè)量總烴、甲烷、非甲烷總烴等，有效避免水汽冷凝引起的分析偏差和分析系統(tǒng)的腐蝕問題，避免高沸點(diǎn)未知物凝固積累可能造成分析系統(tǒng)的管道系統(tǒng)堵塞。
(3)差量式GC-FID分析技術(shù)：同一FID檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)甲烷、總烴的檢測(cè)，消除不同檢測(cè)器之間差異帶來的影響，有效減少分析誤差，提高設(shè)備的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
(4)自動(dòng)化校準(zhǔn)技術(shù)：只用零空氣進(jìn)行零點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)，不需要標(biāo)準(zhǔn)氣校準(zhǔn)就可以長期保持±2%的檢測(cè)精度，改變了以往分析系統(tǒng)依賴標(biāo)準(zhǔn)氣的陳舊模式，大大降低了運(yùn)行成本。
(5)可擴(kuò)展性：從結(jié)構(gòu)上、軟件上兼容了后期的拓展需求，支持苯系物及其他特征因子監(jiān)測(cè)，同時(shí)為環(huán)境空氣直接法非甲烷總體監(jiān)測(cè)預(yù)留空間。
二、典型應(yīng)用案例
案例名稱
罐區(qū)VOC綜合治理裝置排氣筒的揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目
案例簡(jiǎn)介
項(xiàng)目簡(jiǎn)介：南京龍翔液體化工儲(chǔ)運(yùn)碼頭有限公司罐區(qū)VOC綜合治理裝置排氣筒的揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目，由碧興物聯(lián)科技(深圳)股份有限公司負(fù)責(zé)有組織廢氣排放實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝備。項(xiàng)目于2021年開始建設(shè)，2022年1月完成揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(又稱為“廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”)的安裝調(diào)試，2022年6月組織驗(yàn)收通過。項(xiàng)目建成后，實(shí)現(xiàn)罐區(qū)VOC綜合治理裝置排氣筒排放廢氣自動(dòng)采樣和數(shù)據(jù)分析，通過對(duì)罐區(qū)VOC綜合治理裝置排氣筒的揮發(fā)性有機(jī)物和煙氣參數(shù)等指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)控罐區(qū)VOC綜合治理裝置排氣筒VOCs的排放情況，并通過聯(lián)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到南京市污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，作為VOCs污染源防控和治理的重要依據(jù)。
運(yùn)行模式：項(xiàng)目建成后，由碧興物聯(lián)科技(深圳)股份有限公司提供專業(yè)的環(huán)境監(jiān)測(cè)運(yùn)維服務(wù)。
達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或性能要求
本項(xiàng)目屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)/監(jiān)控領(lǐng)域，項(xiàng)目運(yùn)行并不直接產(chǎn)生污染達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或減排作用，項(xiàng)目應(yīng)用為污染源排放突發(fā)事件預(yù)警和精準(zhǔn)精細(xì)管理提供有效的數(shù)據(jù)支撐，有助于實(shí)現(xiàn)大氣排放協(xié)同管理，有效支撐大氣污染協(xié)同防治。
項(xiàng)目涉及的連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《固定污染源廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》(HJ1013-2018)標(biāo)準(zhǔn)要求。
業(yè)主單位
南京龍翔液體化工儲(chǔ)運(yùn)碼頭有限公司
投運(yùn)時(shí)間
2022年1月
工藝流程
廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由采樣單元、非甲烷總烴測(cè)量單元、煙氣參數(shù)測(cè)量單元、輔助設(shè)備單元、數(shù)據(jù)采集單元等構(gòu)成。采樣單元完成廢氣的采樣。非甲烷總烴測(cè)量單元，實(shí)現(xiàn)甲烷和非甲烷總烴的測(cè)量。煙氣參數(shù)單元，實(shí)現(xiàn)煙氣溫度、煙氣流速、采樣流量、溫度、濕度、壓力等參數(shù)的測(cè)量。輔助單元包含氫氣發(fā)生器、載氣源、空氣預(yù)處理，氫氣發(fā)生器保證色譜儀檢測(cè)器中樣品的燃燒；載氣源保證樣品送入檢測(cè)器；空氣預(yù)處理保證色譜儀閥的驅(qū)動(dòng)氣以及檢測(cè)器樣燃燒的助燃?xì)狻?shù)據(jù)采集傳輸單元將所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至指定的平臺(tái)。
運(yùn)行情況
本項(xiàng)目建成罐區(qū)VOC綜合治理裝置排氣筒的揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并成功聯(lián)網(wǎng)到南京市污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，通過了南京龍翔液體化工儲(chǔ)運(yùn)碼頭有限公司組織的驗(yàn)收。項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了甲烷、非甲烷總烴、煙氣參數(shù)等因子的在線監(jiān)測(cè)工作，為VOCs污染源防控和治理提供了科學(xué)有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。項(xiàng)目運(yùn)行至今，系統(tǒng)運(yùn)行正常、穩(wěn)定，數(shù)據(jù)有效率達(dá)到95%以上。
2022年9月開展的比對(duì)驗(yàn)收?qǐng)?bào)告顯示，南京龍翔液體化工儲(chǔ)運(yùn)碼頭有限公司罐區(qū)VOC綜合治理裝置排氣筒安裝的CEMS，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)結(jié)果為：非甲烷總烴、樣氣、煙溫、流速、濕度 比對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果為合格，樣氣的示值誤差(線性誤差)、響應(yīng)時(shí)間均合格；樣氣的零點(diǎn)漂移、量程漂移均合格；非甲烷總烴示值誤差(線性誤差)合格；非甲烷總烴分析周期、儀器零點(diǎn)漂移、系統(tǒng)零點(diǎn)漂移和量程漂移均合格。
技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的碳減排效果
本項(xiàng)目屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)/監(jiān)控領(lǐng)域，不涉及節(jié)能和污染減排等情況
原標(biāo)題：環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力 | 廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
