基于热湿法采样烟气排放连续监测系统测定气态污染物的工程实例

严笠

（南通市生态环境监控中心，江苏南通 226001）

1 引言

随着大气污染防治精细化管理的持续推进，对点状分布的废气固定污染源的监管刻不容缓。烟气排放连续监测系统（CEMS）由于具有连续性、可回溯性等优点，在大气污染治理中发挥的作用越来越大。冷干法是国内CEMS 的主流采样方法，但在实际工程中，烟气处理系统存在有冷凝水、管道易积水的问题，会导致烟气中的水溶性组分如SO2，HCl 等被水吸附，从而造成系统响应时间过长以及测量数据偏低的问题。在目前严格的大气环境监管形势下，越来越多的企业因此而受到环境主管部门的处罚及责令整改。热湿法采样因其不需要冷凝系统、采样管路全程超高温伴热，不存在以上问题，本工程实例可以为现场CEMS 的安装及改造提供一定的参考依据。

2 原理与方法

2.1 原理

热湿法CEMS［1］采样系统的预处理技术为抽取式全程伴热，即烟气从监测管道抽出后，通过高温伴热处理，始终维持其高于露点的温度，直至分析完成，全程温度控制在180 ℃以上，大幅降低了管道内积水的可能性。相对于传统的冷干法［2］采样，省去了各种复杂的冷凝预处理系统和排水系统，避免了烟气中的水溶性组分如SO2，HCl 等被冷凝液和管道内积水吸收的问题，测量结果更准确。

2.2 方法

某企业的1 号废气排放筒采用热湿法CEMS 采样系统测定气态污染物NO，SO2。该企业现场按照HJ 76—2017《固定污染源烟气（SO2、NOX、颗粒物）排放连续监测系统技术要求及检测方法》的规定，通入NO，SO2标准气体，测定并计算其24 h 零点漂移、量程漂移、示值误差、响应时间；该企业现场按照HJ 76—2017 规定的方法检测实际气体NO，SO2污染物因子，同步使用规定中要求的参比方法进行参比，按照量程计算其准确度。

3 结果分析

本文从准确性和响应时间的角度分析其是否达到标准；从大型设备更换次数及小型设备维修次数的角度分析其故障率；从投资及运行费用角度分析其经济性。

3.1 准确性

3.1.1 24 h 零点漂移及量程漂移

根据HJ 76—2017，NO，SO2零点漂移及量程漂移应不超过±2.5%。

某企业1 号废气排放筒工况现场零点漂移情况见表1。

表1 某企业1 号废气排放筒工况现场零点漂移情况

某企业1 号废气排放筒工况现场量程漂移情况 见表2。

表2 某企业1 号废气排放筒工况现场量程漂移情况

由表1、表2 可知，3 d 的数据中，NO 零点漂移最大值为0.18%，量程漂移最大值为0.65%；SO2零点漂移最大值为1.20%，量程漂移最大值为1.00%。NO，SO2零点漂移及量程漂移均符合并优于HJ 76—2017 规范要求的2.5%，NO，SO2标准气体的测量准确度较好。

3.1.2 示值误差

根据HJ 76—2017 规范，当NO 满量程小于200 μmol/mol（410 mg/m3）时，示 值 误 差 不 超 过±2.5%；当SO2满量程小于100 μmol/mol（286 mg/m3）时，示值误差不超过±2.5%。

某企业1 号废气排放筒工况现场示值误差及响应时间情况见表3。

表3 某企业1 号废气排放筒工况现场示值误差及响应时间情况

由表3 可知，NO，SO2分别在其各自低、中、高标准气体下的示值误差均小于1.3%，均符合并优于HJ 76—2017 规范要求的2.5%，NO，SO2标准气体的测量准确度较好。

3.1.3 实际气体准确度

根据HJ 76—2017 规范要求，当NO 排气浓度小于20 μmol/mol（41 mg/m3）时，准确度判定标准为绝对误差不超过±6 μmol/mol（12 mg/m3）；当SO2排气浓度小于20 μmol/mol（57 mg/m3）时，准确度判定标准为绝对误差不超过±6 μmol/mol（17m g/m3）。

某企业1 号废气排放筒工况现场NO 参比结果见表4。

表4 某企业1 号废气排放筒工况现场NO 参比结果mg/m3

由表4 可知，3 d 的参比数据中，NO 的绝对误差均控制在±0.5 mg/m3之内，符合并优于HJ 76—2017规范要求的12 mg/m3，NO 实际气体的测量准确度较好。

某企业1 号废气排放筒工况现场SO2参比结果见表5。

表5 某企业1 号废气排放筒工况现场SO2 参比结果mg/m3

由表5 可知，3 d 的参比数据中，SO2的绝对误差均控制在±0.8 mg/m3之内，符合并优于HJ 76—2017 规范要求的17 mg/m3，SO2实际气体的测量准确度较好。

3.2 响应时间

根据HJ 76—2017 规范要求，NO，SO2系统响应时间应小于等于200 s。

由表3 可知，SO2，NO 分别在其各自低、中、高标准气体下的响应时间均值均小于90 s，符合并优于HJ 76—2017 规范要求的200 s，气体吸附较少，流动性较好，响应时间较少。

3.3 故障率

跟踪该使用热湿法CEMS 采样系统的企业，设备于2020 年年初安装，运行至2022 年年底，共运行3 年，运行期间仅进行过一次大型备件更换，12 次小型设备维修，其中热湿法CEMS 采样系统的故障次数为0，设备故障率较低。

3.4 投资及运行费用

本项目总投资70 万元，包括设备购买费用、小型备件更换费用及耗材费用。全年委托第三方人员1 人负责设备的日常运行维护，日常运行维护费用每年按10 万元计。费用在行业中处于较高水平。

4 结论

本工程实例采用热湿法CEMS 采样系统测定气态污染物，NO，SO2在标准气体测试下的24 h 零点漂移、量程漂移、示值误差及响应时间均符合并优于HJ 76—2017 规范中的具体要求。NO，SO2的实际气体准确度判定均符合并优于HJ 76—2017 规范中的具体要求。设备的准确性较好，响应时间较少，故障率较低，总投资费用较高，适用于以下几类企业：对响应时间有较高管控要求的企业，如因响应时间过长而受到处罚及责令整改的企业等；对分析精度有较高管控要求的企业，如执行超低排放的企业等；对CEMS 维护时间有较高管控要求的企业，如生活垃圾焚烧发电厂等。