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在線監測VOCs,一套新的固定汙染源監測係統已“出爐”

[內容提要]:針對固定汙染源排放揮發性有機物的特點,研製了一套基於色譜技術的固定汙染源揮發性有機物在線監測係統,該係統采用全程高溫預處理技術和高溫色譜技術。本文詳細描述了該係統主要組成結構、技術特點、性能參數和現場應用測試。測試結果表明,所研製的固定汙染源揮發性有機物在線監測係統具有測量精度高、線性範圍寬、現場適性強等特點,滿足固定汙染源排放煙氣中揮發性有機物的在線監測要求。

在線監測VOCs,一套新的固定汙染源監測係統已“出爐”  
按照世界衛生組織(WHO)的定義,揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是指沸點範圍在50~260℃之間,室溫下飽和蒸汽壓超過133.32Pa,在常溫下以蒸汽形式存在於空氣中的一類有機物。按其化學結構可進一步分為8類:烷烴類、芳烴類、烯烴類、酯類、醛類、酮類和其他化合物。

VOCs對人體健康和自然環境的影響主要表現在以下三方麵:(1) VOCs 一般具有較強的刺激性和毒性,部分具有致畸、致突變致癌作用。(2)VOCs的成分極為複雜,有些化學活性很強,在光照作用下,和NOX發生光化學反應,易引起光化學煙霧汙染。(3)鹵代烴類VOCs能分解臭氧,破壞臭氧層,引起溫室效應等全球性環境問題[2]。據統計,城市中的VOCs 主要來源於固定汙染源廢氣排放,約占整個人為排放源的55. 5%。產生VOCs 的固定汙染源主要包括石油化工、電子、噴塗、皮革、印刷等工業源。

目前國內固定汙染源監測對象主要為非甲烷總烴和揮發性有機物特征組分,歐盟和美國的監測對象則以總有機碳(TOC)為主,但監測分析方法均以離子火焰分析為主。

針對固定汙染源VOCs排放監測現場手工采樣,實驗室離線分析方法花費的時間長、數據不及時,且外界的幹擾因素(人員、環境、運輸)影響較大。在歐美等發達國家,已經逐步應用在線儀器對固定汙染源廢氣進行實時監測。目前國內的固定汙染源揮發性有機物在線監測設備大部分依賴進口,但進口設備價格昂貴、維護成本高,嚴重阻礙了固定汙染源VOCs在線監測技術在國內的普及,因此研製具有完全自主知識產權的揮發性有機物在線監測係統已刻不容緩。

聚光科技研製出了CEMS-2000 B VOC型固定汙染源VOCs在線監測係統,該係統主要由采樣預處理子係統、VOCs氣態汙染物監測子係統、煙氣參數子係統及數據采集與處理子係統組成。

采樣預處理子係統:主要由采樣探頭、伴熱管線、預處理單元、電控單元組成。煙氣由機櫃內的真空泵抽取,經由采樣探頭、高溫伴熱管線後通入VOCs分析儀進行測量,樣氣全程保持高溫。

VOCs 氣態汙染物監測子係統:主要有非甲烷總烴在線分析儀、苯係物在線分析儀等。根據生產工藝及具體特征汙染物的排放管控要求,可定製特征因子汙染物分析儀器。

煙氣參數監測子係統:煙氣參數監測子係統主要用來監測煙氣溫度、壓力、流量、濕度等,用於汙染物排放總量的核算和相關濃度的折算,將監測結果轉換為標準狀況下的數據。

數據采集與處理子係統:采集煙氣參數數據、匯總所有的氣體濃度信息和工作狀態信息,同時生成報表、存儲數據、記錄曆史數據、與環保部門和客戶的DCS聯網通信等功能。
 
係統采樣結構組成如圖2所示,係統從取樣口抽取樣品,經高溫采樣探頭除塵後,通過高溫伴熱管進入在線氣相色譜(GC)進行分析。色譜儀內置加熱箱,樣品經過的管路全部保持高溫。樣品經色譜分離後進入高靈敏度的氫火焰離子化檢測器(FID)進行檢測分析。

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