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生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設和高質量發(fā)展的關鍵力量，正面臨著轉型升級的迫切需求。環(huán)保新質生產(chǎn)力，正成為推動產(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、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創(chuàng)新成果，及時發(fā)布環(huán)境技術進步獎項，全面介紹行業(yè)內的實用技術裝備和示范工程，引導行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能，為經(jīng)濟社會全面綠色轉型貢獻力量。
生態(tài)環(huán)境保護實用裝備
2023-Z-19
申報單位
碧興物聯(lián)科技(深圳)股份有限公司
推薦單位
廣東省環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會
一、技術簡介
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)性有機物排放監(jiān)測。
技術原理
廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)甲烷、非甲烷和煙氣參數(shù)等主要參數(shù)的實時監(jiān)測。本裝備采用熱濕采樣技術、煙氣參數(shù)測量技術以及GC-FID檢測技術、網(wǎng)絡通訊技術，實現(xiàn)污染源揮發(fā)性有機物排放總量進行連續(xù)監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)可以作為污染管控與防治的科學依據(jù)，通過通訊網(wǎng)絡上傳到中心控制室或環(huán)境管理部門，實現(xiàn)污染源實時遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)查看。系統(tǒng)涉及的主要原理如下：
(1)廢氣非甲烷測量技術
基于氣相色譜——氫火焰離子化檢測(GC-FID)原理，樣氣分別通過甲烷柱和總烴柱測定甲烷和總烴含量，兩者相減得到非甲烷總烴的含量。具體原理過程：被測樣氣由載氣帶入，通過對被測樣氣中組分有不同保留性能的色譜柱，使各氣體組分分離，依次導入氫火焰離子化檢測器，以得到各組分的檢測信號。按照導入檢測器的先后次序，經(jīng)過對比，可以區(qū)分被測樣氣組分，根據(jù)峰高度或峰面積可以計算出各組分含量。
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)測量技術
煙氣參數(shù)包括煙氣氧含量、溫度、壓力、流速和濕度的測量。煙氣氧含量采用氧化鋯法進行測量；煙氣溫度采用鉑電阻溫度傳感器測量；煙氣的壓力采用高精度隔離膜壓力傳感器測量；煙氣流速采用S型皮托管+差壓變送器測量煙氣流動中的差壓，再經(jīng)計算得到煙氣的流速；煙氣濕度采用阻容濕度傳感器進行測量。
工藝路線
廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)由采樣單元、非甲烷總烴測量單元、煙氣參數(shù)測量單元、輔助設備單元、數(shù)據(jù)采集單元等構成。采樣單元完成廢氣的采樣。非甲烷總烴測量單元，實現(xiàn)甲烷和非甲烷總烴的測量。煙氣參數(shù)單元，實現(xiàn)煙氣溫度、煙氣流速、采樣流量、溫度、濕度、壓力等參數(shù)的測量。輔助單元包含氫氣發(fā)生器、載氣源、空氣預處理，氫氣發(fā)生器保證色譜儀檢測器中樣品的燃燒；載氣源保證樣品送入檢測器；空氣預處理保證色譜儀閥的驅動氣以及檢測器樣燃燒的助燃氣。數(shù)據(jù)采集傳輸單元將所有監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至指定的平臺。
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)行標準
執(zhí)行企標《ZE-CEM2000G 型廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)》，主要性能參數(shù)：
非甲烷總烴監(jiān)測單元
① 分析周期：≤2min
?、凇≈貜托裕?le;2%
?、邸【€性誤差：±2%F.S
?、堋?4h零點漂移：±3%F.S
⑤ 24h量程漂移：±3%F.S
?、蕖…h(huán)境溫度變化的影響：±5%F.S
⑦ 進樣流量變化的影響：±2%F.S
?、唷」╇婋妷鹤兓挠绊懀?plusmn;2%F.S
?、帷⊙鯕獾挠绊懀?plusmn;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
② 24h零點漂移：±3%F.S
?、邸?4h量程漂移：±3%F.S
④ 準確度：<50mg/m3，絕對誤差≤20mg/m3
應用效果
廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)應用于工業(yè)污染源VOCs監(jiān)測，實現(xiàn)24小時污染值守的非甲烷總烴連續(xù)自動監(jiān)測和遠程監(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)上報慢、數(shù)據(jù)少、人力需求大等問題，為工業(yè)污染源VOCs自動監(jiān)控提供了有效的技術裝備。實現(xiàn)廢氣甲烷、非甲烷總烴等揮發(fā)性有機物自動連續(xù)監(jiān)測的目標。
裝備的應用幫助污染監(jiān)管部門及時、準確地掌握固定污染源企業(yè)VOCs污染排放狀況，能夠應用于重點區(qū)域污染排查等領域，為大氣污染防治和治理政策制定提供專業(yè)、有效、及時、科學的判定依據(jù)，增強環(huán)境執(zhí)法部門的污染管控能力；同時促使污染企業(yè)優(yōu)化工藝，減少VOCs污染排放，助力大氣環(huán)境改善，具有顯著的社會價值和環(huán)境效益。
研發(fā)背景
揮發(fā)性有機物(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)測是大氣污染防治的基礎性工作，國家對大氣污染日益重視，揮發(fā)性有機物納入排污費征收范圍。國家不斷加強固定污染源VOCs監(jiān)控體系建設，推動重點區(qū)域加快VOCs重點排污單位自動監(jiān)控設施建設與聯(lián)網(wǎng)。固定污染源揮發(fā)性有機物監(jiān)測需求旺盛，市場前景廣闊。
我國揮發(fā)性有機物監(jiān)測工作起步晚，基礎相對薄弱。VOCs種類多，涉及的行業(yè)和企業(yè)數(shù)量多，排放條件復雜，監(jiān)管非常困難，VOCs的及時準確監(jiān)測已經(jīng)成為制約VOCs科學管控與防治的關鍵因素。廢氣非甲烷總烴(NMHC)作為固定污染源揮發(fā)性有機物總量表征因子，反映了污染源中揮發(fā)性有機物的污染狀況，成為揮發(fā)性有機物監(jiān)測主要參數(shù)。傳統(tǒng)的實驗室分析方法采樣難度大、分析時效性差、難以實現(xiàn)跨時空的連續(xù)污染狀況監(jiān)測分析；國產(chǎn)化自動監(jiān)測裝備在穩(wěn)定性、可靠性等方面仍有待進一步增強。
開發(fā)穩(wěn)定性強、可靠性高的廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)無人值守的揮發(fā)性有機物連續(xù)自動監(jiān)測，為污染執(zhí)法和污染防治提供有效的科學數(shù)據(jù)依據(jù)，具有重要的社會經(jīng)濟價值和民生意義。
技術/裝備特點
(1)高溫采樣與預處理技術：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)，不會對任何器件造成腐蝕；獨有疊孔式過濾器，對采樣煙氣過濾，過濾效果好，反吹效率高，探頭維護周期長。
(2)高溫分析測量技術：全程?溫伴熱測量總烴、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：同一FID檢測器實現(xiàn)甲烷、總烴的檢測，消除不同檢測器之間差異帶來的影響，有效減少分析誤差，提高設備的準確性和穩(wěn)定性。
(4)自動化校準技術：只用零空氣進行零點自動校準，不需要標準氣校準就可以長期保持±2%的檢測精度，改變了以往分析系統(tǒng)依賴標準氣的陳舊模式，大大降低了運行成本。
(5)可擴展性：從結構上、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，同時為環(huán)境空氣直接法非甲烷總體監(jiān)測預留空間。
二、典型應用案例
案例名稱
罐區(qū)VOC綜合治理裝置排氣筒的揮發(fā)性有機物在線監(jiān)測系統(tǒng)建設項目
案例簡介
項目簡介：南京龍翔液體化工儲運碼頭有限公司罐區(qū)VOC綜合治理裝置排氣筒的揮發(fā)性有機物在線監(jiān)測系統(tǒng)建設項目，由碧興物聯(lián)科技(深圳)股份有限公司負責有組織廢氣排放實時監(jiān)測裝備。項目于2021年開始建設，2022年1月完成揮發(fā)性有機物在線監(jiān)測系統(tǒng)(又稱為“廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)”)的安裝調試，2022年6月組織驗收通過。項目建成后，實現(xiàn)罐區(qū)VOC綜合治理裝置排氣筒排放廢氣自動采樣和數(shù)據(jù)分析，通過對罐區(qū)VOC綜合治理裝置排氣筒的揮發(fā)性有機物和煙氣參數(shù)等指標的監(jiān)測，實時監(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)實時上傳到南京市污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)平臺，作為VOCs污染源防控和治理的重要依據(jù)。
運行模式：項目建成后，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)測運維服務。
達到的標準或性能要求
本項目屬于環(huán)境監(jiān)測/監(jiān)控領域，項目運行并不直接產(chǎn)生污染達到的標準或減排作用，項目應用為污染源排放突發(fā)事件預警和精準精細管理提供有效的數(shù)據(jù)支撐，有助于實現(xiàn)大氣排放協(xié)同管理，有效支撐大氣污染協(xié)同防治。
項目涉及的連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)符合行業(yè)標準《固定污染源廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法》(HJ1013-2018)標準要求。
業(yè)主單位
南京龍翔液體化工儲運碼頭有限公司
投運時間
2022年1月
工藝流程
廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)由采樣單元、非甲烷總烴測量單元、煙氣參數(shù)測量單元、輔助設備單元、數(shù)據(jù)采集單元等構成。采樣單元完成廢氣的采樣。非甲烷總烴測量單元，實現(xiàn)甲烷和非甲烷總烴的測量。煙氣參數(shù)單元，實現(xiàn)煙氣溫度、煙氣流速、采樣流量、溫度、濕度、壓力等參數(shù)的測量。輔助單元包含氫氣發(fā)生器、載氣源、空氣預處理，氫氣發(fā)生器保證色譜儀檢測器中樣品的燃燒；載氣源保證樣品送入檢測器；空氣預處理保證色譜儀閥的驅動氣以及檢測器樣燃燒的助燃氣。數(shù)據(jù)采集傳輸單元將所有監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至指定的平臺。
運行情況
本項目建成罐區(qū)VOC綜合治理裝置排氣筒的揮發(fā)性有機物在線監(jiān)測系統(tǒng)，并成功聯(lián)網(wǎng)到南京市污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)平臺，通過了南京龍翔液體化工儲運碼頭有限公司組織的驗收。項目實現(xiàn)了甲烷、非甲烷總烴、煙氣參數(shù)等因子的在線監(jiān)測工作，為VOCs污染源防控和治理提供了科學有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。項目運行至今，系統(tǒng)運行正常、穩(wěn)定，數(shù)據(jù)有效率達到95%以上。
2022年9月開展的比對驗收報告顯示，南京龍翔液體化工儲運碼頭有限公司罐區(qū)VOC綜合治理裝置排氣筒安裝的CEMS，各項監(jiān)測結果為：非甲烷總烴、樣氣、煙溫、流速、濕度 比對監(jiān)測結果為合格，樣氣的示值誤差(線性誤差)、響應時間均合格；樣氣的零點漂移、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、儀器零點漂移、系統(tǒng)零點漂移和量程漂移均合格。
技術應用產(chǎn)生的碳減排效果
本項目屬于環(huán)境監(jiān)測/監(jiān)控領域，不涉及節(jié)能和污染減排等情況
原標題：環(huán)保新質生產(chǎn)力 | 廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)
