浅论如何量化烟气在线监测系统安装调试比对及运营工作-发表论文

浅论如何量化烟气在线监测系统安装调试比对及运营工作
郑文、李铁军、李卫东、曹福德
摘要：分析烟气排放在线监测系统被测对象特征，制定CEMS设备量化管理办法，建立安装、调试、比对、运营、审核评分机制，保证CEMS数据的有效性。
关键词：量化管理；有效性；评分。
Abstract: Analysis of online monitoring system for flue gas emission characteristics of the measured object, quantitative management approach to develop CEMS equipment, the establishment of installation, commissioning, alignment, operation, audit score mechanism to ensure the validity of CEMS data.Key words: Quantitative Management; Effectiveness; Score.
1 引言
近年来企业环境保护与在线监测需求越来越大，制造商推介的烟气排放在线监测系统（CEMS）也不少，但不同企业、不同烟气排放点有着不同的对象特征。CEMS用户在前期检测仪表的选型设计与仪表系统的集成方面空间越来越多，但是过程分析面对的困难与问题很多：高温、高粉尘、高水份、负压及腐蚀性等恶劣气体条件。如何保证必要的检测准确度，较快的反应速度，易安装、易标定，防尘、防溅、防腐等防护要求，分析被测对象特征，再研究设计与生产工艺条件相匹配，制定出CEMS设备的量化管理量化考核管理办法，才能保证CEMS数据的有效性。
2 安装调试量化管理工作
任何一套CEMS设备是否正常工作，前期的设备选型及安装调试工作是否正常为数据有效性的前提，完成以下工作是CEMS设备正常运营的基础。
2.1掌握排污企业基本情况
主要包括企业名称；地址；邮政编码；联系人；固定电话；移动电话；主要产品情况；产品设计生产能力；实际产量；企业生产状况；企业脱硫设备运行情况；除尘设备运行情况；环评批复对在线设备要求及文号等。
2.2确定每个设备技术指标
CEMS包括二氧化硫、氮氧化物、尘、温度、压力、流速、流量、氧量、湿度等技术指标，需要确定每项指标的设备型号；出厂编号；生产商；集成商；生产许可证编号；环保产品认证编号；方法原理；检出限；测定量程；运营单位。
2.3明确安装位置
烟囱位置包括：东经度分秒；北纬度分秒；与边界距离等。
烟囱规范化情况包括：烟囱材质；烟囱高度；平台高度；爬梯类型；平台防震及防雷情况。
2.4 试运行主要工作
站房、辅助措施：保持站房清洁，保证监测用站房内的温度、湿度满足仪器正常运行的需要，辅助设备工作正常。
气路等管路：定期维护和清洗，保证气路畅通，防止堵塞、泄露，是否有记录。
在线监测设备：是否定期清洗、更换耗材，定期校准仪器，是否有记录。
电路、仪器传输：保持电路、传输仪器是否正常工作。
日常维护及巡检：是否按HJ/T75-2007中的规定要求对系统进行日常维护并做好巡检记录。
检修：是否按要求进行在线监测设备的检修、停用、拆除或者更换并做记录。
2.5 质量保证和质量控制要素
操作人员：操作人员是否按国家相关规定，经培训考核合格，持证上岗。
标准气体：是否定期对标准气体进行核查，结果符合要求并记录。
定期校准：是否按HJ/T75-2007要求对在线设备定期进行校准，结果符合要求并记录。
2.6 联网稳定度
联网通讯稳定性包括：现场机在线率为90％以上；正常情况下，掉线后，应在5分钟之内重新上线；单台数据采集传输仪每日掉线次数在5次以内；报文传输稳定性在99％以上，当出现报文错误或丢失时，启动纠错逻辑，要求数据采集传输仪重新发送报文。
2.7 数据准确性
数据传输正确性：在线监测仪器显示值、数据采集传输仪数据和上位机接受的数据这三个环节的实时数据是否保持一致。　
在线监测设备验收：是否已经验收、并提供监测报告和验收报告。　
比对监测：当地环境保护技术主管部门按HJ/T75-2007中7.2每年不定期地对烟气CEMS技术性能指标至少进行一次比对监测，但监测样品数量可相应减少，监测颗粒物、流速、烟温等样品数量至少3对（指代表整个烟道断面的平均值），抽检气态污染物样品数量至少6对，抽检结果应符合本标准7.4。
2.8设备运行率
运行时间：主要设备平均无故障连续运行时间；其余辅助设备平均无故障运行时间。
设备运行率：设备运行率%=（实际运行小时/企业排放小时数）*100%。
2.9 仪器技术档案
基本要求：档案中的表格是否采用统一的标准格式；记录是否完成、清晰、是否有专业维修人员的签字；是否可从技术档案中查阅和了解仪器设备的使用、维修和性能检验等全部历史资料，以及对运行的各台仪器设备做出的正确的评价；与仪器相关的记录是否在现场并妥善保存。　
档案内容：是否有仪器的生产厂家、系统的安装单位和竣工验收记录；是否有监测仪器校准的例行记录；是否有监测仪器的运行调试报告、例行检查、维护保养记录；是否有检定机构的检定或校验记录；是否有仪器设备的检修、易耗品的定期更换记录；是否有各种仪器的操作、使用、维护规范。
3 设备运营量化管理工作
3.1日常巡检维护内容
基本情况：企业名称；巡检日期；设备名称；规格型号；设备编号；维护管理单位；安装地点；维护保养人。
烟气监测系统：探头滤芯、采样管、伴热管是否堵塞；采样探头反吹是否正常，电磁阀、反吹气源是否正常；采样泵、致冷器、过滤器、采样流量是否正常；直接烟气分析仪的净化装置管路、风机、过滤器、风量；吸附剂、干燥剂是否过期；烟气监测数据是否正常，分析仪（直抽式）校准是否正常；标气的浓度、有效期时间、剩余压力。
烟尘监测系统：鼓风机、风管、空气过滤器等部件工作是否正常；穿法烟尘分析仪的光点是否偏移；烟尘监测数据是否正常。
流速监测系统：检查皮托管的反吹管路、控制阀等是否正常；超声波法：检查鼓风机、软管、过滤器等部件是否正常；监测流速值是否正常。
其它烟气监测参数：温度测量值是否正常；湿度测量值是否正常；氧量测量值是否正常。
数据采集传输装置：各通讯线的连接是否松动；数据传输卡上的费用；分析仪、工控机、数据采集传输仪上的数据是否一致。
其它辅助设备：空气压缩系统是否正常；分水器、储气装置中的水是否放掉；室内的温度、湿度是否正常；分析站房的门窗是否密封；站房的清洁卫生。
3.2零漂、跨漂校准内容
首先每次校准如实填写设备名称；规格型号；设备编号；维护管理单位；安装地点；上次校准时间。
其次要了解每个测量组分（包括二氧化硫、一氧化氮、氧量、流速、尘量等）的分析仪原理；分析仪量程；计量单位。填写每个组分的零点漂移校准结果：零气浓度值；校前测试值；零点漂移%；仪器校准是否正常；校准后测试值。每个测量组分的跨度漂移校准结果：标气浓度值；校前测试值；跨度漂移%；仪器校准是否正常；校准后测试值。
3.3 比对测试内容
CEMS仪器：设备名称；规格型号；设备编号；维护管理单位；安装地点；上次校验时间。
参比仪器：仪器名称;仪器型号;仪器供应商。
比对内容：检测时间（包括二氧化硫、一氧化氮、氧量、尘量、温度、压力、流速、湿度）； CEMS和参比仪器的测量原理；CEMS和参比方法测定值；CEMS和参比方法测定平均值；CEMS和参比方法测量单位；评价标准（HJ/T75-2007）；相对误差（%）；每一组分评价结果。
比对结论：如校验合格前对系统进行过处理、调整、参数修改，说明情况。如校验后，烟尘分析仪、流速仪的原校正系统改动，说明情况。总体校验结论是否合格。
3.4 调试维修内容
准确记录CEMS设备停机时间、站点名称。
分别记录烟尘测试仪、烟气分析仪、烟气参数测试仪、加热采样装置(含自控温气体伴热管)、气体制冷装置、数据采集与处理控制部分、空压机及反吹风机部分、采样泵、蠕动泵、控制阀部分、站房等更换部件清单以及检修情况描述。
每次检修必须做好停机检修情况总结，包括本次检修对策总结、检修人员签名及离站时间。
3.5 易耗品更换记录
每次更换易耗品必须记录设备名称；规格型号；设备编号；维护管理单位；安装地点；维护保养人；更换时间，责任人签字。
每种易耗品更换后要记录序号；易耗品名称；规格型号；单位；数量；更换原因说明。
3.6 标准物质更换记录
每次更换标准物质必须记录设备名称；规格型号；设备编号；维护管理单位；安装地点；维护保养人；更换时间，责任人签字。
每种标准更换后要记录序号；标准物质名称；规格型号；单位；数量；供应商。
4 周期自检审核量化评分

评分项目 评分内容 评分细则 得分 扣分原因
一、 CEMS 系统组成的完全性 （满分26分）
颗粒物监测系统（满分1分） 是否有颗粒物监测系统 有得1分，没有不得分。
气态污染物监测系统（满分2分） 是否有SO2污染物监测系统 有得1分，没有不得分。
是否有NOx污染物监测系统 有得1分，没有不得分。
烟气参数监测系统（满分5分） 是否有烟气流速监测系统 有得1分，没有不得分。
是否有烟气温度监测系统 有得1分，没有不得分。
是否有含氧量监测系统 有得1分，没有不得分。
是否有烟道压力监测系统 有得1分，没有不得分。
是否有眼球湿度监测系统 有得1分，没有不得分。
（输入湿度值的不得分）
气态污染物采样预处理系统
（满分3分） 是否有采样管加热部分 有得1分，没有不得分。
控温小于120 oC不得分。
是否有水气除去部分 有得1分，没有不得分。
（制冷器温度大于5oC不得分）
是否有烟尘过滤部分 有得1分，没有不得分。
校准系数
（满分10分） 零点漂移，气态污染物应
≤±2.5%F.S 合格得2分否则不得分。
量程漂移，气态污染物应
≤±2.5%F.S 合格得2分否则不得分。
是否有颗粒物、气态污染物校准系统 有得2分否则不得分。
检查速度场系数和皮托管系数K值校准系统 有得2分否则不得分。
标气进气系统 标气的进气口在气态污染物采样口处得2分，否则不得分。
自动清洗系统
（满分4分） 采样探头是否有反吹风清洗功能 有得1分，没有不得分。
皮托管测压孔是否有反吹风清洗功能 有得1分，没有不得分。
采样管线是否有反吹风清洗功能 有得1分，没有不得分。
烟尘监测仪是否有反吹风清洗功能 有得1分，没有不得分。
安全及防雷系统（满分1分 是否有二级门禁管理和三级防雷系统 有得1分，没有不得分。
二、 技术性能 （满分6分）
响应时间
（满分2分） 气态污染物≤180S 符合要求得2分，否则不得分。
相对误差
（满分2分） 气态污染物应≤±10% F.S
颗粒物污染物应≤±10% F.S 符合要求得2分，一项不符合扣1分。
线性
（满分2分） 相关系数应≥0.85 符合要求得2分，否则不得分。
三、 监测用房和仪器安装的规范性 （满分28分）
监测用房
（满分2分） 1面积大于6m2;配备专用配电以及空调；
2 监测传感器或采样系统到一次分析仪数据采集/控制仪的信号传输距离尽可能缩短；
3 随机所带的三芯电源可靠接地；
4 监测用房室内管线分析仪器设备应和配电柜、仪表柜保持一定的距离。 符合得2分，缺一项扣0.5分。
安装位置
（满分6分） 1颗粒物CEMS：位于所有颗粒物控制设备下游，不受环境光线的影响；尽可能安装在流速大于5m/s的位置，优先选择在垂直管段，避开烟道弯头和断面急剧变化的部位，设置在距弯头、阀门、变管下游方向不小于4倍直径处，和距上述部件上游方向不小于2倍直径处；
2 气态污染物CEMS：
位于气态污染物混合均匀的位置，该处测得的气态污染物浓度或排放速率能代表固定污染物的排放，同时要便于日常维护；
3 流速连续测量系统：
安装位置位于颗粒物和气态污染物CEMS下游＞300mm处，但不得影响颗粒物和气态污染物CEMS的测定，烟气流速连续测量系统尽可能安装在流速大于5m/s的位置。 符合得6分，缺一项扣2分。
气体处理和稀释系统的检查
（满分2分） 1 按维护要求定期更换过滤器；
2 冷却器温度在操作条件之内；
3 采样管线内无冷凝现象；
4 采样泵无腐蚀、非正常噪声和漏气情况。 符合得2分，缺一项扣0.5分。
分析仪器的检查（满分2分） 1 牢固安装并配有采样系统的备用件；
2 所有连接是否牢固密封；
3 控制面板的灯光、指示器、警报器的状态正常，量程范围设置在适当的位置；
4 按规定进行了维护保养。 符合得2分，缺一项扣0.5分。
标准气体的检查（满分2分） 标准气体为技术监督部门授权的单位所生产有标准气体的证明书，在有效期内，其浓度与量程相匹配。 全部符合得2分，否则不得分。
设备保养
（满分6分） 安装位置无振动、无水滴、无水雾、不漏风、容易接近、方便日常维护。 符合得6分，缺一项扣1分。
人工检查条件
（满分2分） 是否在监测孔下游0.5m左右预留手工采样孔。 预留且位置符合要求得2分，预留但位置不符合要求得1分，未预留不得分。
维护保养
（满分2分） 有仪器日常校准记录；维护保养记录与历史数据记录一致；排放数据进行了校准，有丢失及出现异常数据的处理措施。 符合得2分，缺一项扣0.5分。
采样操作平台（满分2分） 操作平台不小于3m2，平台栏杆高度不低于1.5m,平台高度与比对孔距离为1.2-1.5m,采用斜爬梯，倾角不大于60度，宽度为0.6-0.8m。 符合得2分，缺一项扣0.5分。
四、 数据采集系统准确性 （满分6分）
数据采集记录系统
（满分4分） 是否有排放数据、丢失数据、操作数据记录，是否有日常校准的原始记录单 符合得4分，缺一项扣1分。
数据一致性
（满分2分） 通过日常校准、线性、相对准确度等数据记录，校核最近的数据记录来审核系统的准确性，现场数据是否与主管环保部门数据一致 符合得2分，缺一项扣1分。
五、 通讯系统的畅通性及数据完整性 （满分18分）
数据传输是否符合国际要求
（满分2分） 数据采集、传输及通讯协议是否符合国际要求 符合得2分，否则不得分。
联网情况与稳定性
（满分4分） 是否能与环保部门监控平台稳定联网 能得2分，否则不得分；试运行期间内不出现除通信稳定性、通信协议正常性和数据传输正确性以外的问题，得2分否则不得分。
数据保存与查阅（满分5分） 是否具备数据历史存储功能和查询功能，可以查询日报、月报、季报和年报统计数据。 现场调阅实时、历史监测数据，可调出得2分，否则不得分。
可查阅污染物排放浓度，排放速率、排放总量。 符合要求得3分，缺一项扣1分。
警报功能
（满分2分） 具有污染物浓度、总量超标警报功能和异常缺失数据标记和处理功能。 符合要求得3分，缺一项扣1分。
打印功能
（满分3分） 能打印任意时段标准状态下干烟气的烟尘、SO2、NOx的平均排放浓度（mg/m3）和排放量（kg/h、t/d、t/a）。 符合要求得3分，缺一项扣1分。
通讯接口
（满分2分） 有RS232、RS422或RS485接口。 有得2分，否则不得分。
六、 运行管理的规范性 （满分16分）
设备资料
（满分10分） 是否有验收监测报告，仪器设备的说明书，合格证、环保认证、实用性检测合格报告等设备资料是否完整，检修记录是否建档，并保持完整。 有验收报告得5分，否则不得分，其他符合得5分，缺一项扣1分。
管理制度
（满分3分） 是否建立了体系运行、校准、维护技术管理制度和人员岗位职责。 符合要求每项得1分，缺一项扣1分。
运行记录
（满分3分） 是否有自动监测系统运行记录，检修记录、易耗品更换记录和校准记录以及台账。是否建档，并保持完整、连续性。 符合要求得3分，缺一项扣1分。
总分： 评分人： 日期：
5.结论
良好的安装调试比对运营量化管理当然必不可少，建立周期性的量化自检审核机制实践证明非常必要的手段，经过多年实践经验，为确保CEMS系统稳定运行，我们总结了上述量化评分机制，使CEMS数据有效可靠性大大提高，为国家环境监督部门对污染源排放情况提供了准确数据，取得了很好的效果，经济效益和社会效益明显。
参考文献：
GB6587.1-8-86 电子测量仪器环境试验
GBl6297-1996 大气污染物综合排放标准
GB4915-2004 水泥厂大气污染物排放标准
GB9078-1996 工业炉窑大气污染物排放标准
GB13223-2003 火电厂大气污染物排放标准
GB/T16157-1996 固定污染源排气中颗粒物与气态污染物采样方法
GBl3271-2001 锅炉大气污染物排放标准
GBl8484-2001 危险废物焚烧污染控制标准
GBl8485-2001 生活垃圾焚烧污染控制标准
HJ/T12-1996 环境保护仪器分类与命名
HJ/T76-2007 固定污染源排放烟气连续排放监测系统技术要求及检测方法
 

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