便攜氣相色譜在固定污染源廢氣監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

時(shí)間：2020-03-27作者：華電智控（北京）技術(shù)有限公司瀏覽：217

一、 引言

      由于國(guó)家對(duì)揮發(fā)性**物排放的日益重視，越來(lái)越多的生產(chǎn)企業(yè)需要安裝揮發(fā)性**物在線監(jiān)測(cè)設(shè)備。但由于在線監(jiān)測(cè)設(shè)備與第三方實(shí)驗(yàn)室比對(duì)數(shù)據(jù)的差異，在線設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性備受質(zhì)疑。在環(huán)保督察、應(yīng)急檢查、數(shù)據(jù)比對(duì)的工作過(guò)程中，需要提供現(xiàn)場(chǎng)快速的檢測(cè)結(jié)果，因此對(duì)于環(huán)境執(zhí)法部門(mén)而言，亟需一款滿(mǎn)足要求的便攜式揮發(fā)性**物分析儀。生態(tài)環(huán)境部2019年初發(fā)布的《環(huán)境空氣和廢氣 便攜式環(huán)境空氣和廢氣總烴、甲烷和非甲烷總烴便攜式監(jiān)測(cè)儀技術(shù)要求及檢測(cè)方法》（HJ 1012-2018），為揮發(fā)性**物便攜式監(jiān)測(cè)提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。本文采用華電智控（北京）技術(shù)有限公司生產(chǎn)的GC 4310便攜式氣相色譜儀，對(duì)石化、汽車(chē)噴涂、焦化以及包裝印刷四種典型固定源揮發(fā)性**物排放現(xiàn)場(chǎng)的非甲烷總烴進(jìn)行檢測(cè)分析，并同在線監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)便攜設(shè)備的應(yīng)用提出部分建議。




二、GC 4310便攜式氣相色譜儀簡(jiǎn)介




1.1儀器檢測(cè)原理

      GC 4310 氣相色譜儀采用GC-FID原理，內(nèi)置采樣泵，使用定量環(huán)進(jìn)行定量。設(shè)備使用機(jī)械多通閥進(jìn)行采樣與進(jìn)樣切換，載氣將定量環(huán)中的樣氣送至檢測(cè)器進(jìn)行分析。在外置的操作平板上顯示分析結(jié)果。監(jiān)測(cè)因子為非甲烷總烴。

1.2 主要特點(diǎn)

      3色譜柱雙多通閥設(shè)計(jì)，自帶內(nèi)部反吹功能，可使非甲烷總烴的分析周期在2min以?xún)?nèi)；使用EPC流量控制技術(shù)，分別控制載氣、助燃?xì)夂蜌錃獾牧髁?，具有較高的控制精度；內(nèi)置電池，可滿(mǎn)足連續(xù)運(yùn)行4小時(shí)使用，內(nèi)置載氣瓶、氫氣瓶，氣瓶使用時(shí)間可滿(mǎn)足8小時(shí)的使用；內(nèi)置打印機(jī)，可現(xiàn)場(chǎng)打印監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。




三、現(xiàn)場(chǎng)分析條件

①石化工藝廢氣

      某石化企業(yè)，主要生產(chǎn)石油樹(shù)脂。工藝廢氣經(jīng)催化焚燒爐處理后，經(jīng)30m排放口排放至大氣中。

②汽車(chē)噴涂烘干車(chē)間廢氣

      某汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)的噴涂車(chē)間烘干室的工藝廢氣，經(jīng)收集管道收集后，進(jìn)入轉(zhuǎn)輪RTO處理工藝。處理后的廢氣經(jīng)30m煙囪排放至大氣中。

③焦化企業(yè)工藝廢氣

      某焦化企業(yè)，主要成產(chǎn)焦炭，瀝青。煉焦過(guò)程產(chǎn)生的工藝廢氣經(jīng)廢氣管道收集后，進(jìn)入催化焚燒爐處理。處理后的廢氣經(jīng)60m煙囪排放至大氣中。

④包裝印刷行業(yè)工藝廢氣

      某包裝印刷企業(yè)，主要生產(chǎn)食品包裝袋，印刷車(chē)間的廢氣經(jīng)收集管道收集后，進(jìn)入堿液噴淋+活性炭處理工藝處理。處理后的廢氣經(jīng)15m煙囪排放至大氣。

所有排口其它相關(guān)信息見(jiàn)表1。

表1  現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試排口條件

廢氣來(lái)源	石化工藝廢氣	汽車(chē)噴涂烘干廢氣	煉焦廢氣	包裝印刷工藝廢氣
排放口直徑/m	1.2	1.6	6	1.5
排放口風(fēng)量/萬(wàn)方/小時(shí)	3	23000	6000	5.2
排放口高度/m	30	30	60	15
排放口溫度/℃	＞100℃	80℃左右	120℃左右	常溫
污染物治理工藝	RCO	轉(zhuǎn)輪濃縮+RTO	RCO	堿洗+活性炭




四、便攜設(shè)備的校準(zhǔn)檢定

      現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)前，需對(duì)便攜式設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)檢定。檢定的依據(jù)是《環(huán)境空氣和廢氣總烴、甲烷和非甲烷總烴便攜式監(jiān)測(cè)儀技術(shù)要求及檢測(cè)方法》（HJ 1012-2018）II型儀器的性能指標(biāo)要求。分別對(duì)設(shè)備的檢出限、分析周期、定量重復(fù)性、線性誤差、氧氣的影響、溫度流量電壓對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，響應(yīng)因子進(jìn)行檢定。由于條件限制，未能驗(yàn)證振動(dòng)的影響。由于使用的現(xiàn)場(chǎng)條件的監(jiān)測(cè)平臺(tái)振動(dòng)幅度非常小，因此忽略由于振動(dòng)帶來(lái)的測(cè)試結(jié)果的影響。具體試驗(yàn)分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2  GC 4310校準(zhǔn)檢定結(jié)果

項(xiàng)目類(lèi)別	測(cè)試結(jié)果	標(biāo)準(zhǔn)要求
檢出限	0.45	0.8
定量重復(fù)性	0.93	2%
線性誤差	1.31 F.S.	2%F.S.
氧氣的影響	2.37 F.S.	5%F.S.
溫度的影響	1.78 F.S.	5%F.S.
壓力的影響	0.82 F.S.	2%F.S.
流量的影響	0	2%F.S.
響應(yīng)因子	丙烷：0.93 脂肪烴：0.94 芳香烴：0.90 二氯甲烷：0.81	丙烷：0.9-1.2 脂肪烴：0.8-1.2 芳香烴：0.8-1.2 二氯甲烷：0.75-1.15

注：設(shè)備量程為200 mg/m3




五、 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方案

      因選取的四個(gè)排放口均已安裝在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，安裝的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的品牌型號(hào)各不相同，均按照《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》（HJ 1013-2018）的要求執(zhí)行，在線監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)的因子與便攜設(shè)備相同，均為非甲烷總烴。測(cè)試選擇企業(yè)工況相對(duì)穩(wěn)定的條件下，對(duì)便攜式FID設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，同時(shí)與同時(shí)段的在線監(jiān)測(cè)數(shù)值進(jìn)行比對(duì)。便攜設(shè)備與在線設(shè)備的測(cè)試條件見(jiàn)表3。

表3  GC 4310與在線設(shè)備的測(cè)試條件

	采樣時(shí)間	進(jìn)樣時(shí)間	采樣探頭溫度	伴熱溫度	測(cè)量次數(shù)	分析間隔
GC 4310	60	60	無(wú)加熱	120	10	3min
在線監(jiān)測(cè)設(shè)備1	60	60	120	120	10	3min
在線監(jiān)測(cè)設(shè)備2	60	60	120	120	10	3min
在線監(jiān)測(cè)設(shè)備3	60	60	120	120	10	3min
在線監(jiān)測(cè)設(shè)備4	60	60	120	120	10	3min

      注：因選取的四個(gè)排放口均已安裝在線監(jiān)測(cè)，并已聯(lián)網(wǎng)。因此無(wú)法對(duì)在線設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，無(wú)法對(duì)在線設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)檢定。




六、分析結(jié)果

      便攜式氣相色譜儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的結(jié)果與在線設(shè)備的比對(duì)結(jié)果見(jiàn)表。




表4 GC4310便攜式氣相色譜儀與在線數(shù)據(jù)比對(duì)結(jié)果             單位mg/m3

序號(hào)	石化		噴涂		焦化		包裝印刷
	便攜數(shù)據(jù)	在線數(shù)據(jù)	便攜數(shù)據(jù)	在線數(shù)據(jù)	便攜數(shù)據(jù)	在線數(shù)據(jù)	便攜數(shù)據(jù)	在線數(shù)據(jù)
1	5.01	5.27	22.67	27.85	18.21	20.54	54.67	60.79
2	4.77	5.08	28.65	32.22	15.65	18.95	58.88	62.11
3	5.05	5.31	28.07	32.22	15.69	18.22	59.98	65.35
4	5.98	6.14	27.48	31.41	14.68	19.08	60.87	64.89
5	5.95	6.11	28.65	32.47	14.21	18.54	65.97	68.9
6	5.23	5.65	29.44	33.04	17.01	20.51	73.68	75.25
7	5.24	5.69	28.94	32.98	17.38	21.65	75.74	79.78
8	5.35	5.77	28.95	33.6	17.32	20.86	79.01	82.65
9	5.33	5.76	27.85	30.35	18.54	20.44	79.65	83.1
10	5.38	5.98	24.32	30.89	16.82	19.98	79.16	82.88
平均值	5.33	5.68	27.50	31.70	16.55	19.88	68.76	72.57
示指誤差	——	6.11%	——	13.25%	——	16.73%	——	5.25%
準(zhǔn)確度要求		當(dāng)參比方法測(cè)量非甲烷總烴濃度（以碳計(jì)）平均值： a. ＜50 mg/m3，**誤差≤20 mg/m3 b. ≥50 mg/m3和＜500 mg/m3，相對(duì)準(zhǔn)確度≤40% c. ≥500 mg/m3，相對(duì)準(zhǔn)確度≤35%




      注：①準(zhǔn)確度要求引自《固定污染源廢氣非甲烷總烴排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)指南（試行）（征求意見(jiàn)稿）》的準(zhǔn)確度要求；②因?qū)Ρ銛y設(shè)備進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，故示值誤差以在線監(jiān)測(cè)作為參比方法




      由比對(duì)結(jié)果可知，GC4310便攜式色譜儀的測(cè)試結(jié)果比較穩(wěn)定，其測(cè)試結(jié)果反映的趨勢(shì)也與在線設(shè)備一致。在示值誤差方面，石化與包裝印刷的兩個(gè)排口的示值誤差相對(duì)較小，而噴涂與焦化車(chē)間的示值誤差相對(duì)較大。所有現(xiàn)場(chǎng)的甲烷濃度值都非常低，便攜設(shè)備和在線設(shè)備在甲烷的測(cè)試的**誤差基本都小于1 mg/m3。因此試驗(yàn)誤差主要體現(xiàn)在總烴的誤差方面。

      分析產(chǎn)生誤差原因可能主要有兩方面的原因：一方面，便攜設(shè)備是近端采樣，而在線設(shè)備要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的伴熱管線輸送，理論上非同一時(shí)刻的同一樣氣，雖然生產(chǎn)工況相對(duì)穩(wěn)定，但仍會(huì)產(chǎn)生些許波動(dòng)；另一方面，在線設(shè)備比對(duì)前，沒(méi)有經(jīng)過(guò)檢定校準(zhǔn)，無(wú)法驗(yàn)證在線設(shè)備是否滿(mǎn)足HJ 1013-2018中對(duì)響應(yīng)因子的要求。由于樣氣成分未知，對(duì)于不同樣氣組成，設(shè)備的響應(yīng)度/靈敏度將成為設(shè)備誤差的主要原因。

雖然GC 4310便攜式氣相色譜儀與現(xiàn)在設(shè)備的結(jié)果有一定的誤差，但都滿(mǎn)足根據(jù)《固定污染源廢氣非甲烷總烴排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)指南（試行）（征求意見(jiàn)稿）》的準(zhǔn)確度要求。




七、結(jié)論與建議

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的結(jié)果可知，GC 4310便攜式氣相色譜儀在實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果比較穩(wěn)定，與在線設(shè)備的比對(duì)的誤差滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，可以用來(lái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)固定源排放口的非甲烷總烴的濃度數(shù)據(jù)，也可用作參比方法與在線監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，作為應(yīng)急監(jiān)測(cè)、比對(duì)驗(yàn)收監(jiān)測(cè)的一種重要手段。但可明確的是，本文試驗(yàn)仍具有一定的局限性。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的4個(gè)排口的排放濃度均不高，試驗(yàn)并沒(méi)有驗(yàn)證在高濃度排放條件下的應(yīng)用與比對(duì)。此外，GC 4310便攜式氣相色譜儀沒(méi)有采用防爆設(shè)計(jì)，暫時(shí)不能應(yīng)用于防爆場(chǎng)合。因此在后續(xù)的發(fā)展升級(jí)時(shí)應(yīng)用考慮防爆場(chǎng)合的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

八、參考文獻(xiàn)

固定污染源廢氣非甲烷總烴排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)指南（試行）（征求意見(jiàn)稿）

環(huán)境空氣和廢氣總烴、甲烷和非甲烷總烴便攜式監(jiān)測(cè)儀技術(shù)要求及檢測(cè)方法（HJ 1012-2018）








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• 詞條

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