空气和废气现场监测技术.ppt

废气现场监测技术北京市环境保护监测中心梁云平2017年3月,主要内容一、相关标准二、有组织废气现场监测三、无组织废气现场监测,主要内容一、相关标准二、有组织废气现场监测三、无组织废气现场监测,环境标准是为了防治环境污染，维护生态平衡，保护人群健康，对环境保护工作中需要统一的各项技术规范和技术要求所作的规定。环境标准是对某些环境要素所作的统一的、法定的和技术的规定。环境标准用来规定环境保护技术工作，考核环境保护和污染防治的效果，是环境保护工作中最重要的工具之一。,1、环境标准概念,我国环境标准体系,六类,三级,两种执行规定,环境质量标准污染物排放标准国家环境监测方法标准国家环境标准样品标准国家环境基础标准环保仪器、设备标准,国家级标准地方级标准行业标准,强制性标准推荐性标准,环境标准的分类和分级,国家环境标准在全国范围内统一执行的环境标准例如，国家环境质量标准、污染物排放标准、监测方法标准、基础标准、环境标准样品标准和由国际标准转化而来的标准。地方环境标准省、自治区、直辖市人民政府对国家环境质量标准中未作规定的项目，可以制定地方环境质量标准；对国家污染物排放标准中未作规定的项目，可以制定地方污染物排放标准；对国家污染物排放标准己作规定的项目，可以制定严于国家污染物排放标准的地方污染物排放标准。行业环境标准在行业范围内统一执行的环境标准，是国家标准的补充，已有国家标准的不制定行业标准。例如，化工行业、造纸行业、电镀行业、酿造行业、建材行业、电力行业、印染行业等环境标准。,环境标准的分级,国家大气污染物排放标准,国家大气污染物排放标准,国家大气污染物控制标准,北京市废气常用环境质量与排放标准,北京市废气常用环境质量与排放标准,废气监测技术规范,固定源废气监测技术规范（HJ/T397-2007）固定污染源烟气排放连续监测技术规范（试行（HJ/T75-2007）固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法(GBT16157-1996)锅炉烟尘测试方法（GB5468-91)固定污染源监测质量保证与质量控制技术规范（试行）（HJ/T373-2007）大气污染物无组织排放监测技术导则（HJ/T55-2000）分析方法,主要内容一、相关标准二、有组织废气现场监测三、无组织废气现场监测,1、监测内容2、仪器的准备3、采样总原理4、采样位置与采样点确定5、监测时对工况的要求6、排气参数的测定7、颗粒物采样方法8、烟气采样方法9、与烟囱高度有关的排放速率计算10、现场监测安全,有组织废气现场监测,1、监测内容：颗粒物（包括沥青烟、硫酸雾、金属元素等）烟气：富集法采样（HCl、HF、Cl2、NOX等）烟气：直接抽取法（非甲烷总烃、臭气浓度等）烟气：现场仪器直接测定（二氧化硫、氮氧化物）,16,2、仪器的准备采样仪器的选定采样仪器的检查皮托管和采样嘴加热枪、采样枪、吸附管或吸收瓶等连接整个采样系统进行气密性检查采样仪器流量校准流量校准(一般用高等级标准流量计)标气,17,3、原理通常是用采样管从烟道抽取一定体积的烟气，通过捕集装置将有害物质捕集下来，然后根据捕集的有害物质量和抽取的烟气量，求出烟气中有害物质的浓度。根据有害物质的浓度和烟气的流量计算其排放速率。采样位置和采样点的设置按照固定源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法GB/T16157-1996,4、采样位置与采样点,采样位置颗粒物采样位置应优先选择在垂直管段。采样位置应设置在距弯头、阀们、变径管下游方向不小于6倍直径，和距上述部件上游方向不小于3倍直径处。对矩形烟道，其当量直径D=2AB/（A+B），式中A，B为边长。测试现场空间位置有限，很难满足上述要求时，则选择比较适宜的管段采样，但采样断面与弯头的距离至少是烟道直径的1.5倍，并应适当增加测点的数量。采样断面的气流最好在5m/s以上,注意：优先垂直；下6上3；5米/秒以上,矩形当量直径：D=2AB/(A+B),采样点位置和数目圆形烟道将烟道分成适当数量的等面积同心环，各测点选在各环等面积中心线与呈垂直相交的两条直径线的交点上。其中一条直径线应在预期浓度变化最大的平面内。直径小于0.3m的烟道，取烟道中心作为测点。测点距烟道内壁距离小于25mm时，取25mm。,圆形断面的测点,圆形烟道弯头后的测点,矩形烟道将烟道断面分成适当数量的等面积小块，各块中心即为测点。烟道断面面积小于0.1m2，可取断面中心作为测点。,长方形断面的测点,正方形断面的测点,采样位置气态污染物采样对于气态污染物，由于混合比较均匀，其采样位置可不受上述规定限制，但应避开涡流区。如果同时测定排气流量，则采样位置仍按前述方法选取,5、监测时对工况的要求监测现场应有专人监督工况。如：锅炉日常监督性监测，采样期间的工况应与平时的正常运行工况相同；竣工验收监测，应达到设计规模75%以上时进行。对水泥窑共处置危险废物的竣工验收，应达到设计规模80%以上时进行。工艺废气：正常作业时间,6、排气参数的测定排气温度的测定测量位置和测点：一般情况下可在靠近烟道中心的一点测定。仪器：水银玻璃温度计，热电偶或电阻温度计（最小刻度至少为1，实测温度应在全量程10-90%的范围内）。步骤：将温度测量单元插入烟道中测点处，封闭测孔，待温度计读数稳定后读数。,排气含湿量的测定(干湿球法)含湿量测量方法有：重量法、冷凝法、干湿球法。测量位置和测点：一般情况下可在靠近烟道中心的一点测定。干湿球法原理：使气体在一定的速度下流经干、湿球温度计，根据干、湿球温度计的读数和测点处排气的压力，计算出排气的水分含量。用XSW表示，表示排气中水分含量体积百分数。,干湿球法测定排气含湿量装置,1.烟道2.干球温度计3.湿球温度计4.保温采样管5.真空压力表6.转子流量计7.抽气泵,测定步骤：检查湿球温度计的湿球表面纱布是否包好，然后将水注入盛水容器中。打开采样孔，清除孔中的积灰。将采样管插入烟道中心位置，封闭采样孔。当排气温度较低或水分含量较高时，采样管应保温或加热数分钟后，再开动抽气泵，以15L/min流量抽气。,注意事项：测量时间要足够长。由于我们预先已测量了排气的温度，因此在测量过程中要注意干温的数值应升到尽量接近烟温，不要急于按确定键；注意保温。由于含湿量的温度计位于管道外，受环境温度影响，当排气温度较高时，含湿量枪测量出的干温低于排气温度，进而影响了湿球温度的升高，而含湿量的高低湿球温度是一个关键的决定因素；湿球水分蒸发殆尽时，湿球温度会明显上升，应给湿球补充水分后再进行测量；连续对多个污染源进行测量时，需要待湿球温度与环境温度平衡后再进行；在下列两种情况下不易使用：1）被测气体处于饱和状态，湿球水分不再蒸发；2）被测气体温度过高，导致湿球温度升至100，这时湿球温度不再受气体湿度的影响；,干湿球法测定含湿量的计算公式：,注意气湿的表征方式,绝对湿度：单位体积湿空气中水汽的含量相对湿度：空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿度之比含湿量：湿空气中1kg干空气所包含的水汽质量露点：在一定气压下空气达到饱和状态时的温度，称为空气的露点。,排气中O2的测定(电化学法)测量位置和测点：一般情况下可在靠近烟道中心的一点测定。原理：被测气体中的氧气，通过传感器半透膜充分扩散进入铅镍合金-空气电池内。经电化学反应产生电能，其电流大小遵循法拉第定律与参加反应的氧原子摩尔数成正比，放电形成的电流经过负载形成电压，测量负载上的电压大小得到氧含量数值。,仪器测氧仪，由气泵、流量控制装置、控制电路及显示屏组成。采样管及样气预处理器。步骤按仪器使用说明书的要求连接气路，并对气路系统进行漏气检查，开启仪器气泵，当仪器自检完毕，表明工作正常后，抽入清洁空气，氧含量应为20.9%。将采样管插入被测烟道中心处，待氧含量读数稳定后，读取数据。（注意测试时要将测孔堵严，防止空气进入）,排气流速、流量的测定测量位置和测点同前。原理排气的流速与其动压的平方根成正比，根据测得某测点处的动压、静压以及温度等参数，计算出排气流速。仪器标准型皮托管、S型皮托管。,标准型皮托管,全压测孔,S型皮托管,排气流量计算工况下湿排气流量：-F：截面积，m2;-:烟气平均流速，m/s标准状态下干排气流量：,7、颗粒物采样方法预测流速法皮托管平行测速采样法动压平衡型等速采样法静压平衡型等速采样法,2019/11/21,环境监测第三章,39,采样头,采样管,S形皮托管,热电偶,7、颗粒物采样方法皮托管平行测速采样法颗粒物具有一定的质量，在烟道中由于本身运动的惯性作用，不能完全随气流改变方向，为了从烟道中取得有代表性的烟尘样品，需等速采样，即气体进入采样嘴的速度应与采样点的烟气速度相等，其相对误差应在10%以内。气体进入采样嘴的速度大于或小于采样点的烟气速度都将使采样结果产生偏差。,不同采样速度时烟尘运动状况,VsVnVnVsVsVnVn1。,8、烟气采样方法,1）采样原则采样位置原则上应符合前面的要求，要避开漏风部位，可在靠近烟道中心位置采样。采样时采样管入口可与气流方向垂直，或背向气流。当气体中含有固态或雾状污染物时，应按烟尘采样方法进行等速采样。,2）采样系统与装置化学测试法的采样系统和装置原理：通过采样管将样品抽入到装有吸收液的吸收瓶中，样品溶液经化学分析或仪器分析得出污染物含量。采样系统：采样管、连接导管、吸收瓶、流量计量装置和抽气泵。,烟气采样系统,1-烟道2-加热采样管3-旁路吸收管4-温度计5-真空压力表6-吸收瓶7-三通阀8-干燥器9-流量计10-抽气泵,A型采样管,B型采样管,C型采样管,采样步骤采样前的准备工作清洗采样管，干燥后使用。更换滤料。吸收瓶与采样管、采样器连接。采样系统检漏（堵住采样管进口，打开抽气泵使压力表负压达13kPa，关闭抽气泵一侧阀门，压力表压力在1min内下降不超过0.15kPa。）,采样操作预热采样管。置换采样管内空气。接通采样管路，开泵调节采样流量，开始采样。采样结束，防止烟道负压将吸收液倒抽。做好采样记录。样品贮存。,采样体积的计算(使用转子流量计时)式中：Vnd标准状态下的干采气体积，L；Qr采样流量，L/min；Ba大气压力，Pa；Pr转子流量计前气体压力，Pa；tr转子流量计前气体温度，；t采样时间，min。,排放浓度和排放量的计算（同前）,2）采样系统与装置仪器直接测量法相关计算同前仪器直接测试法采样系统与装置原理：通过采样管和除湿器，用抽气泵将样气送入分析仪器中，直接指示被测气态污染物的含量。采样系统：采样管、连接导管、除湿器、抽气泵、测试仪和校正用气瓶等部分组成。如：定电位电解法测二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳,仪器测试法采样系统,1-滤料2-加热采样管3-三通阀4-除湿器5-抽气泵6-调节阀7-分析仪8-记录器9-标准气瓶,89,3)现场监测与采样质量控制,测试仪器应使用经计量检定合格的仪器。吸收瓶等玻璃量器要有CML标志，并经检定合格后使用。气态污染物采集时，应根据被测成份的状态及特性选择冷却、加热、保温措施，并按照分析方法中规定的最低检出浓度选择合适的采样体积。多级吸收的末级吸收或吸附检测结果大于吸收或吸附总量10%时，应重新设定采样参数进行监测。烟气直接测试仪，要在测量前后用接近烟气中污染物浓度的标气进行校准。监测数据严格审核，数据处理符合质控要求。,9、与烟囱高度有关的排放速率计算,1、内插法计算排放速率Q=Qa+(Qa+1-Qa)(h-ha)/(ha+1-ha)2、外推法计算排放速率Q=Qb(h/hb）2,9、与烟囱高度有关的排放速率计算,当排气筒分布较集中，其相邻两根排气筒的高度之和大于两排气筒之间的距离时，按照大气污染物综合排放标准(GB162971996)要求，排气筒的污染物排放速率必须按等效排气筒计算。,9、与烟囱高度有关的排放速率计算,等效排气筒污染物排放速率Q=Q1+Q2等效排气筒高度h=12(h12+h22)1/2等效排气筒的位置在排气筒1和排气筒2的连线上，若以1为原点，则等效排气筒距离原点的距离为：x=a(Q-Q1)Q=aQ2/Q（其中a为排气筒1与2之间的距离）,9、与烟囱高度有关的排放速率计算,例：假设某地（二级区）有甲乙两厂。(1)甲厂新建一根15m高排气筒，排放污染物苯，排放速率0.6kg/h；(2)乙厂新建两根15m高排气筒(相距1m)，排放污染物也是苯，排放速率均为0.4kg/h，合计0.8kg/h。大气污染物综合排放标准(GB16297-1996)表2二级标准苯排放速率0.5kg/h,排气筒的等效计算,例：某厂有4台相同的粉碎机，其除尘设施型号均相同。排气筒沿厂房两侧布置，高度均为15m。按要求抽测了1#、2#、3#共三根排气筒。,测得1#、2#、3#排气筒颗粒物的排放速率分别为0.50kg/h、0.56kg/h、0.52kg/h。由于相邻两根排气筒的高度之和大于两排气筒的距离，因此对1#-4#排气筒进行等效计算。,排气筒的等效计算,首先进行1#、2#排气筒的等效计算1.计算1#、2#排气筒的等效排放速率为Q=Q1+Q2=0.50+0.56=1.06kg/h2.按h=1/2(h12+h22)1/2计算得等效排气筒高度为15m3.以1#排气筒为原点，按x=a(Q-Q1)/Q计算得1#和2#等效排气筒位置在1#、2#排气筒的连线上，距1#排气筒5.3m处，即图中O1点。,排气筒的等效计算,O1与3#排气筒的等效计算由于1#、2#的等效排气筒O1与3#排气筒之间的距离仍小于它们的高度之和，按公式算得O1与3#排气筒的等效排放速率为1.58kg/h等效排气筒高度为15m等效排气筒位置在O1与3#排气筒的连线上，距O1点6.5m处，图中O2点,排气筒的等效计算,将未抽测的4#排气筒也参与等效计算1#、2#、3#排气筒的等效排气筒O2与4#排气筒之间的距离为27.6m，也小于30m，4#排气筒应与O2进行等效计算4#排气筒未进行监测，其排放速率按l#、2#、3#排气筒的均值计，为0.53kg/h算得O2与4#排气筒的等效排放速率为2.11kg/h，等效排气筒高度为15m，等效排气筒位置在O2与4#排气筒的连线上，距O2点6.9m处，图中O3点。,98,1）根据现场情况配备必要的个人防护用品，必须配备的有：安全帽、工作服（鞋）、耳塞（或防声棉），在对炼钢、炼铁、炼焦、水泥建材、冶金等生产用窑炉进行监测时，由于CO、粉尘等污染物含量高应该随身携带便携式CO自动报警仪、防尘口罩、防护眼镜等。,防止灰尘、蒸汽、毒气吸入选择适宜的呼吸保护用品呼吸道保护,可过滤灰尘、气溶胶一级保护，滤除至少80%直径在0.2-5微米的灰尘二级保护，94%以上的气溶胶,及大于0.2微米的灰尘三级保护，99.95%的气溶胶及大于0.2微米的灰尘根据GB18664-2002呼吸防护用品的选择、使用与维护选择防护用品,10、现场监测安全事项,99,GB2811-89安全帽检查安全帽，发现有破损、裂纹要及时更换新的，戴安全帽必须系好下额带,安全帽已破损,10、现场监测安全事项,100,安全带的正确系法,10、现场监测安全事项,101,高处作业时，在无可靠安全防护设施时，要先挂牢安全带后再作业；安全带要高挂低用；不能打结使用（GB6095-85安全带），不能将钩直接挂在不牢固物和直接挂在非金属线上使用,您说哪个安全带挂错了？,10、现场监测安全事项