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固定污染源烟气排放连续监测技术规范(上)

2020-02-14 11:30 出处:生态环境部 人气: 
1 适用范围
       本标准规定了固定污染源烟气排放连续监测系统中的气态污染物(SO2 、NOx 、颗粒物)排放和有关烟气参数(含氧量等)连续监测系统的组成和功能、技术性能、监测站房、安装、技术指标调试检测、技术验收、日常运行管理、日常运行质量保证以及数据审核和处理的有关要求。
       本标准适用于以固体、液体为燃料或原料的火电厂锅炉、工业/民用锅炉以及工业炉窑等固定污染源烟气(SO2、NOx、颗粒物)排放连续监测系统。
       生活垃圾焚烧炉、危险废物焚烧炉及以气体为燃料或原料的固定污染源烟气(SO2、NOx、颗粒物)排放连续监测系统可参照本标准执行。
       其他烟气污染物排放连续监测系统相应标准未正式颁布实施前,可参照本标准执行。
2 规范性引用文件
       本标准内容引用了下列文件或其中的条款。凡是未注明日期的引用文件,其新版本适用于本标准。
       GB 4208 外壳防护等级
       GB 50057 建筑物防雷设计规范
       GB 50093 自动化仪表工程施工及质量验收规范
       GB 50168 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范
       GB/T 16157 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法
       HJ 76 固定污染源烟气(SO2 、NOx 、颗粒物)排放连续监测系统技术要求及检测方法
       HJ/T 212 污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准
       HJ/T 397 固定源废气监测技术规范
3 术语和定义
3.1 烟气排放连续监测 continuous emission monitoring, CEM
       对固定污染源排放的颗粒物和(或)气态污染物的排放浓度和排放量进行连续、实时的自动监测,简称 CEM。
3.2 连续监测系统 continuous monitoring system, CMS
       连续监测固定污染源烟气参数所需要的全部设备,简称 CMS。
3.3 烟气排放连续监测系统 continuous emission monitoring system, CEMS
       连续监测固定污染源颗粒物和(或)气态污染物排放浓度和排放量所需要的全部设备,简称 CEMS。
3.4 CEMS 的正常运行 valid operation of CEMS
       符合本标准的技术指标要求,在规定有效期内的运行,但不包括检测器污染、仪器故障、系统校准或系统未经定期校准、定期校验等期间的运行。
3.5 有效数据 valid data
       符合本标准的技术指标要求,经验收合格的 CEMS,在固定污染源排放烟气条件下,CEMS 正常运行所测得的数据。
3.6 有效小时均值 valid hourly average
       整点 1h 内不少于 45min 的有效数据的算术平均值。
3.7 参比方法 reference method
       用于与 CEMS 测量结果相比较的国家或行业发布的标准方法。
3.8 校验 checkout/verification
       用参比方法对 CEMS(含取样系统、分析系统)检测结果进行相对准确度、相关系数、置信区间、允许区间、相对误差、绝对误差等的比对检测过程。
3.9 调试检测 performance testing
       CEMS 安装、初调和至少正常连续运行 168h 后,于技术验收前对 CEMS 进行的校准和校验。
3.10 比对监测 comparision testing
       用参比方法对正常运行的 CEMS 的准确度进行抽检。
3.11 系统响应时间 response time
       系统响应时间指从 CEMS 系统采样探头通入标准气体的时刻起,到分析仪示值达到标准气体标称值 90%的时刻止,中间的时间间隔。包括管线传输时间和仪表响应时间。
3.12 零点漂移 zero drift
       在仪器未进行维修、保养或调节的前提下,CEMS 按规定的时间运行后通入零点气体,仪器的读数与零点气体初始测量值之间的偏差相对于满量程的百分比。
3.13 量程漂移 span drift
       在仪器未进行维修、保养或调节的前提下,CEMS 按规定的时间运行后通入量程校准气体,仪器的读数与量程校准气体初始测量值之间的偏差相对于满量程的百分比。
3.14 相对准确度 relative accuracy
       采用参比方法与 CEMS 同步测定烟气中气态污染物浓度,取同时间区间且相同状态的测量结果组成若干数据对,数据对之差的平均值的绝对值与置信系数之和与参比方法测定数据的平均值之比。
3.15 相关校准 correlation calibration
       采用参比方法与 CEMS 同步测量烟气中颗粒物浓度,取同时间区间且相同状态的测量结果组成若干数据对,通过建立数据对之间的相关曲线,用参比方法校准颗粒物 CEMS的过程。
3.16 速度场系数 velocity field coefficient
       参比方法与 CEMS 同步测量烟气流速,参比方法测量的烟气平均流速与同时间区间且相同状态的 CEMS 测量的烟气平均流速的比值。
4 固定污染源烟气排放连续监测系统的组成和功能要求
       CEMS 由颗粒物监测单元和(或)气态污染物监测单元、烟气参数监测单元、数据采集与处理单元组成。
       CEMS 应当实现测量烟气中颗粒物浓度、气态污染物 SO2 和(或)NOx 浓度,烟气参数(温度、压力、流速或流量、湿度、含氧量等),同时计算烟气中污染物排放速率和排放量,显示(可支持打印)和记录各种数据和参数,形成相关图表,并通过数据、图文等方式传输至管理部门等功能。输出参数计算应满足附录 C 的要求。
       对于氮氧化物监测单元,NO2 可以直接测量,也可通过转化炉转化为 NO 后一并测量,但不允许只监测烟气中的 NO。NO2 转换为 NO 的效率应满足 HJ 76 的要求。
5 固定污染源烟气排放连续监测系统技术性能要求满足 HJ 76 中相关要求。
6 固定污染源烟气排放连续监测系统监测站房要求
6.1 应为室外的 CEMS 提供独立站房,监测站房与采样点之间距离应尽可能近,原则上不超过 70m。
6.2 监测站房的基础荷载强度应≥2000kg/m2。若站房内仅放置单台机柜,面积应≥2.5×2.5m2。若同一站房放置多套分析仪表的,每增加一台机柜,站房面积应至少增加 3m2,便于开展运维操作。站房空间高度应≥2.8m,站房建在标高≥0m 处。
6.3 监测站房内应安装空调和采暖设备,室内温度应保持在(15~30)℃,相对湿度应≤60%,空调应具有来电自动重启功能,站房内应安装排风扇或其他通风设施。
6.4 监测站房内配电功率能够满足仪表实际要求,功率不少于 8 kW,至少预留三孔插座 5个、稳压电源 1 个、UPS 电源一个。
6.5 监测站房内应配备不同浓度的有证标准气体,且在有效期内。标准气体应当包含零气(即含二氧化硫、氮氧化物浓度均≤0.1μmol/mol 的标准气体,一般为高纯氮气,纯度≥99.999%;当测量烟气中二氧化碳时,零气中二氧化碳≤400μmol/mol,含有其他气体的浓度不得干扰仪器的读数)和 CEMS 测量的各种气体(SO2 、NOx 、O2 )的量程标气,以满足日常零点、量程校准、校验的需要。低浓度标准气体可由高浓度标准气体通过经校准合格的等比例稀释设备获得(精密度≤1%),也可单独配备。
6.6 监测站房应有必要的防水、防潮、隔热、保温措施,在特定场合还应具备防爆功能。
6.7 监测站房应具有能够满足 CEMS 数据传输要求的通讯条件。
7 固定污染源烟气排放连续监测系统安装要求
7.1 安装位置要求
       7.1.1 一般要求
       7.1.1.1 位于固定污染源排放控制设备的下游和比对监测断面上游;
       7.1.1.2 不受环境光线和电磁辐射的影响;
       7.1.1.3 烟道振动幅度尽可能小;
       7.1.1.4 安装位置应尽量避开烟气中水滴和水雾的干扰,如不能避开,应选用能够适用的检测探头及仪器;
       7.1.1.5 安装位置不漏风;
       7.1.1.6 安装 CEMS 的工作区域应设置一个防水低压配电箱,内设漏电保护器、不少于2个 10A插座,保证监测设备所需电力;
       7.1.1.7 应合理布置采样平台与采样孔;
              a) 采样或监测平台长度应≥2m,宽度应≥2m 或不小于采样枪长度外延 1m,周围设置 1.2m 以上的安全防护栏,有牢固并符合要求的安全措施,便于日常维护(清洁光学镜头、检查和调整光路准直、检测仪器性能和更换部件等)和比对监测。
              b) 采样或监测平台应易于人员和监测仪器到达,当采样平台设置在离地面高度≥2m的位置时,应有通往平台的斜梯(或 Z 字梯、旋梯),宽度应≥0.9m;当采样平台设置在离地面高度≥20m 的位置时,应有通往平台的升降梯。
              c) 当 CEMS 安装在矩形烟道时,若烟道截面的高度>4m,则不宜在烟道顶层开设参比方法采样孔;若烟道截面的宽度>4m,则应在烟道两侧开设参比方法采样孔,并设置多层采样平台。
              d) 在 CEMS 监测断面下游应预留参比方法采样孔,采样孔位置和数目按照 GB/T16157的要求确定。现有污染源参比方法采样孔内径应≥80mm,新建或改建污染源参比方法采样孔内径应≥90mm。在互不影响测量的前提下,参比方法采样孔应尽可能靠近CEMS 监测断面。当烟道为正压烟道或有毒气时,应采用带闸板阀的密封采样孔。
采样平台与采样孔示意图
       7.1.2 具体要求
       7.1.2.1 应优先选择在垂直管段和烟道负压区域,确保所采集样品的代表性。
       7.1.2.2 测定位置应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。对于圆形烟道,颗粒物 CEMS和流速 CMS,应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向≥4 倍烟道直径,以及距上述部件上游方向≥2 倍烟道直径处;气态污染物 CEMS,应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向≥2 倍烟道直径,以及距上述部件上游方向≥0.5 倍烟道直径处。对于矩形烟道,应以当量直径计,其当量直径按式(1)计算。
当量直径计算公式
       式中:D——当量直径;
       A、B——边长。
       7.1.2.3 对于新建排放源,采样平台应与排气装置同步设计、同步建设,确保采样断面满足本标准 7.1.2.2 的要求;对于现有排放源,当无法找到满足 7.1.2.2 的采样位置时,应尽可能选择在气流稳定的断面安装 CEMS 采样或分析探头,并采取相应措施保证监测断面烟气分布相对均匀,断面无紊流。
       对烟气分布均匀程度的判定采用相对均方根σr 法,当σr ≤0.15 时视为烟气分布均匀,σr 按式(2)计算。
流速相对计算
       式中:σr——流速相对均方根;
       vi ——测点烟气流速,m/s;
       v ——截面烟气平均流速,m/s;
       n——截面上的速度测点数目,测点的选择按照 GB/T 16157 执行。
       7.1.2.4 为了便于颗粒物和流速参比方法的校验和比对监测,CEMS 不宜安装在烟道内烟气流速<5m/s 的位置。
       7.1.2.5 若一个固定污染源排气先通过多个烟道或管道后进入该固定污染源的总排气管时,应尽可能将 CEMS 安装在总排气管上,但要便于用参比方法校验 CEMS;不得只在其中的一个烟道或管道上安装 CEMS,并将测定值作为该源的排放结果;但允许在每个烟道或管道上安装 CEMS。
       7.1.2.6 固定污染源烟气净化设备设置有旁路烟道时,应在旁路烟道内安装 CEMS 或烟温、流量 CMS。其安装、运行、维护、数据采集、记录和上传应符合本标准要求。
7.2 安装施工要求
       7.2.1 CEMS 安装施工应符合 GB 50093、GB 50168 的规定。
       7.2.2 施工单位应熟悉 CEMS 的原理、结构、性能,编制施工方案、施工技术流程图、设备技术文件、设计图样、监测设备及配件货物清单交接明细表、施工安全细则等有关文件。
       7.2.3 设备技术文件应包括资料清单、产品合格证、机械结构、电气、仪表安装的技术说明书、装箱清单、配套件、外购件检验合格证和使用说明书等。
       7.2.4 设计图样应符合技术制图、机械制图、电气制图、建筑结构制图等标准的规定。
       7.2.5 设备安装前的清理、检查及保养应符合以下要求。
              a) 按交货清单和安装图样明细表清点检查设备及零部件,缺损件应及时处理,更换补齐。
              b) 运转部件如:取样泵、压缩机、监测仪器等,滑动部位均需清洗、注油润滑防护。
              c) 因运输造成变形的仪器、设备的结构件应校正,并重新涂刷防锈漆及表面油漆,保养完毕后应恢复原标记。
       7.2.6 现场端连接材料(垫片、螺母、螺栓、短管、法兰等)为焊件组对成焊时,壁(板)的错边量应符合以下要求:
              a) 管子或管件对口、内壁齐平,最大错边量≥1 mm;
              b) 采样孔的法兰与连接法兰几何尺寸极限偏差不超过±5 mm,法兰端面的垂直度极限偏差≤0.2%;
       c) 采用透射法原理颗粒物监测仪器发射单元和颗粒物监测仪反射单元,测量光束从发射孔的中心出射到对面中心线相叠合的极限偏差≤0.2%。
       7.2.7 从探头到分析仪的整条采样管线的铺设应采用桥架或穿管等方式,保证整条管线具有良好的支撑。管线倾斜度≥5º,防止管线内积水,在每隔 4~5 m 处装线卡箍。当使用伴热管线时应具备稳定、均匀加热和保温的功能;其设置加热温度≥120℃,且应高于烟气露点温度 10℃以上,其实际温度值应能够在机柜或系统软件中显示查询。
       7.2.8 电缆桥架安装应满足最大直径电缆的最小弯曲半径要求。电缆桥架的连接应采用连接片。配电套管应采用钢管和 PVC 管材质配线管,其弯曲半径应满足最小弯曲半径要求。
       7.2.9 应将动力与信号电缆分开敷设,保证电缆通路及电缆保护管的密封,自控电缆应符合输入和输出分开、数字信号和模拟信号分开的配线和敷设的要求。
       7.2.10 安装精度和连接部件坐标尺寸应符合技术文件和图样规定。监测站房仪器应排列整齐,监测仪器顶平直度和平面度应不大于 5mm,监测仪器牢固固定,可靠接地。二次接线正确、牢固可靠,配导线的端部应标明回路编号。配线工艺整齐,绑扎牢固,绝缘性好。
       7.2.11 各连接管路、法兰、阀门封口垫圈应牢固完整,均不得有漏气、漏水现象。保持所有管路畅通,保证气路阀门、排水系统安装后应畅通和启闭灵活。自动监测系统空载运行 24h 后,管路不得出现脱落、渗漏、振动强烈现象。
       7.2.12 反吹气应为干燥清洁气体,反吹系统应进行耐压强度试验,试验压力为常用工作压力的 1.5 倍。
       7.2.13 电气控制和电气负载设备的外壳防护应符合 GB 4208 的技术要求,户内达到防护等级 IP24 级,户外达到防护等级 IP54 级。
       7.2.14 防雷、绝缘要求
              a) 系统仪器设备的工作电源应有良好的接地措施,接地电缆应采用大于 4 mm2 的独芯护套电缆,接地电阻小于 4Ω,且不能和避雷接地线共用。
              b) 平台、监测站房、交流电源设备、机柜、仪表和设备金属外壳、管缆屏蔽层和套管的防雷接地,可利用厂内区域保护接地网,采用多点接地方式。厂区内不能提供接地线或提供的接地线达不到要求的,应在子站附近重做接地装置。
              c) 监测站房的防雷系统应符合 GB 50057 的规定。电源线和信号线设防雷装置。
              d) 电源线、信号线与避雷线的平行净距离≥1 m,交叉净距离≥0.3 m(见图 2)。
              e) 由烟囱或主烟道上数据柜引出的数据信号线要经过避雷器引入监测站房,应将避雷器接地端同站房保护地线可靠连接。
              f) 信号线为屏蔽电缆线,屏蔽层应有良好绝缘,不可与机架、柜体发生摩擦、打火,屏蔽层两端及中间均需做接地连接(见图 3)。
电源线、信号线与避雷线距离示意图
图 2 电源线、信号线与避雷线距离示意图
信号线接地示意图
图3 信号线接地示意图
8 固定污染源烟气排放连续监测系统技术指标调试检测
       CEMS 在现场安装运行以后,在接受验收前,应进行技术性能指标的调试检测。调试检测的技术指标包括:
              a) 颗粒物 CEMS 零点漂移、量程漂移;
              b) 颗粒物 CEMS 线性相关系数、置信区间、允许区间;
              c) 气态污染物 CEMS 和氧气 CMS 零点漂移、量程漂移;
              d) 气态污染物 CEMS 和氧气 CMS 示值误差;
              e) 气态污染物 CEMS 和氧气 CMS 系统响应时间;
              f) 气态污染物 CEMS 和氧气 CMS 准确度;
              g) 流速 CMS 速度场系数;
              h) 流速 CMS 速度场系数精密度;
              i) 温度 CMS 准确度;
              j) 湿度 CMS 准确度。
       各技术指标的调试检测方法按附录 A 进行,调试检测结果不满足本标准技术指标要求时按附录 B 处理,调试检测数据可参照附录 D 格式记录,调试检测完成后编制调试检测报告,报告的格式可参照附录 E,调试检测结果应达到表 A.3 的要求。

来源:环境保护部

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