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钢铁企业超低排放评估CEMS系统检查常见问题浅析

2022-05-07 07:56 冶金工业规划研究院

钢铁企业有组织超低排放评估监测工作中,需要通过最近连续30天烟气排放连续监测系统(CEMS)有效数据95%以上时段小时均值来认定是否符合超低要求。有相当多的企业在超低排放评估工作中,往往只重视在线数据的达标性分析,却忽视了CEMS系统检查的工作。即使CEMS数据和比对结果能够满足超低要求,但由于CEMS系统不规范,无法保证数据客观反映污染源真实排放状况,导致数据无效,需重新开展评估监测,给企业带来损失。本文总结了数十家钢铁企业在超低排放评估CEMS规范化和系统检查工作中出现的常见问题,供相关单位开展超低排放评估工作借鉴。

一CEMS系统检查重点

CEMS现场比对监测前,需要核查有组织采样口和采样平台设置规范化情况是否满足现场评估监测基本条件,检查排放口CEMS运行和质控是否符合技术方案的要求,能否稳定、客观反映污染源排放状况。在《钢铁行业超低排放评估监测技术指南》(以下简称“《指南》”)中明确了开展CEMS系统检查的要求和程序,但是由于CEMS系统检查的内容非常多,专业性较强,特别是企业和评估单位对CEMS调试、验收和运维的第三方单位过度信任,导致该项工作往往把关不严、流于形式,留下隐患。对于大多数专业能力较弱的企业来说,要确保CEMS系统检查完全符合要求难度较大,但是只要抓住硬件设备安装合规性现场查验、CEMS调试/验收报告查验、CEMS运维报告查验三个重点,逐项认真对照检查,就可以避免出现文中所列的绝大多数问题。

二硬件及安装规范化常见问题

CEMS硬件及安装规范化方面的常见问题主要集中在站房合规性、采样孔采样平台规范性、CEMS设备选型适用性、量程设置、CEMS设备安装规范性等方面。

1. CEMS站房

CEMS监测站房设置问题常见类型主要是站房面积不足、振动大、无法保持合适温度、标气配备不符合要求等。(1)企业站房面积小,无法满足单台机柜站房面积≥2.5×2.5㎡的要求;CEMS站房设置在推焦车上,无法满足CEMS监测的烟道振动幅度尽可能小的要求。(2)CEMS监测站房存在温度调节能力不足、无法保证及时开启等问题,导致室内温度无法长期稳定维持在15~30℃。如部分北方企业空调只有制冷功能,且无其他采暖设备;空调不具备来电自动重启功能。(3)监测站房标气存在配备种类、浓度不足,标气无效等问题。如标准气体中无零气;钼炉转换方式测NOx浓度的,未配备NO2标气,无法定期检查钼炉转换效率;未使用国家认证标气,导致标气无效等。

2. 采样孔和采样平台

采样孔和采样平台规范性问题主要是采样点位设置不满足“前四后二”、“手工采样点应位于自动监测设备采样点下游”及“采样断面烟气流速大于5m/s”的要求。(1)采样点位设置位置未避开烟道弯头和断面急剧变化的部位,采样位置在距弯头、阀门、变径管下游方向的距离小于4倍直径或距上述部件上游方向的距离小于2倍直径;(2)手工采样点位于自动监测设备采样点上游或与自动监测设备位于同一水平位置;(3)焦炉烟囱的流速普遍小于5m/s,导致采用S型皮托管测流速存在较大的偏差等。

3. CEMS适用性

CEMS适用性问题主要是测试组分之间存在干扰、测试精度不足、测试方法适用性未经检验及工况条件不适用等。(1)SO2的测量采用紫外差分DOAS法,受NO2干扰大,导致SO2测试结果不准;(2)NOx测量采用系数法,精确度不符合要求;(3)NOx直接测量法部分品牌设备未经过中国环境监测总站适用性检测认证,其现场适用性、稳定性及可靠性有待进一步通过现场运行检验;(4)部分烟囱烟气流速不能满足5m/s以上,皮托管无法适用,导致流速数据长期异常,流速数据异常导致无法实现等速跟踪采样,数据有效性无法保证。

4. 量程设置

CEMS量程设置不符合《指南》中“SO2、NOx、颗粒物量程设置不超过最大允许排放浓度的2-3倍”的要求。主要是量程过大或过小,量程未按照地方排放标准限值2~3倍设置;或者企业直接更改CEMS设备显示量程,但是监测仪未更换,对于低浓度污染物的测量精度随之降低,无法保证数据有效性。

5. 设备安装规范性

设备安装常见问题易出现在采样探头安装、管线连接及参数设置等方面。(1)管线安装不规范。如采样探头未倾斜5~10°;粉尘仪皮托管动压、静压管接反,导致无法实现等速采样;皮托管正负压方向不是垂直方向;伴热管和加热盒之间的气管未做保温,有冷点。(2)参数设置不符合要求。颗粒物未按调试报告中线性相关的斜率截距进行设置,流速未按调试报告中的速度场系数进行设置。(3)CEMS氧、湿度一体机存在手操器接口,手工调整氧、湿度的关键参数时存在无操作记录的情况,存在数据弄虚作假的嫌疑。

三调试与验收报告合规性常见问题

通常来讲,调试与验收合格的CEMS设备都应该符合超低评估要求,但是由于种种原因,实际情况往往并非如此。因此,超低排放评估阶段应逐项重新核实调试与验收报告是否符合要求。

1. 没有调试和验收报告

目前企业存在CEMS完成安装、稳定运行后,长时间不组织调试和验收的问题,导致CEMS系统检查时无法查看调试和验收报告。

2. 调试和验收内容不符合要求

调试检测和验收报告经常出现技术指标缺失、检测操作不符合要求等问题。(1)部分技术指标未开展调试或验收检测。如颗粒物未做线性相关系数、置信区间及允许区间调试;流速CMS速度场系数未检测;零点漂移、量程漂移、示值误差、系统响应时间等技术指标未验收等。(2)调试或验收检测操作不符合HJ 75-2017要求。如验收时,二氧化硫两分钟取一组数据对,不能满足HJ 75-2017“每个数据对取5~15min均值”的要求。

3. 调试和验收检测结果不符合要求

企业调试和验收报告存在技术指标计算错误、不满足要求,合格判定结论缺失等问题。(1)调试报告或验收报告示值误差和系统响应时间计算错误;颗粒物斜率和截距计算有误;气态污染物零点漂移、量程漂移调试检测结果不满足标准技术指标要求等;表中含氧量等参数缺失等。(2)大部分调试验收报告无调试内容是否合格判定。

四日常运维合规性常见问题

企业CEMS日常运维规范性对于CEMS的稳定运行起着至关重要的作用,企业和第三方运维单位需要对该项工作给予足够重视。CEMS日常运行管理包括日常巡检、日常维护保养和CEMS校准和校验等工作,日常运维规范化的现场勘查包括定期校准、定期维护、定期校验及日常记录溯源等的核查。超低排放评估工作中,需要通过认真审查CEMS运维报告,对CEMS设备数据有效性进行判断。CEMS运维报告中的常见问题如下。

1. 定期校准周期、校准记录、校准结果不满足要求

(1)校准超期

如流速等技术指标未按照要求频次按时校准;钼炉转换方式测NOx的,未定期开展NO2转换效率测定,钼炉更换不及时,导致无法长期保证NOx测试数据准确度。

(2)校准记录不全或不规范

校准记录颗粒物量程填写错误;校准记录大段时间缺失等。

(3)校准结果不合格,未采取纠正措施

如在线颗粒物、SO2、NOx及烟气参数定期校准结果不满足要求,但是未进行整改,且未缩短下一次校准、维护和校验的间隔时间。

2. 定期维护周期、维护内容、维护记录不符合要求

CEMS容易出现问题的部位包括站房卫生和密封性、室内温湿度,排水系统、管路冷凝水情况,标气有效期、钢瓶压力,分析仪状态检查、定期校准开展情况、监测数据检查等,企业运维工作不到位,常常导致上述点位出现各种问题。

(1)巡检维护超期

企业未按照HJ 75-2017要求定期开展巡检维护,巡检维护周期超过7d,或长时间不开展巡检维护工作等。

(2)站房维护工作不到位

站房卫生、密封性、空调、除雾器、管路冷凝水、标气等维护不到位。站房卫生和密封性未维护到位,导致部分CEMS站房存在破损、漏雨的现象,无法满足防水、防潮要求;站房卫生差、管线铺设杂乱,无保护套管等问题。未定期检查站房空调运行情况,站房空调长时间未开启。未检查除雾器等设备运行情况,除雾器存在问题,导致烟气排放下方范围内有“雨”降落,湿度较大,影响CEMS运行环境等。未定期核查标气情况,存在标气过期、钢瓶压力不足、现场标气摆放随意、混乱等问题。未定期检查管路情况,管线有冷凝液、伴热管U弯等问题较普遍,磷酸滴定溶液补充不及时,氨逃逸导致管线堵塞等问题,日常维护未做到及时清理等。

(3)仪器维护不到位

分析仪状态检查不到位。如仪器运行状态维护不到位。氨逃逸采样流量为0L/min,设备不正常运行;湿度探头有堵塞,导致湿度数据低等相关问题未及时发现并解决。常见故障处理不及时,未及时向主管部门报告等。

(4)监测数据检查不到位

存在数据不一致、不符合逻辑现象。在线监测设备与其他记录中数据不一致,如校准记录和历史报表数据不一致;动态管控仪与在线监测仪量程不一致。备案登记表中记录数据与其他记录中数据不一致,如备案登记表记录的斜率、截距与粉尘仪不一致;氧气测量原理由氧化锆改为电化学,与备案登记表上不符;备案登记表中流速、压力等技术指标单位和动态管控仪上不一致。数据值不合逻辑,如颗粒物数据长时间在1mg/m³以下,未表现出与工况和治理设施参数变化的相关性;烟气排放含氧量出口低于进口、进出口流量差距较大、流速短接不归零等。

(5)维护记录缺失或不准确

未记录巡检结果,关键参数修改未记录、失控数据未记录等。如易耗品记录填写不完整,标气更换记录填写不完整、标气浓度记录与实际不符;仪器故障描述不清,维修记录描述不清。修改烟道截面积,台账无相关记录;工控机参数修改记录中粉尘量程有修改,但台账中无相关记录。湿氧、流速等烟气参数数值长时间异常,未采取校准、调试乃至更换设备重新验收等纠正措施,也没有相关记录。

3. 定期校验不满足要求

定期校验主要问题有校验数据样本数不足、采样方法精度差、技术指标不合格时未重新开展调试等问题。如湿度采用干湿球法导致湿度测量精度不够;颗粒物比对监测时采样时间较短,采样体积没有达到1m³,无法保证样品增重为1mg,不满足HJ 836-2017技术规范的要求等。

4. 质控数据无法溯源

各运行状态无规定标志位,无法溯源。如颗粒物自动校准时CEMS没有相关标记位,动态管控仪不能准确记录标记现场校准时间。

五建议

环保治理设施稳定运行、监测监控措施满足超低排放要求、排放口污染物长期达标排放是开展超低排放有组织评估监测的前提。CEMS安装和运维规范,是在线监测数据质量的基本保障条件。为保证在线数据的真实有效性,降低企业环保违法风险,企业需要重视CEMS日常运维工作,按照HJ 75-2017、《指南》等要求,严格开展超低排放评估CEMS系统检查工作。进一步加强CEMS环保管理能力,通过聘请专业机构对在线运维工作进行检测和校核,并加强对企业环保人员的技术培训,提升环保人员对在线监测的管理能力。评估监测单位在开展现场评估过程中,需要针对硬件设备安装合规性现场查验、CEMS调试/验收报告查验、CEMS运维报告等内容进行重点核实,确保评估所用数据的有效性。

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