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排气筒符合规范的采样孔是环境监测、验收、监管等环保工作的基础,也是保障测试数据准确性、代表性的重要措施。在上海市VOCs2.0的企业方案评估过程中,我们可以发现很多企业的排气筒采样孔的设置十分不规范,在弯管处设置采样孔的现象屡见不鲜,所以寻找选择合适合规的采样位置,成为了环保废气治理工程必须要考虑的重要问题,那究竟如何选择采样孔的位置呢?
采样孔距离弯管过近
规范化采样孔示意图
1.手工监测——采样位置要求《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T 16157-1996)对于手工监测有明确的纲领性规定:
对于颗粒物采样和流量的测定,采样位置应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,具体应设置在距弯头、阀门、变径管下游不小于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,取其当量直径,当量直径的计算方法D =2AB/(A+B),A、B是矩形烟道的边长)。这也是我们经常说的“上3下6”。
对于气态污染物采样,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。此外安全是前提,采样位置应对避开对测试人员操作有危险的场所。
最后,标准中也提到,当烟道布置不能满足上述要求时也可以,此时在采样时应增加采样线和测点。
2.手工监测——不满足要求时的应对措施2007年,原国家环保总局发布了《固定源废气监测技术规范》(HJ/T 397-2007),重点对烟气不满足要求时的应对措施做了进一步的细化,细化内容如下:
首先,把安全提到了第一条,再次强调位置的选择应避开对测试人员操作有危险的场所;
其次,对于颗粒物采样和流量测定,重申了“上3下6”的要求,补充要求采样断面的气流速度最好在5m/s以上,对于气态污染物的要求则跟《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T 16157-1996)相同;
再次,细化了不满足要求时的应对措施,强化了可操作性,即“可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和采样频次”;
最后,提出了采样平台的面积、承重等要求。
3.在线监测——采样位置要求《固定污染源烟气(SO2、NOx、颗粒物)排放连续监测技术规范》(HJ75-2017)对在线监测采样位置提出了具体要求,跟手工监测有所差异,主要内容如下:
首先是总的原则,采样位置应优先选择在垂直管段和烟道负压区域,确保样品的代表性;
其次,测定位置应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位,对于颗粒物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,即“上2下4”;对于气态污染物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,即“上0.5下2”,对于矩形管道,按照前文的规则计算当量直径;
再次,标准要求,对于新建排放源,采样平台与排气装置应同步设计、同步建设,确保采样断面满足上述要求,对于现有排放源,如确实无法找到满足要求的采样位置,应尽可能选择在气流稳定的断面安装CEMS(烟气排放连续监测系统)采样或分析探头,并采取措施保证监测断面烟气分布相对均匀;
为强化可操作性,标准还提出了烟气分布均匀程度的判定方法(相对均方根σr法);
最后,提出CEMS不宜安装在烟道内烟气流速<5m/s的位置。
对于上海市范围内的NMHC CEMS,还应符合《上海市固定污染源非甲烷在线监测系统安装及联网技术要求》(试行)中的安装位置要求。总体而言,应参照HJ75相关要求,若排口上无适当的采样孔,可将采样管直接由排放口插入2倍直径或2m深处采样。
4.手工参比方法——采样位置要求由于手工参比方法是CEMS管理体系的重要组成部分,HJ75-2017对参比方法和CEMS监测断面的相对位置也做了规定。
首先,参比方法的采样位置应位于CEMS监测断面下游;
其次,参比方法的采样孔位置和数目按照GB/T 16157-1996的要求确定,当然,也应考虑符合HJ/T397的要求。
最后,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。
企业在具体设置排气筒采样位置时,应优先选择符合要求的点位,如果实在找不到符合要求的点位,也有相应的应对措施,所有措施的最终目的还是为了保证测试结果的准确性和代表性。规范的采样孔设置既可以体现企业自身废气排放的真实水平,也是环境监管工作开展的重要依据。
专家点评GB/T16157和HJ/T397等对手动监测采样断面前后的前后直管段的规范要求的条款的叙述方法是两点论,达不到直接清楚精准表达规定要求,还得人为的传化为其规定安求的一个基准点(一个手工监测采样断面为基准点用于表述前后直管段长度相对当量直径比)不小于前6倍后3倍的规定要求,简称“前6后3”。第二问是是HJ/75一2017标准中对手动监测流速流量和颗粒物监测采样断面的前后直管段长度仍然是GB/T16157和HJ/T397等规定的前6后三的要求。而HJ75一2017标准中流速流量和颗粒物自动监测采样断面的前4后2的规定是对圆形管道前后直管段的要求,而不适合非圆形的直管段(见HJ75一2017标准的具体条款),非圆形的有矩形和半圆形。为什么规定流速流量和颗粒物的手工监测采样断面前后直管段的几何规格尺寸比例要达到前6后3呢国内的相关标准没有其根本原因及条件要求。这一条款的要求还是基于差压方法和超声波方法测量管道中排气流速,而通过速度面积法计算排气流量的原理,对监测采样断面的流场必须达到接近充分分布流速场条件和点测量流速与线测量流速仪器测量原理要求而定的。达不到前6后3的要求,就测不准了的硬性必备的技术条件。达到要求的结果,是手动流速流量一定大大小于实际流速,而自动监测的速度场系数也一定是小的,不准确的。目前,国内外的差压方法和超声波方法在其测量原理有共不可克制的技术问题,而现有的国内外三维(三D)流速测量方法及仪器设备也难以解决实际问题,其测试结果反而更明确的证明本人的上述说法是正确的。专家简介:张春雷,河北省环境监测中心,正高级工程师,国家排污许可证管理技术专家,污染源环境管理与监测管理及技术专家,环境连续自动监测仪器运行管理专家。
延伸阅读:
依照国家市场监督管理局对计量器具管理规定,仪器设备生产及出厂合格检验不需要行政许可证,在使用时也不需要強制检定,但生产厂应自己有检验仪器设备与能力。对出厂前合格或安装调试后合格的检验应有全部能力,这里的能力包括手工检验方法(手工监测方法),故生产仪器设备厂可在安装后与排污单位商定,出具验收报告及附属的监测手工数据报告和比对报告(正确度指.报告或准确度指标报告)。从计量法和环境法看,自动监测是自行监测的一部分,其手工与自动监测可不需要CMA计量资质,故验收时为比对而进行的手工监测的数据也可不需要CMA资质机构出具,但也可以委托为比对而进行手工监测出具手工监测数据。
对排污单位自动监测中的所需要的手工监测数据,国家计量法规和国家生态环境法规没有规定必须取得CMA计量资质机构才能有资质出具手工监测数据。各地行政管理部门的规范性文件强制要求排污单位在自行监测及自动监测中必须是有计量资质的机构手工监测数据的,是否违背了国家的有关上位法律法规?目前有的地方条例中规定比对需要用有计量资质机构出具的手工监测监测数据,是否有法律法规效力?
来源:环保大讲坛
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