工业窑炉CEMS在线监测安装运行注意事项

工业窑炉CEMS在线监测安装运行注意事项

随着各地对大气污染防治工作越来越精细，大气污染防治工作从排放量大的电力、钢铁、水泥等行业，逐步向排放量小，排放口多的工业企业深入，各地先后出台文件要求工业窑炉进行深度治理并安装在线监测。2020年3月27日生态环境部发布并实施《工业炉窑排污许可证申请与核发技术规范》，以下结合工业窑炉排污许可技术规范要求，以及工业窑炉在线监测安装运行中出现的问题，分析工业窑炉在线监测工作推进中的注意事项。

◆工业炉窑：指在工业生产中利用燃料燃烧或电能转换产生的热量，将物料或工件在其中进行冶炼、焙烧、熔化、加热等的热工设备。涉及有色冶炼、耐火材料、化工、机械制造加工、玻璃制品、石灰、铸造、陶瓷、砖瓦等行业，企业生产过程中存在以加热、熔化、干燥、熔炼、热处理、焙（煅）烧等工艺的窑炉，排放的主要污染物有颗粒物、二氧化硫、氮氧化物及非甲烷总烃等。工业企业生产产品涉及生产生活的各个领域，是工业生产和生活的必需品。

不同用途的耐火材料生产窑炉也不同

◆工业窑炉企业存在的问题
1.生产涉及原辅料种类和数量繁多，多数原料为固态粉状，粉状物料的制备、运输及储存环节颗粒物污染严重；液态原料多涉及挥发性有机物，转运、输送和储存等环节非甲烷总烃排放问题突出。

陶瓷行业原料堆场内种类繁多的物料

2.部分工业窑炉污染防治设施与产生废气的生产设施运行不能同步（比如SCR脱硝反应温度不满足时，治理设施无法不能拖入运行），重污染天气应急管控时，部分工业窑炉经常要求停产，应急管控解除时工业窑炉复产，启炉期间高浓度污染物直接排放至外环境。

3.不同工业窑炉排放污染物种类和浓度各不相同，常规行业污染防治设施在工业窑炉上应用中问题较多，不易做到稳定、持续、达标排放，治理设施产生的固废、废水多无法得到有效处理和利用。

砖厂脱硫设施运行中多数无脱硫产物。

4.工业窑炉多未实现自动化或自动化水平较低，自控仪表及系统缺失，生产和治理设施的运行无法得到有效监控，安全、环保问题突出。

◆工业窑炉自行监测管理要求
自行监测的技术手段包括手工监测和自动监测。对于相关法律法规和管理规定要求采用自动监测的指标，应采用自动监测技术；对于监测频次高、自动监测技术成熟的监测指标，应优先选用自动监测技术，自动监测应满足《污染源自动监控设施运行管理办法》的要求；其他监测指标，可选用手工监测技术。
重点管理工业炉窑排污单位有组织废气污染物监测指标及最低监测频次

◆工业窑炉安装在线监测的条件
①相关法律法规和管理规定要求采用自动监测的，需要安装在线监测。相关法律主要包括安全、环保、职业健康等方面的法律法规，环保方面的法规主要涉及《大气污染防治法》、《水污染防治法》、《行业排放标准》、《大气污染物综合排放标准》以及《排污许可证申请与核发技术规范》等。环保方面的法规和技术规范多数对工业窑炉企业主要排放口的监测进行要求，部分行业主要排放口需要安装在线监测，一般排放口多采用手工监测方式；各地在制定相关管理规定时，要求工业企业安装在线监测时应以相关标准法规和技术规范为基础，确定工业企业是否需要安装在线监测。

不同行业排污许可证申请与核发技术规范规范对在线监测进行了要求，也是该行业安装在线监测的参考依据。

②监测频次高、自动监测技术成熟的监测指标，应优先选用自动监测技术。监测频次高的场合，从重点管理工业炉窑排污单位有组织废气污染物监测指标及最低监测频次表中可以看出，最低的监测频次是1次/月，满足《大气污染防治法》及HJ819技术规范要求的安装在线监测，其他监测频次的不宜安装在线监测。
自动监测技术成熟的监测指标应优先选用自动监测，前提条件是自动监测技术成熟，从自动监测行业整体发展来看，自动监测技术在电力、钢铁行业应用日趋成熟，从自动监测设备适用性监测报告看，经过适用性监测认证的自动监测设备适用性测试多在电力、燃煤锅炉、钢铁等行业进行，在工业企业经过适用性监测的自动监测设备相对较少，尤其是在工业窑炉排放监测领域取得适用性监测认证的自动监测设备更少。电力、钢铁行业工艺工况相对稳定，治理设施技术路线较为成熟，资金投入相对较大；工业窑炉涉及原料和燃料复杂，烟气中成分种类繁多，治理设施长期稳定运行无法得到保证；电力、钢铁行业自动监测技术较为成熟的结论不能完全代表其他行业自动监测技术成熟，尤其是在工业窑炉安装自动监测设备时应全面慎重考虑各方面的影响因素。

◆工业窑炉在线监测选型、安装及运行中的注意事项
1.工业窑炉在线监测选型时应首先考虑选用设备的方法。设备选型时应了解窑炉燃料类型，原料种类和配比，不同燃料和原料燃烧后烟气中颗粒物、水分、氧量以及污染物种类和浓度有所不同。烟气中温度变化大，颗粒物浓度高、HC化合物浓度高的场合易造成音速小孔堵塞或者磨损，不宜采用稀释法；采用完全抽取式测量的应考虑采样装置的反吹周期和反吹方式，HC化合物、细颗粒物以及水溶性盐对热湿法测量的影响相对较大，冷干法测量的应注意预处理设计结构和方式，最大限度去除烟气中各项干扰影响物质的同时，降低预处理的维护周期和频次，并合理选择分析仪器的测量原理。分析仪原理选择上应充分考虑水、水溶性盐、HC化合物对常规污染物测量的干扰，分析仪软件不能屏蔽干扰影响时，应采用硬件方法对特殊干扰物质进行去除，确保监测数据最大程度不受干扰物质的影响。

碳素电极焙烧烟气烟囱外结晶的盐，排放烟气的颜色及拖尾情况，一定程度上反应出排放烟气的复杂。

2.工业窑炉企业规模相对较小，辅助配套设施不完善或者运行无法保证，安装在线监测时应充分考虑各种辅助设施对在线监测正常稳定运行的影响。如采用稀释法和热湿法在线监测设备时，仪表气的稳定有效供应应在安装时得到充分重视，工业窑炉企业往往仪表气缺失或仪表气中水、油、颗粒物含量较高，直接影响在线监测运行质量。中小工业企业供电普遍存在电压不稳定或接地不良的情况，在线监测设备在设计时应充分考虑不正常断电对设备监测和性能的影响，安装时应采用加装稳压电源和UPS电源，避免电源对分析仪性能的影响。在线设备运行环境（温度、湿度、振动等）对监测设备数据影响较大，中小工业企业受条件限制，监测站房及平台设施不完善，安装时应特别注重站房内空调及密闭性设施，采样平台规范性建设和室外设备防水、保温措施。

站房密闭性差，辅助设施配备不完善或不规范是中小工业企业在线监测常见问题。

3.工业窑炉在线监测选型、安装及运行时，应充分考虑在线监测与生产设施和治理设施的关系，在线监测安装时应本着在线监测数据服务窑炉安全生产、服务环保治理设施的运行为原则，充分考虑经济性、可行性和实用性，避免出现为了监测而监测情况，以及安装后不能反应生产和治理设施运行的情况。

4.工业窑炉生产过程多具有周期性，生产调整时在线监测数据易引起超标或者异常，在线监测设备及远程监测系统，应充分考虑各个行业特点，避免运行中经常性出现超标异常报警的情况。如淬火炉要定期对工件进行更换，期间监测污染物浓度数据降低，氧量升高；再如石灰窑行业要定期进行填窑和出料，期间氧气升高，折算数据易超标。相关管理部门在下达工业窑炉安装在线监测时，应制定安装、选型、运行以及日常监测数据处置的要求，在线监测设备厂家根据相关要求对常规在线监测设备进行针对性的改造，确保在线监测设备安装运行后能满足工业窑炉安全生产和环保治理设施运行的要求。

焙烧烟气中HC化合物造成NOx测量数据为零，长时间运行HC化合物在气室内附着，NOx数据逐步升高。

5.工业企业一般为中小型企业，在市场经济定制化产品服务的背景下，工业企业生产产品一般根据客户要求，对原料配比和成分有所调整，窑炉运行中污染物的排放种类和浓度在窑炉运行的不同时期有所不同，在线监测设备选型时多在一种或几种产品工况下进行选择，产品、窑况改变时对在线监测的影响各不相同，运行中应摸索不同产品和窑况下对在线监测的影响，根据生产产品和窑况适当改变在线监测运行参数和方式，增加或减少预处理类型和结构，降低在线监测运行中的故障率，提高监测数据的准确性。

6.工业窑炉企业在重污染天气期间经常性停产，在线监测应能反应停产和生产时的数据变化趋势。对于窑炉排放的气态污染物和烟气参数一般情况下均能反应停复产情况，工业企业窑炉原辅料加工及配料装置的一般排放口，主要涉及颗粒物和挥发性有机物排放，由于排放量和排气筒直径较小，安装在线监测时应充分考虑排气筒是否具备安装的硬件基础，颗粒物和挥发性有机物在线监测应满足治理设施停产时排放近零，正常生产时浓度可控，治理设施不正常时浓度较高的监测要求；同时在线监测应具备较高的灵敏度，能够及时对治理设施存在的超标风险进行报警，便于企业及时对治理设施进行维护和保养。

工业窑炉原料加工中颗粒物收集后经布袋除尘器排放，安装在布袋除尘器后的布袋检漏装置或颗粒物报警装置，一定程度上反应出布袋除尘器的运行情况。

◆工业窑炉在线监测安装运行的建议
1.由于工业窑炉涉及行业众多，工况复杂，为降低企业负担，避免中小工业企业在在线监测设备上重复性投入，相关管理部门应对中小工业企业安装在线监测从标准法规、技术规范、在线监测技术成熟度、安装在线监测的可行性、安装在线监测后的实用性以及企业对在线监测设备的承受能力进行综合评估，制定主要排放口和一般排放口在线监测安装方案和要求，应该安装的排放口尽量安装，其他排放口鼓励安装自动化仪表，做到排放和治理设施运行情况可监测、可核查，提升工业窑炉自动化水平。

2.在线监测设备厂家开展针对特定工业窑炉及排放特点的研究，设计适用于特定行业窑炉的在线监测设备；相关部门开展针对特定行业在线监测的适用性监测工作，为排污单位和供应商提供相关参考；在线监测选型时供应商向排污企业提供针对工业窑炉排放监测的选型方案，方案中体现选型设备适用工艺工况范围，明确供应商和排污单位的责任。确保工业窑炉在线监测安装科学、合理，在线监测在经济可行的基础上能够长期稳定反应工业窑炉运行和排放情况。

3.中小工业企业存在粉状物料储存、加工、配制的，在确保安全的前提下实行密闭管理，堆场内安装开放空间内颗粒物浓度在线监测，监测数据实现与治理设施在联动控制；涉及挥发性有机物原辅料储存、转运和使用的，安装与排放浓度适应的收集治理设施和在线监测设备，并对治理设施运行的效率进行监测，实现对治理设施的动态调整；对颗粒物收集处理的除尘器，实现除尘器运行状态、泄露监测和报警实时动态管控，确保除尘器运行正常，运行过程可核查。对涉及废水排放的中小工业企业，由于生产废水排水量小，排放浓度变化大，应采用监测周期较短的在线监测设备进行实时监测。