超低排放后CEMS在线监测运行中的问题及思考

超低排放后CEMS在线监测运行中的问题及思考

污染源在线监测为污染源管控及生态环境治理提供了数据参考和支持，同时污染源在线监测也反应出污染治理设施的运行情况以及运行操作中存在的问题，为污染治理设施的运行提供了控制支持，但是生产和污染治理设施又在一定程度上影响了在线监测设备的运行。污染治理设施的运行也为环境管理和污染防治提供了保障，不科学的环境管理又影响了污染治理设施的正常运行，同时也影响了在线监测的正常运行和监测数据的准确，进而再影响环境管理的决策，形成环境管理、污染治理设施及在线监测运行等方面的浪费和损失。本文从在线监测运行、污染治理设施和环境管理方面进行分析和梳理，以便于为环境管理、污染治理设施和在线监测运行提供相关参考。

本文从在线监测运行中存在的问题入手，分析在线监测运行中问题产生的原因，以及由于污染治理设施运行对在线监测产生的影响；再深入分析污染治理设施运行是否正常，以及不正常运行的原因及环境管理方面的因素，进而延伸到环境管理决策对污染治理设施及在线监测运行影响的思考。

污染源在线监测运行中存在的问题及分析

烟气在线监测
1.超低排放或深度治理后常规污染物监测数据长期较低或者零值，尤其是二氧化硫零值问题比较突出；颗粒物排放数据长期在一定范围内波动，波动范围±1mg/m3左右，烟气拖尾现象严重。
分析：一般情况下超低排放或深度治理时排污单位均进行了治理设施的升级或改造，排放污染物浓度得到了一定程度的降低，治理设施多采用增容、更换治理工艺以及增加辅助治理的方式，改造后二氧化硫长期为零主要由治理设施和在线监测两方面原因造成。治理设施方面主要为治理设施容量大，常规污染物处理效果较好，排放的二氧化硫浓度较低或者为零，排放烟气中干扰物质（水、氨、水溶性盐等）较多；在线监测方面主要为分析仪测量范围大，采样过程（预处理）吸附损失严重，在线监测已经不能满足超低排放监测的要求。

蓝天下排放的蓝烟，拖尾严重

烟气中冷凝水的测试反应出排放污染物的情况，左图：冷凝水COD和氨氮的测试；右图：烟气冷凝水结晶测试。

颗粒物排放数据长期稳定，烟气拖尾严重的情况主要存在两方面因素：治理设施方面主要为治理设施工艺运行不完善，排放烟气中水溶性离子浓度较高，水溶性离子排放后形成气溶胶等二次颗粒物，形成烟气拖尾的情况。比如采用钠碱法脱硫工艺，无脱硫产物产生，脱硫产物易溶于水，通过烟气排放；脱硝工艺中采用氧化脱硝湿法吸收工艺的，由于吸收后的硝酸盐无法得到及时的结晶，硝酸盐随水汽由烟气排放。在线监测方面，超低排放后多采用抽取式光散射法进行测量颗粒物浓度，抽取式采样方式为点采样，在烟道面积大，流速低的场合，采样枪长度多为一米或不足一米，采样代表性需要考虑，同时采样后多数设备未进行加热输送，采样管路中对二次颗粒物的吸附沉降也是测量数据较低的影响因素，测量路径较短也是数据较小反应不灵敏的影响因素，测量室处于高温环境下，二次颗粒物形成因素（SO2、水、氨、NOx等）处于气态环境条件下，无法对部分二次颗粒物进行测量，从某种意义上抽取式不能完全反应颗粒物排放情况。

抽取式颗粒物监测设备在流速变化较大时，采样跟踪不能及时响应，形成监测数据不符合工艺逻辑的情况。

2.抽取式气态污染物采样探头、伴热管线、冷凝器及测量气室经常性堵塞或者污染，NOx转换器经常性堵塞或者失效。
分析：采样探头的堵塞后主要为二次颗粒物引起，多为白色或浅黄色粉末，粒径较小，非烟尘类一次颗粒物，主要为铵盐或湿法脱硫产物。伴热管线及冷凝器堵塞物主要为氨逃逸较大形成的铵盐结晶，包括采用磷酸滴定的场合形成的磷酸铵盐结晶堵塞；测量气室的污染主要来源于烟气中的氨、气态污染物和水在状态改变时形成的二次颗粒物的附着所致；以上问题的本质来源于治理设施运行时烟气中过量的氨逃逸和水形成的影响。NOx转换器堵塞主要由于烟气中水溶性离子所致，主要来源于脱硝和脱硫的不正常运行，NOx催化剂的失效多为烟气脱硝采用氧化法，烟气中存在过量的氧化剂逃逸，氧化剂对NOx催化剂的消耗所致。从一定程度上反应出在线监测设备运行中形成的问题有相当一部分来源于治理设施。

3.低氮燃烧改造后的燃气锅炉启停炉期间SO2/NOx超标，尤其是SO2超标不符合逻辑。
分析：采用管道天然气或者LNG的燃气锅炉，定期对气源中含硫量进行监测，含量量较低或者未检出，鉴于天然气中含硫量较低等因素，燃气锅炉多无脱硫设施，只采用低氮燃烧器降低NOx排放，启停炉期间低氮燃烧器不能正常运行，烟气中存在过量的甲烷和CO的排放，采用红外分析仪进行测量的，SO2受CH4的干扰测量数据较大或者超标，采用DOAS测量的由于不充分燃烧形成的浓度不定的HC化合物，对测量形成干扰和误差。低氮燃烧后在线监测运行不正常主要来源于烟气中水、甲烷、CO及HC的干扰。燃气锅炉在线监测运行中的问题主要来源于低氮燃烧的不正常运行。

某锅炉超低排放改造后排放烟气中CO和CH4浓度异常高。

水质在线监测

1.部分污水处理厂排放污水COD监测数据长期较低或者为零，监控平台对零值产生报警。
分析：污水处理出口COD为零主要有治理设施和在线监测两方面因素。治理设施方面主要由于城镇污水处理厂进水量小，进水COD浓度较低，经过生化系统后COD浓度降至20mg/L以下。涉水企业污水处理厂或工业污水处理出口由于进水不稳定，生化系统受到影响，出水水质不能做到稳定达标排放，为保证达标排放，在消毒工艺采用过度加药处理或者投加COD去除剂，尤其是采用臭氧进行消毒的场合，过度消毒干扰COD在线监测的正常测量，测量数据长期较低甚至为零。在线监测方面由于不同品牌的设备测量精度和稳定性不同，测量低浓度水样时测量数据误差较大，同时由于不同厂家对水样（浊度、色度、氯离子和强氧化剂等）的抗干扰性能有所差异，造成测量数据的不准确或者零值。污水处理管理及在线监测设备监管不规范是在线监测数据异常主要因素。

2.部分涉水排放企业，长期无排放，在线监测数据正常变化。
分析：由于工艺等原因部分涉水排放企业，长期停产或者间断性排放，为保证在线监测设备每两个小时测量一次，防止管理部门平台发生数据无变化的异常报警，在线监测采样泵处于水池内测量死水，形成长期无排放，在线监测数据正常变化的情况；从在线监测方面分析，存在在线监测不满足标准规范要求的情况。环境监控平台缺乏智能化，在线监测设备规范化的监管缺失是在线监测运行中的主要问题之一。

间歇性排放时，为保证不排水时在线监测正常测量常用措施。

环保治理设施存在的问题

随着超低排放和深度治理在非电行业的实施，脱硫脱硝技术存在的问题越来越突出，主要表现在以下几方面:

1.常规脱硝技术应用条件较苛刻，不能满足运行条件时，容易对治理设施形成不可逆的损坏。SCR和SNCR脱硝温度不能达到反应条件时，无法进行喷氨，NOx脱除效率几乎为零，在管理部门对排放浓度和排放量的管控要求下，排污单位在温度不到时即进行喷氨，对SCR催化剂形成堵塞或者中毒，形成脱硝效率的降低。正常使用3年的催化剂使用一年不到就失效的情况越来越多，更换催化剂频次增多，更换后升温直排的次数也在增多，NOx总排放量是否得到降低，需要进行核算评估。

2.缺乏能够长期稳定的超低排放治理设施或方案，治理设施技术不完善，经过治理设施后变相排放、转化排放情况日益增多。钢铁、水泥、玻璃等行业正在逐步实施超低排放，治理设施运行中的问题逐渐暴露，比如钢铁行业采用活性炭一体化脱硫脱硝技术的，烟气中颗粒物浓度经常超标，主要为活性炭颗粒的排放，氨逃逸浓度升高；水泥企业采用SNCR或其他工艺路线的，排放烟气中NOx浓度可以控制在50mg/m3以下的，只能靠过量的喷氨来达到，烟气中氨逃逸浓度明显升高，部分企业氨逃逸浓度高达500ppm以上，部分治理设施工艺中烟气中CO浓度高达5000ppm以上。非电行业超低排放后SO2、NOx和颗粒物（TSP）浓度降低了，非常规污染物（CO、HC、氨、细颗粒物等）排放浓度却大幅度升高，转化排放情况越来越多。超低排放后污染物的排放量是否得到了降低，需要全面、科学、多角度的进行评价。

钢铁行业超低排放后采样测量5min，采样枪外壁附着的黑色颗粒物。

相关思考
1.春节期间停工停产后京津冀出现的重污染天气，主要原因是污染物排放量超出了环境容量，对污染源实行超低排放是环境管理惯用的措施，但是超低排放后常规污染物浓度确实得到了大幅度的降低，空气质量改善幅度却不和常规污染物排放的降幅成比例，全面推进非电行业超低排放与大气污染治理的关系是否需要重新的审视。

2.从在线监测、污染治理设施和环境管理方面分析，在线监测运行中的一些问题是由于治理设施的不正常运行引起，治理设施的不正常运行是由于环境管理的管控引起，环境管理的管控一定程度上参考了在线监测数据，形成了一个死循环，如果这个循环不打破，运行下去问题将越来越多的暴露出来。在线监测和污染治理设施属于设备，排放管控属于管理，在污染治理技术和在线监测技术未得到本质性突破的情况下，设备的改变不会使整个循环得到有效的改变，打破在线监测、污染治理设施与环境管理的死循环，管理方面的调整应该值得思考。

3.超低排放对污染治理设施和在线监测运行产生了较大的影响，在实现超低排放的基础上，再进行排放浓度和排放量的限制，除了增加排污单位运行成本外，转化排放和变相排放问题会更加加剧，超低排放后过度的排放管控是把双刃剑，伤害的不仅仅是排污单位、治理设施、在线监测设备，对生态环境的改善产生的负面影响应该引起重视。