固定源废气VOCs在线监测采样技术

 
固定源废气VOCs在线监测设备长期运行在高污染环境下,采样条件比较恶劣,因此,采样系统要克服高温、高湿、强腐蚀性和高粉尘等因素带来的挑战,确保采样系统能够长期稳定运行。除此之外,采样系统采集的样品中可能含有固态或者液态杂质,严重影响监测结果。因此,在样品被送到分析仪之前,要确保样品在不失真的状态下把样品中多余的成分分离,最大限度地排除检测过程中的干扰因素,使监测结果更加客观真实。现就VOCs在线监测技术中的采样系统进行分析。
 
在烟气自动在线监测系统中,冷凝器除水是常见的一种技术,该技术能够避免水对采集样品造成的影响,但冷凝除水技术会除掉部分VOCs,造成样品失真。因此,VOCs在线监测一般采用气态脱水技术、全程高温伴热采样技术和稀释采样技术。
 
(1)气态脱水技术。该技术把采集VOCs废气中的气态水分从待测样品中分离,保证在去除样品中水分的同时,最大限度地保存待测成分。通常情况下,该脱水系统材料呈酸性,因此废气中的碱性气体会对设备的脱水能力、抗高温能力和使用寿命等产生影响,影响范围的大小还要依据排放的实际情况而定。
 
(2)全程高温伴热采样技术。该技术是通过全程加热伴热来避免样品中水蒸气的冷凝,减少VOCs在传输过程中的损失。高温伴热采样系统通常包括高温采样探头、高温伴热防腐管路、高温过滤装置和气体吸取动力装置等,从传输管线到分析仪内部样品流路、流路之间切换阀和采样泵,全程加热温度均在120℃~180℃,高效防止烟气中的高沸点成分及水分冷凝,提高监测数据的准确性。
 
(3)稀释采样技术。该技术适用于VOCs排放浓度较高的企业,通过对采集样品使用干态零气的稀释,首先能减少样品中水分对测量结果的影响;其次经过稀释后高浓度气体的VOCs含量会减少,能有效避免高浓度气体测量结果超出分析仪量程的情况。采样系统的样品稀释比例由计算机精准控制,通常在50∶1~200∶1,因此,对分析仪灵敏度方面有较高的设计要求。
 
固定污染源排放的VOCs废气中除了含有气态水分,高浓度颗粒物也是常见的污染因子,采样系统长期在高污染环境下运转,采样探头和传输管线的定期清理非常重要,否则一旦出现堵塞的情况,导致采集系统异常,会直接影响VOCs在线监测结果。因此,采样系统通常都会使用定期高频反吹或惯性分离来减少颗粒物对采样系统的堵塞和磨损。定期高频反吹技术利用空气压缩机、贮气罐等产生洁净干燥的气体,定期对采样探头进行持续吹扫,达到清洁探头和管线的目的;惯性分离技术通过在气体传输过程中设置障碍物,颗粒物绕过障碍物时发生突然的转折被撞击扑集下来,从而达到从气体中分离的目的,避免颗粒物长期积累而影响采样。除此之外,为避免VOCs气体采集和传输过程中与接触材料产生吸附、黏附现象,采样探头、传输管线、过滤器和各种接头阀门都会采用惰性材料,以保证其在环境中的稳定性,或是通过大流量的采样,使VOCs废气快速通过各部件,减少VOCs废气在各部件的停留时间,降低VOCs废气被吸附的影响。