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固定污染源廢氣非甲烷總烴連續監測系統技術要求及檢測方法(HJ 1013-2018)

發布時間:2019-01-21

日前,生態環境部印發《固定污染源廢氣非甲烷總烴連續監測系統技術要求及檢測方法(HJ 1013-2018)》。


固定污染源廢氣非甲烷總烴連續監測系統技術要求及檢測方法

Specifications and test procedures for nonmethane hydrocarbons continuous emission monitoring system in stationary sources

( HJ 1013-2018 2019-07-01實施)

為貫徹《中華人民共和國環境保護法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》,保護生態環境,保障人體健康,規范固定污染源廢氣非甲烷總烴連續監測系統的性能、質量,實施大氣固定污染源排放污染物監測,制定本標準。本標準規定了固定污染源廢氣非甲烷總烴連續監測系統的主要技術要求、檢測項目和檢測方法。本標準的附錄A、C為規范性附錄,附錄B為資料性附錄。本標準為首次發布。


固定污染源廢氣非甲烷總烴連續監測系統技術要求及檢測方法(HJ 1013-2018)

1 適用范圍
本標準規定了固定污染源廢氣中非甲烷總烴連續監測系統的組成結構、技術要求、性能
指標和檢測方法。
本標準適用于固定污染源廢氣中非甲烷總烴連續監測系統的設計、生產和檢測。
2 規范性引用文件
本標準引用了下列文件或其中的條款。凡是不注日期的引用文件,其有效版本適用于本
標準。 GB3836.1 爆炸性環境 第一部分:設備 通用要求 GB/T4208 外殼防護等級(IP 代碼) GB/T16157 固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法 HJ38 固定污染源廢氣 總烴、甲烷和非甲烷總烴的測定 氣相色譜法 HJ75 固定污染源煙氣(SO2、NOx、顆粒物)排放連續監測技術規范 HJ76 固定污染源煙氣(SO2、NOx、顆粒物)排放連續監測系統技術要求及檢測方法
3 術語和定義
下列術語和定義適用于本標準。
3.1
非甲烷總烴 nonmethane hydrocarbons(NMHC) 在 HJ38 標準規定的條件下,氫火焰離子化檢測器上有響應的除甲烷外的其他氣態有機 化合物的總和,除另有說明,結果以碳計。
3.2
非甲烷總烴連續監測系統 nonmethane hydrocarbons continuous emission monitoring system(NMHC-CEMS)
連續監測固定污染源廢氣中非甲烷總烴排放濃度和排放量所需的全部設備,簡稱 NMHC-CEMS。 3.3 分析周期 analysis cycle time
系統連續運行時給出兩組測量結果之間的時間間隔。
3.4
響應因子 response factor
本標準中,氫火焰離子化檢測器測量其他氣態有機化合物響應值相對于測量丙烷響應值
的無量綱比值。
2
3.5
轉化效率 conversion efficiency
使用催化氧化裝置把除甲烷外的氣態有機化合物氧化掉的效率。
4 系統的組成與結構
4.1 系統組成
固定污染源 NMHC-CEMS 由非甲烷總烴監測單元、廢氣參數監測單元、數據采集與處 理單元組成,見圖 1。系統測量廢氣中非甲烷總烴濃度、廢氣參數(溫度、壓力、流速或流 量、濕度等) ,對于含氧量參與污染物折算濃度計算的要同時測量含氧量,同時計算廢氣中污
染物排放速率和排放量,顯示和打印各種參數、圖表,并通過數據、圖文等方式傳輸至管理
部門。
4.2 系統結構
NMHC-CEMS 系統結構主要包括樣品采集和傳輸裝置、預處理設備、分析儀器、數據采 集和傳輸設備以及其他輔助設備等。依據系統測量方式和原理的不同,系統可能由上述全部
或部分結構組成。
4.2.1 樣品采集和傳輸裝置
樣品采集和傳輸裝置主要包括采樣探頭、樣品傳輸管線、流量控制設備和采樣泵等。一 般采用抽取測量方式的系統均具備樣品采集和傳輸裝置。其具體技術要求見 5.4.1。
4.2.2 預處理設備
預處理設備主要包括樣品過濾設備等,其具體技術要求見 5.4.2。
4.2.3 分析儀器
分析儀器用于對采集的污染源廢氣樣品進行測量分析,其具體技術要求見 5.4.3。
4.2.4 數據采集和傳輸設備
數據采集和傳輸設備用于采集、處理和存儲監測數據,并能按中心計算機指令傳輸監測 數據和設備工作狀態信息,其具體技術要求見 5.4.4。
4.2.5 輔助設備
采用抽取測量方式的系統,其輔助設備主要包括氫氣源、尾氣排放裝置、反吹凈化及其 控制裝置、零空氣預處理裝置等。其具體技術要求見 5.4.5。

5 技術要求
5.1 外觀要求
5.1.1 NMHC-CEMS 應具有產品銘牌,銘牌上應標有產品名稱、型號、生產單位、出廠編 號、制造日期、電源規格、主要參數量程等信息。 5.1.2 NMHC-CEMS 表面應完好無損,無明顯缺陷,各零、部件連接可靠,各操作鍵、按 鈕使用靈活,定位準確。 5.1.3 NMHC-CEMS 主機面板顯示清晰,涂色牢固,字符、標識易于識別,不應有影響讀 數的缺陷。 5.1.4 NMHC-CEMS 室外部件的外殼或外罩應至少達到 GB/T4208 中 IP55 防護等級要求。
5.2 工作條件
NMHC-CEMS 在以下條件中應能正常工作: a) 室內環境溫度: (15~35)℃;室外環境溫度:(-20~50)℃; b) 相對濕度:≤85%; c) 大氣壓:(80~106)kPa; d) 供電電壓:AC(220±22)V,(50±1)Hz。
注:特殊環境條件下,系統設備的配置應滿足當地環境條件的使用要求。
5.3 安全要求
5.3.1 絕緣電阻
在環境溫度為(15~35)℃,相對濕度≤85%條件下,系統電源端子對地或機殼的絕緣 電阻不小于 20MΩ。
5.3.2 絕緣強度
在環境溫度為(15~35)℃,相對濕度≤85%條件下,系統在 1500V(有效值)、50Hz 正弦波試驗電壓下持續 1min,不應出現擊穿或飛弧現象。 5.3.3 系統應具有漏電保護裝置,具備良好的接地措施,防止雷擊等對系統造成損壞。 5.3.4 安裝和使用者應建立起有效安全措施,防止易燃易爆、有毒有害氣體泄漏,及防備其 他安全風險,若設備安裝環境有防爆要求,則必須按照 GB3836.1 中相關規定執行。
5.4 功能要求
5.4.1 樣品采集和傳輸裝置要求
5.4.1.1 樣品采集和傳輸裝置的材質應選用耐高溫、防腐蝕、不吸附、不與待測污染物發生
反應的材料,且不影響待測污染物的正常測量。
5.4.1.2 樣品采集裝置應具備加熱、保溫和反吹凈化功能。其加熱應均勻、穩定,加熱溫度 應保證在 120 ℃以上,或高于煙氣溫度 20 ℃,取高者。加熱溫度值應能夠在機柜或系統軟
5
件中顯示查詢。
5.4.1.3 樣品采集裝置應具備顆粒物過濾功能。其采樣設備的前端或后端應具備便于更換或 清洗的顆粒物過濾器,過濾器應至少能過濾 5μm 粒徑以上的顆粒物。 5.4.1.4 樣品傳輸管線應具備穩定、均勻加熱和保溫的功能,其加熱溫度應保證在 120 ℃ 以上,或高于煙氣溫度 20 ℃,取高者。加熱溫度值應能夠在機柜或系統軟件中顯示查詢。 5.4.1.5 樣品傳輸管線內包覆的氣體傳輸管應至少為兩根,一根用于樣品氣體的采集傳輸,
另一根用于標準氣體的全程校準;系統樣品采集和傳輸裝置應具備完成系統全系統校準的功
能要求。
5.4.1.6 采樣泵應具備克服煙道負壓的足夠抽氣能力,并且保障采樣流量準確可靠、相對穩
定。
5.4.2 預處理設備
5.4.2.1 預處理設備及其部件應方便清理和更換,材質應使用不吸附、不與待測污染物發生
反應的材料。
5.4.2.2 為防止顆粒物污染分析儀,在氣體樣品進入分析儀之前可設置精細過濾器,精細過 濾器應至少能過濾(0.5~2)μm 粒徑的顆粒物。
5.4.3 分析儀器要求
5.4.3.1 采用氣相色譜法的分析儀需具有色譜圖文件自動記錄、歷史譜圖查詢等功能。 5.4.3.2 分析儀需具有實時或周期性的檢測當前火焰狀態的功能;一旦偵測到火焰熄滅,必
須自動切斷燃燒氣源。
5.4.4 數據采集和傳輸設備要求
5.4.4.1 應顯示和記錄超出其零點以下和量程以上至少 10%的數據值。當測量結果超過零 點以下和量程以上 10%時,數據記錄存儲其最小或最大值。 5.4.4.2 應具備顯示、設置系統時間和時間標簽功能,數據為設置時段的平均值。 5.4.4.3 能夠顯示實時數據,具備查詢歷史數據的功能,并能以報表或報告形式輸出,相關 日報表、月報表和年報表的格式要求參見附錄 A。 5.4.4.4 具備數字信號輸出功能。 5.4.4.5 具有中文數據采集、記錄、處理和控制軟件。數據采集、記錄、處理要求參見 HJ76 中附錄 B。 5.4.4.6 系統斷電后,能自動保存數據;恢復供電后系統可自動啟動,恢復運行狀態并正常
開始工作。
5.4.5 輔助設備要求
5.4.5.1 氫氣源連接管路應使用不銹鋼材質,一旦檢測到氫氣有泄漏時,應自動切斷氣源。 5.4.5.2 氫氣純度至少達到 99.99%,其他工作氣源純度應滿足分析儀器使用要求。 5.4.5.3 系統尾氣排放管路應規范敷設,不應隨意放置。
6
5.4.5.4 系統尾氣排放裝置應能確保排放尾氣中的水分不冷凝、累積甚至結冰,造成尾氣排
放管路堵塞和排氣不暢,必要時應配套加熱或伴熱裝置、氣液分離裝置等設施。
5.4.5.5 系統應根據現場實際需要配備定期自動反吹裝置,用以定期對樣品采集裝置等其他
測量部件進行反吹,避免出現由于顆粒物等累積造成的堵塞狀況。
5.4.5.6 零空氣預處理裝置應具備除塵、除水、除油、除烴等功能,其發生的零氣應符合 7.1.2.2 的要求。 5.4.5.7 系統內部氣體管路以及電路、數據傳輸線路等應規范敷設,同類管路應盡可能集中
匯總設置;不同類型的管路或不同作用、方向的管路應采用明確標識加以區分;各種走線應
安全合理,便于查找維護維修。
5.4.6 校準功能要求
5.4.6.1 系統應能用手動和/或自動方式進行校準。 5.4.6.2 采用抽取測量方式的系統,應具備固定的和便于操作的標準氣體全系統校準功能。
6 性能指標
6.1 實驗室檢測
6.1.1 分析周期
系統分析周期:≤2min。
6.1.2 儀器檢出限
系統的檢出限:≤0.8mg/m3。
6.1.3 重復性
重復性(相對標準偏差) :≤2%。
6.1.4 線性誤差
線性誤差:不超過±2%滿量程。
6.1.5 24 h 漂移
24h 零點漂移和量程漂移:不超過±3%滿量程。
6.1.6 環境溫度變化的影響
環境溫度在(15~35)℃范圍內變化,非甲烷總烴示值的變化:不超過±5%滿量程。
6.1.7 進樣流量變化的影響
進樣流量變化±10%,非甲烷總烴示值的變化:不超過±2%滿量程。
7
6.1.8 供電電壓變化的影響
供電電壓變化±10%,非甲烷總烴示值的變化:不超過±2%滿量程。
6.1.9 氧氣的影響
氧對零點和量程點測量的影響:不超過±2%滿量程。
6.1.10 響應因子
系統測量非甲烷總烴時其他 VOCs 組分相對丙烷的相對質量響應因子必須滿足一定范圍 的要求,如表 1 所示。

6.1.11 轉化效率
使用催化氧化技術氧化除甲烷外的氣態有機化合物的裝置,其轉化效率應不低于 95%。
6.1.12 平行性
三臺(套)系統測量同一標準樣品示值的相對標準偏差不超過 5%。
6.2 污染物排放現場檢測
6.2.1 分析周期
系統分析周期:≤3min。
6.2.2 24 h 漂移
24h 零點漂移和量程漂移:不超過±3%滿量程。
6.2.3 準確度
當參比方法測量非甲烷總烴濃度的平均值: a) <50mg/m3時,NMHC-CEMS 與參比方法測量結果平均值絕對誤差的絕對值:≤20 mg/m3; b) ≥50mg/m3~<500mg/m3時,NMHC-CEMS 與參比方法測量結果的相對準確度: ≤40%; c) ≥500mg/m3時,NMHC-CEMS 與參比方法測量結果的相對準確度≤35%。
6.2.4 廢氣參數性能指標
廢氣參數(氧氣、流速、煙溫、濕度)的性能指標要求應符合 HJ76 相關要求。
8
7 檢測方法
7.1 實驗室檢測要求和方法
7.1.1 一般要求
7.1.1.1 至少抽取 3 套同型號系統在指定的實驗室場地同時進行檢測。 7.1.1.2 系統具備雙量程或多量程時(非硬件調整),只針對儀器的最小量程進行技術指標 檢測。非甲烷總烴監測單元檢測量程最大值為 200mg/m3。 7.1.1.3 檢測期間除進行系統零點和量程校準外,不允許對系統進行計劃外的維護、檢修和
調節。
7.1.1.4 如果因供電問題造成測試中斷,在供電恢復正常后,繼續進行檢測,已經完成的測
試指標和數據有效。
7.1.1.5 如果因系統故障造成測試中斷,在系統恢復正常后,重新開始檢測,已經完成的測 試指標和數據作廢;檢測期間,每臺(套)系統故障次數≤2 次。 7.1.1.6 具有自動校準功能的系統,可設定任一周期,系統進行自動校準;檢測期間,自動 校準周期應設置為≥24h。 7.1.1.7 各技術指標檢測數據均采用系統數據采集與處理單元存儲記錄的最終結果。 7.1.1.8 本標準中的污染物質量濃度均為標準狀態下的以碳計的干質量濃度。
7.1.2 標準物質要求
7.1.2.1 標準氣體:市售有證標準氣體,不確定度≤2.0%。 7.1.2.2 零氣(零點氣體)可使用氮氣或潔凈空氣,其中碳氫化合物不得高于 0.3mg/m3。 7.1.2.3 量程標準氣體(量程標氣)采用甲烷或丙烷標氣,其濃度在(80%~100%)滿量程 范圍內。較低濃度的標準氣體可以使用高濃度的標準氣體采用稀釋的方法獲得,稀釋裝置的 精密度應在 1.0%以內。
7.1.3 實驗室檢測方法
7.1.3.1 分析周期
分析周期指 NMHC-CEMS 連續運行時給出兩組測量結果之間的時間間隔,連續3 天共 測量 3 次,每日分析周期都應符合表 3 的要求。
7.1.3.2 儀器檢出限
待測系統運行穩定后,通入接近檢出限的零氣或除烴空氣加標樣品,待示值穩定后連續 測量 7 次,記錄每次測得濃度值,計算所取得數據的標準偏差,以 3.143 倍標準偏差表示儀 器檢出限,按公式(1)計算,應符合表 3 的要求:

式中: IDL ——儀器檢出限,mg/m3;

3.143——連續進樣 7 次,在 99%置信區間內的 t 值;

i —— 記錄數據的序號( i =1~ n
) ;

n ——樣品數量;

iX ——單次測量值,mg/m3;

X ——7 次測量值的均值,mg/m3。
7.1.3.3 重復性
待測系統運行穩定后,通入量程標氣,待示值穩定后記錄測量值,使用同一濃度量程標 氣重復上述操作至少 6 次,按公式(2)計算待測系統的重復性(相對標準偏差),應符合表 3 的要求。

式中: Sr —— 待測系統重復性,%;

Ci —— 量程標氣第 i 次測量值,mg/m3;

C ——量程標氣測量平均值,mg/m3;

i —— 記錄數據的序號( i =1~ n );

n —— 測量次數(n≥6)。
7.1.3.4 線性誤差
待測系統運行穩定并進行零點和量程校準后,依次通入濃度為(20%±5%)滿量程、 (40% ±5%)滿量程、(60%±5%)滿量程和(80%±5%)滿量程的標準氣體;示值穩定后分別 記錄系統通入各濃度標準氣體的示值;再次通入零氣,重復上述步驟3次,按公式(3)計算 待測系統每種濃度標準氣體測量誤差相對于滿量程的百分比,線性誤差最大值應符合表3的要 求。

式中: Lei ——待測系統測量第
i
種濃度標準氣體的線性誤差,%;
diC
——待測系統測量第
i
種濃度標準氣體 3 次測量平均值,mg/m3;
siC
——第
i
種濃度標準氣體標稱值,mg/m3;
i ——測量標準氣體序號( i =1~4) ; R ——待測系統滿量程值,mg/m3。
7.1.3.5 24 h 漂移
待測系統運行穩定后,通入零氣,記錄零點穩定示值為
Z0 ;然后通入量程標氣,記錄穩
定示值
S0 。通氣結束后,待測系統連續運行 24h(期間不允許任何校準和維護)后分別通入 同一濃度零氣和量程標氣重復上述操作,并分別記錄穩定后示值。按公式(4)~(7)計算
10
待測系統的 24h 零點漂移
Zd
和 24h 量程漂移
Sd ,然后可對待測系統進行零點和量程校準(如 果不校準可將本次零點和量程測量值作為 NMHC-CEMS 運行 24h 后零點和量程漂移測試的 初始值 Z0 和 S0 )。重復上述測試 7 次,全部 24h 零點漂移值 Zd 和 24h 量程漂移 Sd 均應符合 表 3 的要求。


式中: Zd n —— 待測系統 24h 零點漂移,%; Z0 —— 待測系統通入零點氣體的初始測量值,mg/m3; Zn —— 待測系統運行 24h 后通入零

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