危险废物焚烧尾气在线监测烟尘超标的分析

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[摘 要]针对公司焚烧系统采用的西克麦哈克的在线监测系统进行研究，查找并发现影响在线监测烟尘含量的因素。通过对实际排放情况的人工手动监测与在线监测数据比对、在线监测设备本身问题的排查、在线监测设备工作原理的分析，最终确定烟气中的水分子对烟尘的含量产生影响。

[关键词]在线监测；烟尘；影响因素

中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0021-01

《国家危险废物名录》中有49类危险废物，其中可经高温去除毒性并减量的一系列废物均能通过焚烧系统进行最终的无害化处置。由于各种废物成分复杂的特性，对焚烧尾气的控制是至关重要的。《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484-2001）中对烟尘的排放控制在80mg/m3内（焚烧容量为300～2500（kg/h）时），《危险废物焚烧大气污染物排放标准》（DB11/503-2007）中对烟尘的排放控制在30 mg/m3内。我国环境保护主管部门要求，对危险废物焚烧处置系统实行烟气排放的实时在线监测，并将监测数据上传到环保主管部门。

本文针对北京生态岛科技有限责任公司焚烧系统使用的西克麦哈克公司提供的在线监测系统进行讨论。该在线监测系统可以监测到烟气中的烟尘、二氧化硫、氮氧化合物、氧气、一氧化碳、氯化氢、二氧化碳，同时还能监测到烟气的温度和压力等参数。

1 在线监测设备的组成及工作原理

1.1 在线监测设备的组成

本系统主要由MCS100EHW气态组分监测系统和FW300烟尘仪组成，分别监测非烟尘组分和烟尘组分含量。本系统除上述两个子系统外，还包括烟气排放参数监测子系统和数据采集与处理子系统。分析系统的主要组件如下：加热探头、加热样气管路、复合管线、过滤器组件、高温加热膜片泵、MCS100E分析仪器、阀组、针阀、电源开关、PLC、机柜照明灯、维护开关、状态指示灯、机柜风扇、固态继电器组。

1.2 各子系统的工作原理

1.2.1 MCS100E气态组分监测子系统工作原理

MCS100E是单光束双波长红外多组分光度计，装有两个滤光气室轮，一般情况下使用一个测量气室和一个参比气室可测量一个组分。在结果处理上，可以测量可能的干扰组分浓度并把这种干扰在最终的测量结果中补偿掉。

1.2.2 烟气排放参数监测子系统工作原理

采用压差法流量原理来测量气体流量，压力测量为压力传感器直接测量烟道的绝对压力。

2 烟尘的监测原理

FW300应用光透射的测量原理，用一个发光二极管（测量距离小于2米时）或用一个激光二极管（测量距离最大可到15米）作为光源，光线在可见光的范围（波长大约为650nm），光线发射到反射器上并经反射器反射回到接收器，光线两次通过含有烟尘的烟道（见下图1），衰减后的光线信号被检测器接受（光电二极管），信号经放大后传送到微处理器上进行处理，微处理器是测量、控制和分析系统的主要部件。

发射器二极管的发射能量被不断地监测使之保持恒定，发射/接收装置的分光镜将光线分光，分光后的光线在光电二极管上进行监测，同时经过反射后的光线也在同一个光电二极管上进行监测，即使光线强度有微弱的变化也会被检测出来，光线强度的变化通过微处理器处理后，并根据要求将信号输出。

透光度是光线强弱的变化，其定义为接收光强度比发射光强度。如果光线强度没有减弱，则接收光强度等于发射光强度。由于颗粒的吸收和散射，使得光线强度衰减，与含尘量的关系符合朗伯比尔定律。通过公式推导，得出含尘量与透光度成反比。

3 烟尘超标原因分析

发现在线监测烟尘超标后，首先采用人工手动采样检测与在线监测数据对比的方法，确定了烟气排放并非真正的超标，是在线监测设备出现了故障；后又对监测设备返厂检修、及校准，发现监测数据仍超标；通过查找在线监测的历史数据发现，当烟气温度高于100℃时，烟尘数据均为正常值，当烟气温度低于100℃时，烟尘数据大部分超标。因此得出初步结论是，水分的存在影响了烟尘的数值。设备人员排查位于焚烧系统的烟气再加热装置时发现，烟气再加热设备已经腐蚀老化，未能起到对烟气再加热的作用。经设备人员的检修及维护，恢复了烟气再加热器的使用，结果烟气中的烟尘指标又恢复了正常，未超标。为了进一步验证，采用人工手动采样检测与在线监测数据对比，最终可以判断在线监测系统又恢复了正常。

通过FW300的测量原理可知，光线发射到反射器上并经反射器反射回到接收器，光线两次通过含有烟尘的烟道。当烟气再加热器没有正常工作时，烟气的温度低于100℃，烟气中的水分以液态水分子形式存在。在光通过烟道时，液态水分子会使接收器接收的光强度比正常的没有液态水分子时减弱，因此透光率会减小，导致烟尘数据变大。而是用烟气再加热器后，将烟气的温度加热到100℃以上，使烟气中的水分子变成水蒸气，消除了水分子对发射光的影响。因此可以得出结论，当烟气中的水分以液态形式存在时，会对在线监测的烟尘数据产生影响，使烟尘数据变大，而最终导致超标。

4 结论

为保证危险废物焚烧系统烟气达标排放，必须要经过多级净化，通常最终烟气温度会降至70℃左右。当使用西克麦哈克公司的在线监测系统时，要在烟气最终排放前进行烟气再加热，以保证烟气温度大于100℃，进而保证在线监测系统不受水分子影响而导致烟尘含量的数据异常。

参考文献

[1] 西克麦哈克在线监测设备说明书.