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VOC在线监测新适用技术

VOCs的种类繁多,涉及到的行业和企业数量多,监管非常困难,检/监测已经成为当前制约VOCs防治的一个关键问题。
“催化氧化+NDIR”是目前一种用于测定固定污染源有机废气综合总浓度的优良方法,其中NDIR为“非分散红外”的英文缩写。这种方法灵敏度不受VOC种类限制,对VOCs各成分的响应度均可达到90%以上,不需要燃烧气体,安全可靠,进样量小且不破环试样。
“催化氧化+NDIR”原理
ISO标准13199-2012阐述了“催化氧化+NDIR”检测方法,该方法采用成熟的NDIR二氧化碳(CO2)检测技术,把催化剂控制在合适的温度,将所有除甲烷外的VOC中的碳氧化成二氧化碳,并对催化氧化前后的二氧化碳(CO2)浓度进行检测,将二氧化碳(CO2)的差值转换为碳浓度表示的VOCs的浓度值,以非甲烷总烃表示,结果以碳计。

这种检测方法检测机构简洁,因为是直接检测催化-氧化后的碳浓度,符合等碳原理,因此对各个种类的VOC的碳数量均有很均匀的响应,且响应系数都在0.9以上,在国外已经有较多的成功应用。下面是日本环境技术协会所作的比较试验:
采用催化氧化+NDIR、FID(火焰离子化检测)、PID(光离子化检测)三种方法进行在线连续监测时对不同有机物的检出灵敏度。校准灵敏度为1后,用这些仪器进行各种有机物进行检测。从上图可知催化氧化+NDIR法覆盖的范围较大且对不同有机物的碳响应也是十分接近,因此“催化氧化+NDIR”是一种非常有效和准确度高的挥发性有机物的检测方法。
同时,由于具备对VOC的等碳响应规律,“催化氧化+NDIR”法更加符合《固定污染源废气非甲烷总烃连续监测系统技术要求及检测方法(HJ 1013-2018)》、《固定污染源废气总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定 气相色谱法(HJ 38-2017)》中检测结果以碳计的要求。
国内“催化氧化+NDIR”技术的创新推出和效果验证
在国内我们依托先进的研发生产平台,已创新推出了系列定型的VOCs在线监测系统,它使用抽取法采样和“催化氧化+NDIR”法的气体分析原理,可连续地自动测定企业生产或经营过程中挥发性有机化合物(VOCs)排放情况。
该系列挥发性有机物在线监测系统使用“催化氧化+NDIR”法的检测分析单元,测量排放口的总烃、流速、温度、压力等排放参数,并可对治理装置的入口和出口的浓度实时在线监测,计算出治理装置的治理效率。
我们验证了该系列某一型号的挥发性有机物在线监测系统的性能指标。我们按照《固定污染源废气非甲烷总烃连续监测系统技术要求及检测方法(HJ1013-2018)》中的试验方法,对该型号检测系统进行进行检测,其中实验室项目试验机数量为3台,现场检测项目试验机数据为2台,试验结果如下(详细试验数据另答)。

实验室项目验证
试验结果表明,该型号检测系统的性能符合各个检测项目的要求。
第三方现场比对验证
在现场试验中,为检验催化氧化+NDIR在不同行业的适用性,我们把该型号挥发性有机物在线监测系统安装到制鞋厂、家具厂、印刷厂、汽车喷涂厂的集中排气管进行现场试验,并按照《固定污染源废气总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定气相色谱法(HJ 38-2017》作为参比方法,进行气袋手工采样实验室检测,委托了测试分析研究所及检测技术公司进行现场比对。
试验数据以制鞋厂为例,非甲烷总烃排放浓度在30-150mg/m3之间。2018年12月25日对某制鞋厂安装于废气排放口的NMHC-CEMS进行比对监测,为污染源自动监测数据有效性提供依据。监测期间,工况稳定、设备运转正常。
组数据中参比方法测量非甲烷总烃浓度的平均值为69.3mg/m3,在50gm/m3到500mg/m3之间,计算相对准确度为18.7%,符合《固定污染源废气非甲烷总烃连续监测系统技术要求及检测方法(HJ-1013)》中的现场检测项目的准确度要求(≤40%)。
制鞋厂2#数据中参比方法测量非甲烷总烃浓度的平均值为75.5mg/m3,在50gm/m3到500mg/m3之间,计算相对准确度为8.93%,符合《固定污染源废气非甲烷总烃连续监测系统技术要求及检测方法(HJ-1013)》中的现场检测项目的准确度要求。
我们研发的系列定型的VOCs在线监测系统催化氧化+NDIR法测量非甲烷总烃与标准方法HJ-38手工采样法有很好的一致性。后续将在更多行业的现场进行试验,对试验结论进行进一步验证。

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