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废气在线监测常见问题分析及改进建议
摘要:环境监测数据是客观评价环境质量状况、反映污染治理成效、实施环境管理与决策的基本依据。环境监测法律法规日趋严格,国家高度重视并严厉打击监测数据弄虚作假问题。本文基于生态环境相关部门检查案例和工作经验,总结了废气在线监测设施常见问题并提出相关建议。问题主要体现在监测平台、选型安装、调试验收、运行维护、数据传输、第三方运维管理等方面。本文有利于了解并掌握废气在线监测检查要点和提高在线监测数据质量,同时为废气在线监测依法合规管理提供理论参考。
关键词:污染源;废气;自动监测;在线;规范
1 前言
废气在线监测是指利用自动监测设施对固定污染源(如工厂烟囱、排放口)排放的废气进行连续、实时监测。烟气排放连续监测系统集成了采样、分析、数据采集和传输各环节,是环境管理部门对重点排污单位进行远程、实时监管的核心技术手段。旨在通过建设污染物自动监控系统为生态环境质量的改善提供数据支持和参考。污染源自动监测随着技术的发展,从 2000 年的火电行业应用逐步延伸至 2010 年后的非电行业安装,伴随着超低排放和深度治理的实施,新建及已有自动监测设备加速更新换代,形成了自动监测及运维市场,是现代化环境管理不可或缺的关键技术设施。
随着自动监测设备验收和数据审核由环境管理部门转变为排污单位自行验收,排污单位对自动监测数据准确性和真实性负责,污染源自动监测管理方式和责任主体瞬间变化,企业对自动监测相关工作认识和理念也随之改变。在市场行情、排放管控及管理考核的多重因素作用下,污染源自动监测数据造假事件越来越多的被曝光,污染源自动监测成了各方关注的焦点[1]。污染源自动监测数据造假方式和方法由以前的断电、拔管升级到了参数软件操作,造假的实施者由排污单位扩展至运维单位和设备厂家,造假的隐蔽性和专业性越来越高,造成环境监测数据与公众切身感受存在差距。面对中央环保督察及生态环境执法检查等过程中发现的生态环境数据信息弄虚作假等严重问题,党中央、国务院高度重视,并作出严肃指示批示。在 2023 年 8 月新发布的两高司法解释中,明确将重点排污单位、实行排污许可重点管理的单位篡改、伪造自动监测数据或者干扰自动监测设施,认定为“严重污染环境”,构成污染环境罪。提高环境监测数据质量是确保政府公信力的必然选择,要深化环境监测改革,提高环境监测数据质量,客观真实反映环境质量及其变化。提高环境监测数据的公信力和权威性,增强人民群众对环境质量改善的获得感和满意度[2]。
自动监测数据问题既有监测技术和工艺工况方面的问题,也有检查者认知意识及排污企业管理方面的原因。防范污染源自动监测数据造假,应深入了解分析自动监测数据分析原理及影响因素,透过现象看本质。排污企业应通过污染源自动监测工作管理制度和技术规范的完善,疏通在线监测工作存在的症结,堵住自动监测工作存在的漏洞。利用自动监测设备及相关辅助设施提升,让自动监测数据服务企业生产和治理是防范自动监测数据造假的必要措施。结合相关案例及工作经验,通过梳理分析,废气在线监测设施检查常见问题主要包括监测平台、选型安装、调试验收、运行维护、数据传输、第三方运维管理等方面,以下就废气自动监测相关情形可能引起的依法合规问题进行梳理,便于对废气自动监测数据造假防范措施提供参考。
2 废气在线监测设施检查常见问题及分析
2.1 监测采样平台
现场发现监测平台问题主要包括监测平台上设备安装过高,护栏相对过低,投用时间较久的装置上到监测口位置的部分梯架为直爬梯,以上两种情况设备维护时都存在安全风险。监测平台上还存在部分烟气参数温压流安装底部无相关防护设施易损坏、颗粒物反吹气源压力表安装位置不适导致无法检查压力、自动监测设施安装的监测断面上下游不满足“前 4 后 2′′ 要求、手工监测孔位于自动监测孔上游等问题。这些问题的形成源于原始设计,可能受相关标准文件发布实施较晚或对相关要求理解不到位影响。
根据 HJ75-2017[3]要求,采样或监测平台应易于人员和监测仪器到达,当采样平台设置在离地面高度 ⩾2m 的位置时,应有通往平台的斜梯(或 Z 字梯、旋梯),当采样平台设置在离地面高度 ⩾20m 的位置时,应有通往平台的升降梯;根据 T/CAEPI11-2017[4] 的要求,采样平台上应在监测设备附近提供干燥、清洁、无油、无尘、无污染因子成份的反吹气源,气源压力要求在 0.6MPa~0.8MPa 之间;自动监测设施安装优先选择在垂直管段和烟道负压区域,在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于 4 倍烟道直径,以及距上述部件上游方向不小于 2 倍烟道直径处。企业要按照规范建设采样平台,保证设备监测数据真实性以及建设符合规范要求的比对口,保证影响监测数据的真实性、有效性,确保设备正常运行。
2.2 选型及安装
在线设备不能正常运行是表面现象,其本质是在线设备性能不满足现有条件或者安装不规范造成测量偏差。
2.2.1 硬件功能不满足要求
硬件问题主要是烟气预处理功能不全,包括部分反吹功能未正常运行、加热温度不显示、CEMS 系统无全程校准功能、量程设置不合理、伴热管线保温不全、部分管线存在 U 型弯曲等。反吹系统不规范会影响到样品的品质,可能会影响排放污染物的浓度及排放量;常规烟气采样探头温度无数据显示和记录,无法判断加热温度是否符合要求;部分后散射烟尘仪不能实现全光路校准,设备无法查到光程等重要信息,无法核实适用性;氮氧化物分析仪量程选择不合理,分析仪标签 NO 量程为
0-100/750mg/m3 (双量程),分析仪内 NO 量程设置选择第一量程测量,设置为130.5mg/m3 ,实际 NO 排放浓度 20-40mg/m3 ,与实际不符;采样探头处管线、湿度仪前后管线、机柜内管线等保温措施不到位,容易有冷点,造成污染物损失;采样管线和分析仪内管路存在 U 型管,易产生积水,影响非甲烷总烃、二氧化硫等准确测试,还会腐蚀管道内部。以上均可能会触发不正常运行处罚。
根据 HJ76-2017[5]要求,样品采集装置应具备加热、保温和反吹净化功能。其加热温度一般在 120% 以上,且应高于烟气露点温度 10% 以上,其实际温度值应能够在机柜或系统软件中显示查询;根据《固定污染源自动监控(监测)系统现场端建设技术规范》要求,完全抽取式 CEMS,采用伴热管且管路长度应尽可能短,最大长度不宜超过 76m ,管路倾斜角度不得小于 5∘ ,在每隔 4m~5m 处装线卡箍,整条管路不得出现 U 型和 V 型的布线形状,避免形成水封;根据 HJ76-2017 要求,CEMS 应具备定期反吹装置,用于对样品采集装置及其他测量部件进行反吹,避免出现由颗粒物等积累造成的堵塞状况。根据《环办执法函〔2021〕484 号》要求,颗粒物或气态污染物执行超低排放限值或特别排放限值的,测试量程应设置双量程或多量程,低量程范围一般设置为相应污染物排放限值的 1.5-2 倍,高量程范围一般设置为原烟气最高浓度的 1-1.5 倍,污染源正常排放时使用低量程,污染物排放浓度超过低量程上限值时仪器自动切换成高量程,量程设置信息需自动传输(或填报)至生态环境主管部门监控平台。如设计以上硬件功能问题,建议企业重新布线,避免“U”型弯引起积水;修改工控机程序,在不同工况、分析仪不同状态时监测数据能够正常上传;对探头进行保温处理;保证气路管线畅通。
2.2.2 软件功能问题
软件问题常见的有两种情形,一是软件中计算公式有误。例如当测量结果超过零点以下或者量程以上 10% 时,计算公式输出值等于量程上限,不符合 HJ76 规范要求。二是非甲烷总烃 NMHC 和硫氮尘 CEMS 安装一套温压流,两套设备流速计算公式不一致,烟气参数数据差异明显,NMHC 和CEMS 流速公式未进行温压补偿。根据HJ76-2017要求,如当测量结果超过零点以下或者量程以上 10% 时,数据记录存储其最小值或者最大值。建议对组态软件函数公式进行修改并固化,避免发生因篡改参数、公式等引起的弄虚作假。对非甲烷总烃和氮硫尘自动监测两个点位进行整合,至少保证烟气参数使用同一套数据,并通过同一套软件系统上传至国发平台。
2.2.3 设备安装不规范
设备安装不规范容易引起技术指标不满足要求,常见问题有皮托管动压口与气流方向偏差角大于 5∘ ,烟气流速测定值偏小;湿度分析仪未按说明书要求垂直且固定安装,影响测定结果准确性;流速测量单元存在 U 型管段,使用不锈钢管连接,极易造成管线内积存凝结水且无法及时发现,易造成测量结果失真;非相关设施管理不规范,传输管线存在多余支管,旧设备、无用管线未拆除,易引起涉嫌造假嫌疑。《关于加快重点行业重点地区的重点排污单位自动监控工作的通知》(环办环监 2017[61]号正文)附件表 2 中“安装皮托管探头时,动压口与气体流动方向的偏差角θ最大不得超过 ±5∘ ”的要求,同时规定“流速测量仪安装-皮托管与微差压变送器间距离应尽可能靠近。皮托管动、静压口与微差压变送器的压力检测口用聚四氟管相连,连接处应密封。微差压变送器平台上安装高度宜高于皮托管安装位置,防止管路积水”。
2.3 调试验收
在线仪表调试与验收是决定设备能否正常投运、数据是否有效的关键条件。调试验收问题主要有湿度参比方法不适用、调试报告中 K 系数计算错误、速度场系数精密度未计算、示值误差测试时间早于第一次零点漂移和量程漂移检测、调试报告中手工监测数据已低于方法检出限、未按要求进行仪表验收、验收报告内容不全、调试结果未设置于设备内无法溯源等。调试验收改为企业自行验收后,没有形成固定的参考模版,且进行验收的人员专业知识和对数据质量的重视程度参差不齐,因此导致在线仪表调试验收问题较为突出。根据 HJ75-2017 要求,在线设备在完成安装、调试检测并和主管部门联网后,应进行技术指标验收和联网验收,不断提高仪表调试验收的工作质量是下一步在线管理工作的重点。
2.4 运行维护
2.4.1 参数设置问题
参数设置问题主要包括皮托管系数、烟道截面积、烟气参数量程等设置错误、流速量程上限与工况机中设置不一致、VOCs 自动监测设备未进行基准氧含量( 3% )折算、烟尘仪设备标识光程与实际光程不一致、速度场系数和颗粒物系数均为默认值,未维护实际调试参数、流速、标干流量计算公式与技术规范存在差异、分析仪校准/故障/维护期间数据保持等。
根据《污染源自动监控设施现场监督排查办法》第十九条第六款,擅自改动污染源自动监控系统相关参数和数据的依照《中华人民共和国大气污染防治法》第四十六条第(三)项的规定处罚。企业在设置相关计算参数时,皮托管系数应依据设备铭牌信息进行设置,并与备案表等保持一致;流速的速度场系数并与备案表保持一致(若比对报告中重新对流速的速度场系数做出计算,需及时报备更新设置相应参数);截面积等参数设置应符合现场实际情况,并于备案表等保持一致;对于模拟量传输的数据,应保证量程设置的一致性,所设置的量程与设备本身量程一致,并与备案表等保持一致,保持一致是保证在线监测数据真实、准确的前提条件,设置不一致有可能存在违法风险;根据 GB31571-2015 的要求,非焚烧类有机废气排放口以实测浓度判定排放是否达标,焚烧类有机废气排放口、工艺加热炉的实测大气污染物排放浓度,须换算成基准含氧量为 3% 的大气污染物基准排放浓度;参与监测数据计算的公式应符合规范要求,确保计算公式的准确性,保证在线监测设备的正常运行。
2.4.2 准确度现场测试问题
准确度测试是最常见的验证设备运行情况的方法之一。主要通过全程通非甲烷总烃、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等不同标气,查看示值误差和响应时间是否满足规范要求。
根据 HJ75-2017 要求,二氧化硫示值误差:当满量程 ⩾100μ mol/mol( 286mg/m3 )时,示值误差不超过 ±5% (相对于标准气体标称值);当满量程 <100μmol/mol ( 286mg/m3 )时,示值误差不超过 ±2.5% (相对于仪表满量程值),系统相应响应时间 ⩽200S 。氮氧化物示值误差:当满量程 ⩾200μ mol/mol( 410mg/m3 )时,示值误差不超过 ±5% (相对于标准气体标称值);当满量程 <200μmol/mol ( 410mg/m3 )时,示值误差不超过 ±2.5% (相对于仪表满量程值),系统相应响应时间 ⩽200S 。根据HJ1286-2023 的要求,NMHC-CEMS 示值误差:量程 >100mg/m3 时,示值误差应在标准气体标称值的 ±5% 以内;量程 ⩽100mg/m3 时,示值误差应在 F.S.的 ±2.5% 以内;NMHC 系统响应时间 ⩽300S 。建议运维人员及时排查管线是否存在污染、堵塞、积水等异常情况,并及时处理,同时,查看分析仪器是否存在误差漂移过大现象,及时进行校准,确保在线监测设备系统响应时间、示值误差等性能指标符合规范要求。
2.4.3 数据管理
出现数据异常未进行排查。比对报告中流速比对结果误差超范围,判定异常,但未见后续排查记录,存在数据异常期间间的监测数据被判定为无效的风险。不符合 HJ75-11.1 中“当 CEMS 不能满足技术指标而失控时,应及时采取纠正措施,并应缩短下一次校准、维护和校验的间隔时间。”的要求。
2.5 数据采集与传输问题
主要包括按 5 分钟或 10 分钟采集分钟数据的情况、烟气参数上传单位错误、分析仪传输至工控机数据存在误差等。企业应提升在线数据质量,正确设置量程、单位,确保监测数据的真实、准确、完整、有效;根据环办执法函[2021]484 号文件要求,废气现场端分钟数据上报间隔逐步实现 1 分钟一次;根据 HJ477-2009 的要求,数据采集误差应满足以下条件:
表 1 数据采集传输仪性能指标

2025 年最新发布的污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准(HJ/T212-2025)于 2026 年 1 月1 日开始实施,数据采集与传输需要符合新标准的相关要求。
2.6 运维管理问题
运维管理问题包括运维单位未按照要求每季度开展一次全流程校准、无示值误差和响应时间测定、流速校准超过 30 天校准周期、资料及台账不合规、采样预处理装置损坏未及时修复、标气配备不全、试剂标签名称不规范、温压流装置和皮托管长时间未检查、参数与调试报告设置不一致等。建议运维人员台账信息记录时,按照规范HJ75-2017 的要求,及时运维并如实记录;涉及计算,按要求正确计算,并记录准确,字迹清晰;当存在“记了没做”的情况时,会有运维造假嫌疑,“做了没记”的情况涉嫌运维失责,要如实完善台账记录,保证现场台账的准确性以及运维工作的规范性。
3 废气在线监测设施运行管理能力思考
通过以上问题总结,废气在线监测设施运行仍存在较多问题,部分问题已涉嫌未保证自动监测设备正常运行,或未保证数据的真实、准确、完整有效等违法行为,存在较大的法律风险。排污单位作为主体责任单位,应切实做到防范监测数据造假,需要进一步提高在线监测设施管理能力。
3.1 强化管理意识
排污单位由以前的环境管理部门要求装,检查数据准确性,变为排污单位我要装,我要让数据准确。另外,从改变排污单位自动监测数据应用认识开始,让自动监测数据服务企业生产和治理设施的运行作为第一要素,强化自动监测数据与生产治理设施运行情况相关性的管理。
3.2 明确管理内容
应紧紧围绕未安装联网、弄虚作假逃避监管、设施不正常运行或异常未及时报告、超标和超总量等涉嫌违法行为开展相关工作。保证合规的仪器设备、科学的运行维护、结合生产治理工况进行逻辑判定,以实现提升自动监测数据的核心目标。
3.3 落实管理措施
一是要强化生产过程监测和优化控制。生产过程中除了对关键控制参数进行监测外,影响生产的其他参数也应进行监控,形成大数据后对不同原料、工况下的生产控制和调整进行精准控制,可及时判断停限产期间、生产异常期间、现场检查期间监测数据波动情况是否符合逻辑要求;二要对治理设施全面诊断排查分析,更新优化升级。针对生产调控后排放特征进行实时监测分析,根据排放特征及治理设施工艺路线,制定优化控制算法,形成生产-治理-排放的配方式方案,确保不同工况下三者处于相对较优化的状态运行,降低风险隐患。同时对治理设施控制的关键参数进行监测分析,梳理统计各个环节经常出现的问题进行影响因素排查分析,提出有效解决方案指导治理设施的优化和升级;三要注重监测数据比对。在线监测中涉及的烟气参数及污染无数据,应结合自行监测、监督性监测和比对监测数据等手工监测数据进行比对,分析判断在线监测数据逻辑符合性;四要关注在线监测设施选型。委托或咨询专业的环保技术服务单位,全程参与在线监测设备的选型,起到指导或监理的作用,防止出现设备厂家或供应商虚假宣传,隐藏选型问题或缺陷的情况。在线监测设施购买时应提供适用性监测报告,适用性监测报告无法说明所处行业适用性的,合同中应明确接受业主委托开展适用性监测,不能满足要求的应予以退货;五要深化在线运维管理。要求运维单位对人员和物资进行明确和量化,每月将在线监测设备运行情况汇报至排污单位,并提出合理化建议。排污单位在选择运维单位时,应重技术轻价格、重服务轻关系,对运维单位进行定期考核评价,并将考核评价结果应用于运维单位管理。
4.结论
各级生态环境部门逐步推动固定污染源监管从“人防为主”到“技防为主”转变,强调要通过污染源自动监控手段提升生态环境监管执法效能,因此依法合规做好污染物自动监控设施运行管理是企业发展的底线。本文探讨了废气在线监测设施检查过程中常见的六类问题,并提出了解决这些问题的有效策略,为废气在线监控设施管理工作提供正确的指导,为企业精准治污提供有效的科学依据。
参考文献
[1] 赵红伟.关于污染源在线监测管理的探讨.中国环保产业[J].2019 (8).
[2] 刘蓉.工业废气排口 VOCs 在线监测系统的智能化应用技术[J].2021,44(05):350-354.
[3] 固定污染源烟气(SO2、NOx、颗粒物)排放连续监测技术规范(HJ75-2017).[S].2017.
[4] 固定污染源自动监控(监测)系统技术现场端建设技术规范(T/CAEPI11-2017).[S].2017.
[5] 固定污染源烟气(SO2、NOx、颗粒物)排放连续监测系统技术要求及检测方法(HJ76-2017).[S].2017.
作者简介:邵静(1988—),女,汉族, 陕西省富平县,大学本科,工程师,研究方向环境保护。
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