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监控溶剂排放以确保合规性

监控溶剂排放以确保合规性

时 间: 2022-03-07

访 问:11,248 次

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作者 Stephane Canadas,营销经理,Signal Group有限公司,英国,Surrey

 

 

 

世界各国政府已经实施了环境法规,以减少工业过程中挥发性有机化合物(VOCs)的排放。例如,根据欧洲溶剂行业集团的数据,自1990年以来,欧盟的VOC排放总量已减少了60%以上。

 

 

背景

 

挥发性有机化合物是从使用有机化学品(如溶剂)的工业活动,以及燃烧有机材料和燃料的发动机和焚烧炉中释放出来的。这两种类型的应用都需要类似的监测设备,但本文将重点介绍涉及到溶剂使用的应用领域。

 

溶剂广泛应用于化学工业,以及清洁和产品和机械的去油污,或溶解、稀释和分散涂料、粘合剂、油漆和油墨等。溶剂在室温下很容易蒸发,在工作场所会造成严重的安全隐患,因此通常会将其排放到远离工人的地方,而且这些气体在排放之前往往需要进行减排处理。

 

必须尽量减少溶剂的排放,因为它们会对环境造成影响,其中包括臭氧的形成,臭氧是光化学烟雾的组成部分。在地面上,当VOCs与氮氧化物(NOx)在阳光下发生反应时,就会产生臭氧。臭氧对人类既有急性影响,也有慢性影响;会对呼吸、心血管和中枢神经系统,以及生殖健康造成危害。地面臭氧也会对植被和敏感的生态系统产生有害影响。

 

在大多数国家,对有可能释放VOCs的监管工艺的排放发放了包括总有机碳(TOC)排放限值在内的许可证。TOC测量的标准参考方法是使用火焰离子化检测器(FID)。在某些情况下,监测活动可能需要区分有毒VOCs或区分甲烷和非甲烷VOCs。

 

 

欧洲VOC溶剂排放指令(SED)

 

根据SED,如果减排后的平均总有机碳排放量超过10kg/小时,监管机构就需要持续监测。如果监管机构认为有必要证明其符合VOC排放限值,也需要进行连续监测。如果不需要连续监测,法规则要求进行定期测量。对于VOC的定期测量,每次测量过程中必须至少获得三个读数。在符合排放限值的情况下,监管机构可以考虑降低监测频率要求。然而,例如在作为新的或实质性改变活动的一部分,或在排放水平接近排放浓度限值的情况下,监测频率应该增加。

 

显然,VOC监测,无论是连续的还是定期的,都在证明合规性方面发挥着关键作用。Signal公司的客户也使用FID来衡量缓解措施的效果、检查减碳设备的性能、用于过程控制,并调查扩散排放情况。

 

 

减少美国的VOC排放

 

在美国,《清洁空气法》是一项联邦法律,用于管理固定和移动污染源的空气排放。该法案授权美国环境保护署(EPA)制定国家环境空气质量标(NAAQS),以保护公众健康并规范有害空气污染物的排放。因此,美国环保署公布了一份有害空气污染物清单,其中许多都是VOCs。

 

VOCs可能导致NAAQS不达标,或可能对某一个地区的达标状况产生不利影响。环境保护署通过执法解决了严重的违法行为,实现了可测量的污染物减少,并改善了空气质量。通过与州和部落当局的合作,EPA进行了多次联合检查和联合执法行动,显著减少了VOC的排放,特别是在石油和天然气行业。

 

在美国,方法25适用于测定固定排放源中的VOCs(以气态非甲烷有机物(TGNMO)为总量计量,报告为碳)的测定。该方法称:如果事先了解气体流动的特性,并知道检测器对气流中的有机化合物有可预测的反应,那么用火焰离子化检测器(FID)分析仪直接测量流出物可能是合适的。如果存在甲烷(CH4),当然也会被测量。

 

FID可在以下任何限制条件下使用:

 

· 已知只存在一种化合物;
· 当有机化合物仅由氢和碳组成时;
· 已知或可确定化合物的相对百分比,且已知化合物的FID响应;
· 排放控制前后存在一致的化合物混合物,且仅需评估相对浓度;或
· FID可以根据排放的化合物的质量标准进行校准(例如,溶剂排放)。

 

直接使用FID的另一个例子是作为筛选方法。如果有足够的信息可提供对分析仪准确度的粗略估计,那么FID分析仪可用于测定非特征气流中的VOC含量。由于有足够的缓冲区对可能的不准确度进行解释,直接使用FID可以成为获得所需结果的一种有用的工具,而无需昂贵的精确测定。”

 

或者,方法25A适用于主要由烷烃、烯烃和/或芳烃组成的气态有机物总浓度的测定。浓度以丙烷(或其他适当的有机标定气体)或碳表示。同样,该方法规定采集加热的气体样品,并将其传至火焰电离分析仪。

 

 

VOC监测

 

如上所述,监管机构要求的监测水平取决于经营商VOC排放的规模,排放较大的企业需要持续监测,排放较低的则需要不连续监测。因此,Signal Group开发了一种VOC分析仪以满足这两个要求:用于定期测量的便携式加热FID(Sig-nal MiniFID 3010)和用于永久性安装的连续加热FID(太阳能)。

 

连续加热FID太阳能分析仪可以很容易地安装在一个19英寸的机架柜中,用于室内或室外安装。分析仪有一个嵌入式微处理器,当接收到来自可拆卸平板电脑的指令时,或从带有Signal S4i软件的远程安装中收到命令时,该微处理器就会自动启动分析仪。该命令设置了一系列的分析仪操作,可使分析仪准备取样,并向仪器内部数据记录器报告校准读数。

 

使用可拆卸的平板电脑,用户可以在离分析仪50米远的地方无线管理分析仪。此外,通过网络远程连接S4i软件,分析仪可以随时随地进行操作。这种可远程访问还意味着Signal售后团队可以监控警报,进行远程校准,甚至在必要时进行故障排除。

 

便携式加热型FID MiniFID 3010适用于多种应用:

 

· 在许可证要求不连续测量时进行合规性监测;
· CEMS校准;
· CEMS的临时备份;
· 检查减排表现;· 逃逸气体排放调查;
· 流程优化。

 

与市场上大多数其他“便携式”FID相比,MiniFID3010是一种坚固耐用的便携式现场使用仪器。MiniFID 3010配有一个可选的内部数据记录器(和记忆棒)、样品泵、入口过滤器、加热管路控制器和可拆卸的气瓶固定架,非常适合在难以接近的管道和烟囱上使用。分析仪的可拆卸瓶架可容纳燃烧器气体和校准气体,零级空气发生器配有一个背景碳氢化合物净化器。

 

框架由轻质铝制成,仪器配有吊耳和舒适的肩带。便携式FID通常需要使用扩展的电源线,因此MiniFID能够在没有耗电的微处理器的情况下运行(购买时指定110VAC或220VAC)。加热线(可选5米或10米)由分析仪侧面的插座供电,这有助于减少所需的布线量。加热管线配有不锈钢烧结过滤器探头,用于插入烟囱或管道。

 

仪器操作简单:

 

· 接通电源,等待温度联锁装置达到设定温度。
· 打开气体,按下“点火”开关。
· 等待读数稳定,选择“零”气体并调整刻度盘,使分析仪显示屏上的读数为零。
· 选择“量距”并调整量距刻度盘以读取标定气体的值。
· 选择“样品”,分析仪将开始通过加热管路绘制样品气体。
· 等待几分钟,让样品气体到达分析仪,仪器将开始显示读数,这些读数可能会记录到记忆棒中,以便以后检查和报告。

 

许多MiniFID 3010用户是工艺操作人员,但更多的用户是提供监测服务的环境顾问或测试机构。这是因为测试仪需要坚固、可靠且可用于现场操作。

 

 

总结

 

FID分析仪是各种溶剂排放监测应用的理想选择,方法25中给出的清单列表提供了有用的指南。重要的是要记住,虽然火焰离子化是监测VOC的参考方法,但分析仪的响应将根据样品中存在的VOC或VOCs而变化。

 

 

 

 

了解更多信息,请访问www.signal-group.com。

 

 

本文收录在《PCI中文版》杂志2021年7月刊中

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