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生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量，正面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力，正成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的核心力量。本欄目將聚焦生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創(chuàng)新成果，及時(shí)發(fā)布環(huán)境技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)項(xiàng)，全面介紹行業(yè)內(nèi)的實(shí)用技術(shù)裝備和示范工程，引導(dǎo)行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。
生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)用裝備
2023-Z-22
申報(bào)單位
青島眾瑞智能儀器股份有限公司
推薦單位
中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)二惡英污染防控專業(yè)委員會(huì)
一、技術(shù)簡(jiǎn)介
適用范圍
高溫環(huán)境二惡英取樣裝置是用于對(duì)高溫環(huán)境下污染源排放的固相和氣相二惡英進(jìn)行采樣的專用設(shè)備，可廣泛應(yīng)用于危險(xiǎn)廢物焚燒處置設(shè)施、醫(yī)療廢物焚燒處理設(shè)施和水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物設(shè)施等建設(shè)項(xiàng)目竣工環(huán)評(píng)驗(yàn)收和監(jiān)督性檢測(cè)過程中的二惡英類檢測(cè)、生活垃圾焚燒設(shè)施二惡英排放檢測(cè)及其他適用場(chǎng)合。
技術(shù)原理
1)方法原理：
A.利用濾膜和樹脂等吸附材料對(duì)廢氣中的二惡英類進(jìn)行采樣，采集的樣品加入提取內(nèi)標(biāo)，分別對(duì)濾膜和吸附材料進(jìn)行處理得到樣品提取液，再經(jīng)過凈化和濃縮轉(zhuǎn)化為最終分析樣品，用高分辨氣相色譜——高分辨質(zhì)譜法(HRGC-HRMS)進(jìn)行定性和定量分析。
B. XAD-Ⅱ樹脂是一種較好的吸附材料，且為《環(huán)境空氣和廢氣 二口惡英類的測(cè)定 同位素稀釋高分辨氣相色譜-高分辨質(zhì)譜法》(HJ 77.2-2008)指定的吸附材料之一，技術(shù)成熟可靠。樹脂吸附作用是依靠它和被吸附的分子(吸附質(zhì))之間的范德華引力，通過它巨大的比表面進(jìn)行物理吸附而工作，使有機(jī)化合物根據(jù)吸附力或分子量大小可以經(jīng)一定溶劑洗脫分開而達(dá)到分離、純化、除雜、濃縮等不同目的。
2)技術(shù)原理：
A.利用310s不銹鋼或石英等耐高溫材料制成的耐高溫廢氣二惡英取樣管，并于采樣管后端設(shè)置2片陶瓷膜，用于捕獲煙道中的固相二惡英，可進(jìn)行重復(fù)利用；
B.隨后通過廢氣二惡英采樣器進(jìn)行等速或恒流采樣；
C.經(jīng)過濾的廢氣通過冷水浴桶進(jìn)行快速降溫，桶中的水經(jīng)過冷水機(jī)往復(fù)循環(huán)，制冷溫度為4℃以下；
D.降溫后的廢氣通過蛇形玻璃冷凝管進(jìn)行二次冷卻，產(chǎn)生的冷凝水用棕色的玻璃瓶進(jìn)行捕集；
E.除濕后的廢氣進(jìn)入氣相吸附柱，被其中的XAD-Ⅱ樹脂吸附。至此，固相、氣相的二惡英樣品均被捕獲，最后一起帶入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。
工藝路線
1.采樣嘴 2.導(dǎo)氣管 3.采樣管 4.移動(dòng)手柄 5.KF40卡箍 6.石棉密封墊
7.陶瓷膜 8.對(duì)接導(dǎo)氣管 9.KF16卡箍 10.冷凝桶 11.四氟導(dǎo)氣連接管
12.星形把手 13.GL25蓋14.收集部件 15.出水口
操作步驟：
1)打開KF40卡箍，按照上圖將陶瓷膜放入陶瓷膜座內(nèi)，通過螺紋壓環(huán)固定，采樣管與陶瓷膜座用KF40卡箍連接，再將陶瓷膜座與對(duì)接導(dǎo)氣管用KF40卡箍連接，用KF16卡箍將對(duì)接導(dǎo)氣管與冷凝桶連接，冷凝桶則通過四氟導(dǎo)氣連接管與收集部件連接。
2)將收集部件裝入冷凝桶上，用星形把手壓緊，四氟導(dǎo)氣連接管插入收集部件用事先套入GL25蓋和GL25硅膠墊擰緊。
3)吸附柱帶砂芯端旋入接嘴，接嘴里帶GL45硅膠墊。吸附柱內(nèi)裝吸附劑，頂端旋入GL45蓋，蓋內(nèi)帶GL45硅膠墊。再卡入管支架里，調(diào)整一下高度。
4)轉(zhuǎn)接T型管兩根直管各套入GL25蓋和GL25硅膠墊，不帶螺紋端與轉(zhuǎn)接彎管連接，調(diào)整間距，轉(zhuǎn)接T型管端插入冷凝器頂端螺紋口處，轉(zhuǎn)接彎管端插入吸附柱頂端，調(diào)整高度和間距使連接點(diǎn)平整。冷凝器下端旋入連接套，連接套兩端帶GL45硅膠墊，收集瓶旋入連接套上。轉(zhuǎn)接T型管螺紋處用GL14蓋和GL14硅膠墊將溫度傳感器固定。
5)用膠管將接嘴與廢氣二惡英主機(jī)上接嘴連接，堵住導(dǎo)氣管入口，啟動(dòng)主機(jī)檢漏，直至通過。
6)選擇合適孔徑采樣嘴旋入彎頭上，彎頭放入導(dǎo)氣管中，調(diào)整好方向，用27專用扳手卡住導(dǎo)氣管，用25專用扳手將彎頭上鎖緊螺母擰緊。
裝備性能參數(shù)及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
性能參數(shù)：
1) 采樣流量：(10——60)L/min，分辨率0.1L/min，最大允許誤差±2.5%；
2) 煙氣動(dòng)壓：(0——2000)Pa，分辨率1Pa，最大允許誤差±2.0%；
3) 煙氣靜壓：(-30——+30)kPa，分辨率0.01kPa，最大允許誤差±2.0%；
4) 大氣壓：(50——130)kPa，分辨率0.1kPa，最大允許誤差±0.5kPa；
5) 煙氣溫度：(0——500)℃(可擴(kuò)展)，分辨率0.1℃，最大允許誤差±3.0℃；
6) 吸附柱氣體溫度 ：(-30——100)℃；
7) 冷凝水溫度：(0——100)℃；
8) 取樣管加熱溫度：(60——140)℃；
9) 濾筒加熱溫度：(60——140)℃；
10) 等速吸引流速：(1——45)m/s，最大允許誤差±5%；
11) 等速跟蹤響應(yīng)時(shí)間：≤10s；
12) 采樣泵負(fù)載能力：阻力為30kPa 時(shí)≥50L/min。
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：
1) GB/T16157 1996 固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定 與氣態(tài)污染物采樣方法；
2) HJ/T 365-2007 危險(xiǎn)廢物(含醫(yī)療廢物)焚燒處置設(shè)施二英排放監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范；
3) HJ 77.2-2008 環(huán)境空氣和廢氣二惡英類的測(cè)定同位素稀釋高分辨氣相色譜—高分辨質(zhì)譜法；
4) UNI EN 1948-4-2014 Stationary Source Emissions Determination of The Mass Concentration Of PCDDS/PCDFS And Dioxin Like PCBS；
5) EPA Method 23 Determination Of Polychlorinated Dibenzo-P-Dioxins And Polychlorinated Dibenzofurans from Stationary sources；
應(yīng)用效果
該設(shè)備投入運(yùn)行以來，提高了垃圾焚燒行業(yè)二惡英排放的檢測(cè)的工況范圍，將傳統(tǒng)的300℃左右工況測(cè)量條件擴(kuò)展到了900℃以上，為進(jìn)一步制定典型的持久性有機(jī)污染物的監(jiān)管計(jì)劃和排放限制提供了理論依據(jù)，將典型的垃圾焚燒爐的持久性有機(jī)污染物控制過程中的功耗降低了15%。
研發(fā)背景
1)開發(fā)一種高溫環(huán)境下二惡英取樣裝置，解決高溫條件下二惡英難以監(jiān)測(cè)的行業(yè)痛點(diǎn)。
2)現(xiàn)行廢氣二惡英手工監(jiān)測(cè)方法主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)HJ 77.2《環(huán)境空氣和廢氣 二惡英類的測(cè)定 同位素稀釋高分辨氣相色譜-高分辨質(zhì)譜法》、HJ/T 365-2007《危險(xiǎn)廢物(含醫(yī)療廢物)焚燒處置設(shè)施二惡英排放監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》和HJ 916《環(huán)境二惡英類監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，利用便攜式廢氣二惡英取樣設(shè)備進(jìn)行手工采樣(離線檢測(cè))，最后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室分析。
3)當(dāng)前主流的廢氣二惡英取樣管耐受溫度最高在300℃左右，而在垃圾焚燒、危廢焚燒、鋼鐵冶煉、有色金屬冶煉等行業(yè)，煙氣處理前的煙溫往往高于300℃，此時(shí)傳統(tǒng)的取樣管由于環(huán)境適應(yīng)性較差無法滿足相關(guān)要求；從應(yīng)用層面看，高溫焚燒產(chǎn)生二惡英的生成路徑及機(jī)理不清晰，高溫段產(chǎn)生的二惡英總量并不明確，現(xiàn)有研究較少涉及高溫段二惡英的產(chǎn)排情況，對(duì)低溫段二惡英產(chǎn)排研究較多。當(dāng)前很多研究院校、集團(tuán)非常希望能開展高溫段二惡英的產(chǎn)排研究，尤其是集團(tuán)企業(yè)，希望能確定高溫段二惡英的產(chǎn)排情況，從而優(yōu)化企業(yè)運(yùn)行工況或管理。
技術(shù)/裝備特點(diǎn)
1)開發(fā)一種高溫環(huán)境下二惡英取樣裝置，解決高溫條件下二惡英難以監(jiān)測(cè)的行業(yè)痛點(diǎn)。
2)現(xiàn)行廢氣二惡英手工監(jiān)測(cè)方法主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)HJ 77.2《環(huán)境空氣和廢氣 二惡英類的測(cè)定 同位素稀釋高分辨氣相色譜-高分辨質(zhì)譜法》、HJ/T 365-2007《危險(xiǎn)廢物(含醫(yī)療廢物)焚燒處置設(shè)施二惡英排放監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》和HJ 916《環(huán)境二惡英類監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，利用便攜式廢氣二惡英取樣設(shè)備進(jìn)行手工采樣(離線檢測(cè))，最后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室分析。
3)當(dāng)前主流的廢氣二惡英取樣管耐受溫度最高在300℃左右，而在垃圾焚燒、危廢焚燒、鋼鐵冶煉、有色金屬冶煉等行業(yè)，煙氣處理前的煙溫往往高于300℃，此時(shí)傳統(tǒng)的取樣管由于環(huán)境適應(yīng)性較差無法滿足相關(guān)要求；從應(yīng)用層面看，高溫焚燒產(chǎn)生二惡英的生成路徑及機(jī)理不清晰，高溫段產(chǎn)生的二惡英總量并不明確，現(xiàn)有研究較少涉及高溫段二惡英的產(chǎn)排情況，對(duì)低溫段二惡英產(chǎn)排研究較多。當(dāng)前很多研究院校、集團(tuán)非常希望能開展高溫段二惡英的產(chǎn)排研究，尤其是集團(tuán)企業(yè)，希望能確定高溫段二惡英的產(chǎn)排情況，從而優(yōu)化企業(yè)運(yùn)行工況或管理。
二、典型應(yīng)用案例
案例名稱
深圳市寶安區(qū)深能環(huán)保有限公司二惡英高溫取樣應(yīng)用項(xiàng)目
案例簡(jiǎn)介
1)由環(huán)保公司牽頭負(fù)責(zé)的“生活垃圾焚燒效能提升及污染物控制關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”課題是2018年國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“固廢資源化”重點(diǎn)專項(xiàng)的6個(gè)課題之一。
2)該課題通過開展垃圾焚燒過程效能提升及污染物控制關(guān)鍵技術(shù)研究和工程示范，以主動(dòng)適應(yīng)和匹配因分類變化對(duì)生活垃圾處理產(chǎn)生的各種影響，為城市生活垃圾的處理處置提供可復(fù)制、推廣的經(jīng)驗(yàn)。
3)本課題的目標(biāo)之一是闡釋二惡英等持久性有機(jī)污染物在生活垃圾焚燒沿程過程中的生成路徑及機(jī)理，需對(duì)高溫段煙氣進(jìn)行取樣分析。
達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或性能要求
該裝備符合標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境空氣和廢氣 二惡英類的測(cè)定 同位素稀釋高分辨氣相色譜-高分辨質(zhì)譜法》(HJ 77.2-2008)中對(duì)采樣設(shè)備的要求，穩(wěn)定性好，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。
業(yè)主單位
深圳市寶安區(qū)深能環(huán)保有限公司
投運(yùn)時(shí)間
2022年11月14日
工藝流程
1.采樣嘴 2.導(dǎo)氣管 3.采樣管 4.移動(dòng)手柄 5.KF40卡箍 6.石棉密封墊
7.陶瓷膜 8.對(duì)接導(dǎo)氣管 9.KF16卡箍 10.冷凝桶 11.四氟導(dǎo)氣連接管
12.星形把手 13.GL25蓋14.收集部件 15.出水口
16.進(jìn)水口 17.溫度傳感器 18.冷凝器接嘴
操作步驟：
1)打開KF40卡箍，按照上圖將陶瓷膜放入陶瓷膜座內(nèi)，通過螺紋壓環(huán)固定，采樣管與陶瓷膜座用KF40卡箍連接，再將陶瓷膜座與對(duì)接導(dǎo)氣管用KF40卡箍連接，用KF16卡箍將對(duì)接導(dǎo)氣管與冷凝桶連接，冷凝桶則通過四氟導(dǎo)氣連接管與收集部件連接。
2)將收集部件裝入冷凝桶上，用星形把手壓緊，四氟導(dǎo)氣連接管插入收集部件用事先套入GL25蓋和GL25硅膠墊擰緊。
3)吸附柱帶砂芯端旋入接嘴，接嘴里帶GL45硅膠墊。吸附柱內(nèi)裝吸附劑，頂端旋入GL45蓋，蓋內(nèi)帶GL45硅膠墊。再卡入管支架里，調(diào)整一下高度。
4)轉(zhuǎn)接T型管兩根直管各套入GL25蓋和GL25硅膠墊，不帶螺紋端與轉(zhuǎn)接彎管連接，調(diào)整間距，轉(zhuǎn)接T型管端插入冷凝器頂端螺紋口處，轉(zhuǎn)接彎管端插入吸附柱頂端，調(diào)整高度和間距使連接點(diǎn)平整。冷凝器下端旋入連接套，連接套兩端帶GL45硅膠墊，收集瓶旋入連接套上。轉(zhuǎn)接T型管螺紋處用GL14蓋和GL14硅膠墊將溫度傳感器固定。
5)用膠管將接嘴與廢氣二惡英主機(jī)上接嘴連接，堵住導(dǎo)氣管入口，啟動(dòng)主機(jī)檢漏，直至通過。
6)選擇合適孔徑采樣嘴旋入彎頭上，彎頭放入導(dǎo)氣管中，調(diào)整好方向，用27專用扳手卡住導(dǎo)氣管，用25專用扳手將彎頭上鎖緊螺母擰緊。
運(yùn)行情況
設(shè)備應(yīng)用于垃圾焚燒爐的排氣口末端，為典型的環(huán)境監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)儀器?？梢詾榄h(huán)境執(zhí)法監(jiān)測(cè)、監(jiān)督性監(jiān)測(cè)、企業(yè)自行監(jiān)測(cè)等提供設(shè)備支撐。在實(shí)際運(yùn)行中主要包含以下幾點(diǎn)：
1)設(shè)備的期間核查。按照環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備期間核查的要求，每年度進(jìn)行一次計(jì)量校準(zhǔn)，重點(diǎn)是溫度、流量、壓力等關(guān)鍵性指標(biāo)；
2)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)，按照運(yùn)行維護(hù)技術(shù)手冊(cè)要求每季度進(jìn)行一次設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)，主要是設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、核心零部件的損耗情況等，如有必要進(jìn)行適當(dāng)更換；
3)設(shè)備的日常管理，在實(shí)際監(jiān)測(cè)時(shí)帶入工況現(xiàn)場(chǎng)完成現(xiàn)場(chǎng)采樣，在不進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)應(yīng)按照設(shè)備管理要求進(jìn)行統(tǒng)一存放管理，同時(shí)實(shí)際監(jiān)測(cè)過程中應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)備使用要求使用，防止發(fā)生人員、財(cái)產(chǎn)的安全問題。
該設(shè)備投入運(yùn)行以來，提高了垃圾焚燒行業(yè)二惡英排放的檢測(cè)的工況范圍，將傳統(tǒng)的300℃左右工況測(cè)量條件擴(kuò)展到了900℃以上，為進(jìn)一步制定典型的持久性有機(jī)污染物的監(jiān)管計(jì)劃和排放限制提供了理論依據(jù)，將典型的垃圾焚燒爐的持久性有機(jī)污染物控制過程中的功耗降低了15%。
技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的碳減排效果
利用該技術(shù)裝備進(jìn)行高溫環(huán)境下二惡英的監(jiān)測(cè)工作，可深入了解二惡英等持久性有機(jī)污染物在生活垃圾焚燒沿程過程中的生成路徑及機(jī)理；對(duì)于企業(yè)來說，可以通過這套設(shè)備及數(shù)據(jù)分析，調(diào)整優(yōu)化焚燒工況，降低活性炭等物耗、能耗，控制并降低二惡英排放濃度，有利于碳減排。
三、技術(shù)申報(bào)單位聯(lián)系信息
單位名稱：青島眾瑞智能儀器股份有限公司
單位地址：青島市城陽區(qū)建寧路10號(hào)
聯(lián)系人：陳現(xiàn)坤
原標(biāo)題：環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力 |一種高溫環(huán)境二惡英取樣裝備
