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生態環保產業作為支撐生態文明建設和高質量發展的關鍵力量，正面臨著轉型升級的迫切需求。環保新質生產力，正成為推動產業向前發展的核心力量。本欄目將聚焦生態環保產業的新技術、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創新成果，及時發布環境技術進步獎項，全面介紹行業內的實用技術裝備和示范工程，引導行業持續創新，加快數字、智慧、科技的融合賦能，為經濟社會全面綠色轉型貢獻力量。
生態環境保護實用裝備
2023-Z-22
申報單位
青島眾瑞智能儀器股份有限公司
推薦單位
中國環境保護產業協會二惡英污染防控專業委員會
一、技術簡介
適用范圍
高溫環境二惡英取樣裝置是用于對高溫環境下污染源排放的固相和氣相二惡英進行采樣的專用設備，可廣泛應用于危險廢物焚燒處置設施、醫療廢物焚燒處理設施和水泥窯協同處置危險廢物設施等建設項目竣工環評驗收和監督性檢測過程中的二惡英類檢測、生活垃圾焚燒設施二惡英排放檢測及其他適用場合。
技術原理
1)方法原理：
A.利用濾膜和樹脂等吸附材料對廢氣中的二惡英類進行采樣，采集的樣品加入提取內標，分別對濾膜和吸附材料進行處理得到樣品提取液，再經過凈化和濃縮轉化為最終分析樣品，用高分辨氣相色譜——高分辨質譜法(HRGC-HRMS)進行定性和定量分析。
B. XAD-Ⅱ樹脂是一種較好的吸附材料，且為《環境空氣和廢氣 二口惡英類的測定 同位素稀釋高分辨氣相色譜-高分辨質譜法》(HJ 77.2-2008)指定的吸附材料之一，技術成熟可靠。樹脂吸附作用是依靠它和被吸附的分子(吸附質)之間的范德華引力，通過它巨大的比表面進行物理吸附而工作，使有機化合物根據吸附力或分子量大小可以經一定溶劑洗脫分開而達到分離、純化、除雜、濃縮等不同目的。
2)技術原理：
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，并于采樣管后端設置2片陶瓷膜，用于捕獲煙道中的固相二惡英，可進行重復利用；
B.隨后通過廢氣二惡英采樣器進行等速或恒流采樣；
C.經過濾的廢氣通過冷水浴桶進行快速降溫，桶中的水經過冷水機往復循環，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行二次冷卻，產生的冷凝水用棕色的玻璃瓶進行捕集；
E.除濕后的廢氣進入氣相吸附柱，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，最后一起帶入實驗室進行分析。
工藝路線
1.采樣嘴 2.導氣管 3.采樣管 4.移動手柄 5.KF40卡箍 6.石棉密封墊
7.陶瓷膜 8.對接導氣管 9.KF16卡箍 10.冷凝桶 11.四氟導氣連接管
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，通過螺紋壓環固定，采樣管與陶瓷膜座用KF40卡箍連接，再將陶瓷膜座與對接導氣管用KF40卡箍連接，用KF16卡箍將對接導氣管與冷凝桶連接，冷凝桶則通過四氟導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。吸附柱內裝吸附劑，頂端旋入GL45蓋，蓋內帶GL45硅膠墊。再卡入管支架里，調整一下高度。
4)轉接T型管兩根直管各套入GL25蓋和GL25硅膠墊，不帶螺紋端與轉接彎管連接，調整間距，轉接T型管端插入冷凝器頂端螺紋口處，轉接彎管端插入吸附柱頂端，調整高度和間距使連接點平整。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上接嘴連接，堵住導氣管入口，啟動主機檢漏，直至通過。
6)選擇合適孔徑采樣嘴旋入彎頭上，彎頭放入導氣管中，調整好方向，用27專用扳手卡住導氣管，用25專用扳手將彎頭上鎖緊螺母擰緊。
裝備性能參數及執行標準
性能參數：
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) 等速跟蹤響應時間：≤10s；
12) 采樣泵負載能力：阻力為30kPa 時≥50L/min。
執行標準：
1) GB/T16157 1996 固定污染源排氣中顆粒物測定 與氣態污染物采樣方法；
2) HJ/T 365-2007 危險廢物(含醫療廢物)焚燒處置設施二英排放監測技術規范；
3) HJ 77.2-2008 環境空氣和廢氣二惡英類的測定同位素稀釋高分辨氣相色譜—高分辨質譜法；
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；
應用效果
該設備投入運行以來，提高了垃圾焚燒行業二惡英排放的檢測的工況范圍，將傳統的300℃左右工況測量條件擴展到了900℃以上，為進一步制定典型的持久性有機污染物的監管計劃和排放限制提供了理論依據，將典型的垃圾焚燒爐的持久性有機污染物控制過程中的功耗降低了15%。
研發背景
1)開發一種高溫環境下二惡英取樣裝置，解決高溫條件下二惡英難以監測的行業痛點。
2)現行廢氣二惡英手工監測方法主要依據標準HJ 77.2《環境空氣和廢氣 二惡英類的測定 同位素稀釋高分辨氣相色譜-高分辨質譜法》、HJ/T 365-2007《危險廢物(含醫療廢物)焚燒處置設施二惡英排放監測技術規范》和HJ 916《環境二惡英類監測技術規范》，利用便攜式廢氣二惡英取樣設備進行手工采樣(離線檢測)，最后進入實驗室分析。
3)當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，煙氣處理前的煙溫往往高于300℃，此時傳統的取樣管由于環境適應性較差無法滿足相關要求；從應用層面看，高溫焚燒產生二惡英的生成路徑及機理不清晰，高溫段產生的二惡英總量并不明確，現有研究較少涉及高溫段二惡英的產排情況，對低溫段二惡英產排研究較多。當前很多研究院校、集團非常希望能開展高溫段二惡英的產排研究，尤其是集團企業，希望能確定高溫段二惡英的產排情況，從而優化企業運行工況或管理。
技術/裝備特點
1)開發一種高溫環境下二惡英取樣裝置，解決高溫條件下二惡英難以監測的行業痛點。
2)現行廢氣二惡英手工監測方法主要依據標準HJ 77.2《環境空氣和廢氣 二惡英類的測定 同位素稀釋高分辨氣相色譜-高分辨質譜法》、HJ/T 365-2007《危險廢物(含醫療廢物)焚燒處置設施二惡英排放監測技術規范》和HJ 916《環境二惡英類監測技術規范》，利用便攜式廢氣二惡英取樣設備進行手工采樣(離線檢測)，最后進入實驗室分析。
3)當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，煙氣處理前的煙溫往往高于300℃，此時傳統的取樣管由于環境適應性較差無法滿足相關要求；從應用層面看，高溫焚燒產生二惡英的生成路徑及機理不清晰，高溫段產生的二惡英總量并不明確，現有研究較少涉及高溫段二惡英的產排情況，對低溫段二惡英產排研究較多。當前很多研究院校、集團非常希望能開展高溫段二惡英的產排研究，尤其是集團企業，希望能確定高溫段二惡英的產排情況，從而優化企業運行工況或管理。
二、典型應用案例
案例名稱
深圳市寶安區深能環保有限公司二惡英高溫取樣應用項目
案例簡介
1)由環保公司牽頭負責的“生活垃圾焚燒效能提升及污染物控制關鍵技術研究與示范”課題是2018年國家重點研發計劃“固廢資源化”重點專項的6個課題之一。
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鍵技術研究和工程示范，以主動適應和匹配因分類變化對生活垃圾處理產生的各種影響，為城市生活垃圾的處理處置提供可復制、推廣的經驗。
3)本課題的目標之一是闡釋二惡英等持久性有機污染物在生活垃圾焚燒沿程過程中的生成路徑及機理，需對高溫段煙氣進行取樣分析。
達到的標準或性能要求
該裝備符合標準《環境空氣和廢氣 二惡英類的測定 同位素稀釋高分辨氣相色譜-高分辨質譜法》(HJ 77.2-2008)中對采樣設備的要求，穩定性好，環境適應性強。
業主單位
深圳市寶安區深能環保有限公司
投運時間
2022年11月14日
工藝流程
1.采樣嘴 2.導氣管 3.采樣管 4.移動手柄 5.KF40卡箍 6.石棉密封墊
7.陶瓷膜 8.對接導氣管 9.KF16卡箍 10.冷凝桶 11.四氟導氣連接管
12.星形把手 13.GL25蓋14.收集部件 15.出水口
16.進水口 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，通過螺紋壓環固定，采樣管與陶瓷膜座用KF40卡箍連接，再將陶瓷膜座與對接導氣管用KF40卡箍連接，用KF16卡箍將對接導氣管與冷凝桶連接，冷凝桶則通過四氟導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。吸附柱內裝吸附劑，頂端旋入GL45蓋，蓋內帶GL45硅膠墊。再卡入管支架里，調整一下高度。
4)轉接T型管兩根直管各套入GL25蓋和GL25硅膠墊，不帶螺紋端與轉接彎管連接，調整間距，轉接T型管端插入冷凝器頂端螺紋口處，轉接彎管端插入吸附柱頂端，調整高度和間距使連接點平整。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上接嘴連接，堵住導氣管入口，啟動主機檢漏，直至通過。
6)選擇合適孔徑采樣嘴旋入彎頭上，彎頭放入導氣管中，調整好方向，用27專用扳手卡住導氣管，用25專用扳手將彎頭上鎖緊螺母擰緊。
運行情況
設備應用于垃圾焚燒爐的排氣口末端，為典型的環境監測現場儀器。可以為環境執法監測、監督性監測、企業自行監測等提供設備支撐。在實際運行中主要包含以下幾點：
1)設備的期間核查。按照環境現場設備期間核查的要求，每年度進行一次計量校準，重點是溫度、流量、壓力等關鍵性指標；
2)設備的運行維護，按照運行維護技術手冊要求每季度進行一次設備的運行維護，主要是設備的運行狀態、核心零部件的損耗情況等，如有必要進行適當更換；
3)設備的日常管理，在實際監測時帶入工況現場完成現場采樣，在不進行監測時應按照設備管理要求進行統一存放管理，同時實際監測過程中應嚴格按照設備使用要求使用，防止發生人員、財產的安全問題。
該設備投入運行以來，提高了垃圾焚燒行業二惡英排放的檢測的工況范圍，將傳統的300℃左右工況測量條件擴展到了900℃以上，為進一步制定典型的持久性有機污染物的監管計劃和排放限制提供了理論依據，將典型的垃圾焚燒爐的持久性有機污染物控制過程中的功耗降低了15%。
技術應用產生的碳減排效果
利用該技術裝備進行高溫環境下二惡英的監測工作，可深入了解二惡英等持久性有機污染物在生活垃圾焚燒沿程過程中的生成路徑及機理；對于企業來說，可以通過這套設備及數據分析，調整優化焚燒工況，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、技術申報單位聯系信息
單位名稱：青島眾瑞智能儀器股份有限公司
單位地址：青島市城陽區建寧路10號
聯系人：陳現坤
原標題：環保新質生產力 |一種高溫環境二惡英取樣裝備
