固定源废气监测技术规范

       为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》，防治大气环境污染，改善环境质量，制定本标准。本标准规定了在烟道、烟囱及排气筒等固定污染源排放废气中，颗粒物与气态污染物监测的手工采样和测定技术方法，以及便携式仪器监测方法。对固定源废气监测的准备、废气排放参数的测定、排气中颗粒物和气态污染物采样与测定方法、监测的质量保证等作了相应的规定。本标准适用于各级环境监测站，工业、企业环境监测专业机构及环境科学研究部门等开展固定污染源废气污染物排放监测，建设项目竣工环保验收监测，污染防治设施治理效果监测，烟气连续排放监测系统验证监测，清洁生产工艺及污染防治技术研究性监测等。本标准为首次发布。

      为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》，防治大气环境污染，改善环境质量，制定本标准。
    本标准规定了在烟道、烟囱及排气筒等固定污染源排放废气中，颗粒物与气态污染物监测的手工采样和测定技术方法，以及便携式仪器监测方法。对固定源废气监测的准备、废气排放参数的测定、排气中颗粒物和气态污染物采样与测定方法、监测的质量保证等作了相应的规定。
     本标准的附录 A 为资料性附录。
     本标准为首次发布。
     本标准由国家环境保护总局科技标准司提出。
     本标准国家环境保护总局 2007 年 12 月 7 日批准。
     本标准自 2008 年 3 月 1 日起实施。

固定源废气监测技术规范

1    范围

    本标准规定了在烟道、烟囱及排气筒等固定污染源排放废气中，颗粒物与气态污染物监测的手工采样和测定技术方法，以及便携式仪器监测方法。对固定源废气监测的准备、废气排放参数的测定、排气中颗粒物和气态污染物采样与测定方法、监测的质量保证等作了相应的规定。
        本标准适用于各级环境监测站，工业、企业环境监测专业机构及环境科学研究部门等开展固定污染源废气污染物排放监测，建设项目竣工环保验收监测，污染防治设施治理效果监测，烟气连续排放监测系统验证监测，清洁生产工艺及污染防治技术研究性监测等。

2    规范性引用文件

本标准内容引用了下列文件中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。
GB/T16157    固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法
HJ/T47    烟气采样器技术条件
HJ/T48    烟尘采样器技术条件
ISO 12141    固定污染源排放    低浓度颗粒物（烟尘）质量浓度的测定    手工重量法

3    术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。
3.1    污染源    pollution source
排放大气污染物的设施或建筑构造（如车间等）。
3.2    固定源    stationary source
燃煤、燃油、燃气的锅炉和工业炉窑以及石油化工、冶金、建材等生产过程中产生的废气通过排气筒向空气中排放的污染源。
3.3    颗粒物    particulates
燃料和其它物质在燃烧、合成、分解以及各种物料在机械处理中所产生的悬浮于排放气体中的固体和液体颗粒状物质
3.4    气态污染物    gaseous pollutants
以气体状态分散在排放气体中的各种污染物。
3.5    工况    operation condition
装置和设施生产运行的状态。
3.6    等速采样    isokinetic sampling
将采样嘴平面正对排气气流，使进入采样嘴的气流速度与测定点的排气流速相等。
3.7    标准状态下的干排气    dry flue gas of standard conditions
 
温度为 273K，压力为 101325Pa 条件下不含水分的排气。
3.8    过量空气系数    excess air coefficient
燃料燃烧时实际空气供给量与理论空气需要量之比值。

4    监测准备

4.1    监测方案的制定
4.1.1    收集相关的技术资料，了解产生废气的生产工艺过程及生产设施的性能、排放的主要污染物种类及排放浓度大致范围，以确定监测项目和监测方法。
4.1.2    调查污染源的污染治理设施的净化原理、工艺过程、主要技术指标等，以确定监测内容。
4.1.3    调查生产设施的运行工况，污染物排放方式和排放规律，以确定采样频次及采样时间。
4.1.4    现场勘察污染源所处位置和数目，废气输送管道的布置及断面的形状、尺寸，废气输送管道周围的环境状况，废气的去向及排气筒高度等，以确定采样位置及采样点数量。
4.1.5    收集与污染源有关的其它技术资料。
4.1.6    根据监测目的、现场勘察和调查资料，编制切实可行的监测方案。监测方案的内容应包括污染源概况，监测目的，评价标准，监测内容，监测项目，采样位置，采样频次及采样时间，采样方法和分析测定技术，监测报告要求，质量保证措施等。对于工艺过程较为简单，监测内容较为单一， 经常性重复的监测任务，监测方案可适当简化。4.2    监测条件的准备
4.2.1    根据监测方案确定的监测内容，准备现场监测和实验室分析所需仪器设备。属于国家强制检定目录内的工作计量器具，必须按期送计量部门检定，检定合格，取得检定证书后方可用于监测工作。测试前还应进行校准和气密性检验，使其处于良好的工作状态。
4.2.2    被测单位应积极配合监测工作，保证监测期间生产设备和治理设施正常运行，工况条件符合监测要求。
4.2.3    在确定的采样位置开设采样孔，设置采样平台，采样平台应有足够的工作面积，保证监测人员安全及方便操作。
4.2.4    设置监测仪器设备需要的工作电源。
4.2.5    准备现场采样和实验室所需的化学试剂、材料、器具、记录表格和安全防护用品。
4.3    对污染源的工况要求
4.3.1    在现场监测期间，应有专人负责对被测污染源工况进行监督，保证生产设备和治理设施正常运行，工况条件符合监测要求。
4.3.2    通过对监测期间主要产品产量、主要原材料或燃料消耗量的计量和调查统计，以及与相应设计指标的比对，核算生产设备的实际运行负荷和负荷率。
4.3.3    相关标准中对监测时工况有规定的，按相关标准的规定执行。
4.3.4    除相关标准另有规定，对污染源的日常监督性监测，采样期间的工况应与平时的正常运行工况相同。
4.3.5    建设项目竣工环境保护验收监测应在工况稳定、生产负荷达到设计生产能力的 75%以上（含75％）情况下进行。对于无法调整工况达到设计生产能力的 75%以上负荷的建设项目，（1）可以调整工况达到设计生产能力 75%以上的部分，验收监测应在满足 75%以上负荷或国家及地方标准中所要求的生产负荷的条件下进行；（2）无法调整工况达到设计生产能力 75%以上的部分，验收监测应在主体工程稳定、环保设施运行正常，并征得环保主管部门同意的情况下进行，同时注明实际监测时的工况。国家、地方相关标准对生产负荷另有规定的按规定执行。

5    采样位置与采样点

5.1    采样位置
5.1.1    采样位置应避开对测试人员操作有危险的场所。
5.1.2    采样位置应优先选择在垂直管段，应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。采样位置应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于 6 倍直径，和距上述部件上游方向不小于 3 倍直径处。对矩形烟道，其当量直径 D=2AB/(A+B)，式中 A、B 为边长。采样断面的气流速度最好在 5m/s 以上。
5.1.3    测试现场空间位置有限，很难满足上述要求时，可选择比较适宜的管段采样，但采样断面与弯头等的距离至少是烟道直径的 1.5 倍，并应适当增加测点的数量和采样频次。
5.1.4    对于气态污染物，由于混合比较均匀，其采样位置可不受上述规定限制，但应避开涡流区。如果同时测定排气流量，采样位置仍按 5.1.2 选取。
5.1.5    必要时应设置采样平台，采样平台应有足够的工作面积使工作人员安全、方便地操作。平台面积应不小于 1.5m2，并设有 1.1m 高的护栏和不低于 10cm 的脚部挡板，采样平台的承重应不小于200kg/m2,采样孔距平台面约为 1.2m～1.3m。
5.2    采样孔和采样点
5.2.1    采样孔

5.2.1.1    在选定的测定位置上开设采样孔，采样孔的内径应不小于 80mm，采样孔管长应不大于50mm。不使用时应用盖板、管堵或管帽封闭（图 1）。当采样孔仅用于采集气态污染物时，其内径应不小于 40mm。
5.2.1.2    对正压下输送高温或有毒气体的烟道，应采用带有闸板阀的密封采样孔（图 2）。
5.2.1.3    对圆形烟道，采样孔应设在包括各测点在内的互相垂直的直径线上（图 3）。对矩形或方形烟道，采样孔应设在包括各测点在内的延长线上（图 4、图 5）。

5.2.2    采样点的位置和数目
5.2.2.1    圆形烟道
a)    将烟道分成适当数量的等面积同心环，各测点选在各环等面积中心线与呈垂直相交的两条直径线的交点上，其中一条直径线应在预期浓度变化最大的平面内，如当测点在弯头后， 该直径线应位于弯头所在的平面 A-A 内（图 6）。

b)    对符合 5.1.2 要求的烟道。可只选预期浓度变化最大的一条直径线上的测点。
c)    对直径小于 0.3m、流速分布比较均匀、对称并符合 5.1.2 要求的小烟道，可取烟道中心作为测点。
d)    不同直径的圆形烟道的等面积环数、测量直径数及测点数见表 2，原则上测点不超过 20 个。

e)    测点距烟道内壁的距离见图 7，按表 3 确定。当测点距烟道内壁的距离小于 25mm 时，取 25mm。
5.2.2.2    矩形或方形烟道
a)    将烟道断面分成适当数量的等面积小块，各块中心即为测点。小块的数量按表 4 的规定选取。原则上测点不超过 20 个。
b)    烟道断面面积小于 0.1m2，流速分布比较均匀、对称并符合 5.1.2 要求的，可取断面中心作为测点。

6    排气参数的测定

6.1    排气温度的测定
6.1.1    测量位置和测点
按 5.2.1 和 5.2.2 确定，一般情况下可在靠近烟道中心的一点测定。
6.1.2    仪器
a)    热电偶或电阻温度计，其示值误差不大于±3℃。
b)    水银玻璃温度计，精确度应不低于 2.5%，最小分度值应不大于 2℃。
6.1.3    测定步骤
将温度测量单元插入烟道中测点处，封闭测孔，待温度计读数稳定后读数。使用玻璃温度计时， 注意不可将温度计抽出烟道外读数。
6.2    排气中水分含量的测定
6.2.1    测量位置和测点
按 5.2.1 和 5.2.2 确定，一般情况下可在靠近烟道中心的一点测定。
6.2.2    干湿球法
a)    原理
使气体在一定的速度下流经干、湿球温度计，根据干、湿球温度计的读数和测点处排气的压力， 计算出排气的水分含量。
b)    仪器
干湿球法测定装置见图 8。
1)    采样管。
2)    干湿球温度计。精确度应不低于 1.5%，最小分度值应不大于 1℃。
3)    真空压力表。精确度应不低于 4%，用于测量流量计前气体压力。
4)    转子流量计。精确度应不低于 2.5%。
5)    抽气泵。当流量为 40L/min 时，其抽气能力应能克服烟道及采样系统阻力。当流量计量装置放在抽气泵出口时，抽气泵应不漏气。

c)    测定步骤
1)    检查湿球温度计的湿球表面纱布是否包好，然后将水注入盛水容器中。 
2)    打开采样孔，清除孔中的积灰。将采样管插入烟道中心位置，封闭采样孔。
3)    当排气温度较低或水分含量较高时，采样管应保温或加热数分钟后，再开动抽气泵， 以 15L/min 流量抽气。
4)    当干、湿球温度计读数稳定后，记录干球和湿球温度。
5)    记录真空压力表的压力。
d)    计算
排气中水分含量按式（1）计算：

       基于干湿球法原理的含湿量自动测量装置，其微处理器控制传感器测量、采集湿球、干球表面温度以及通过湿球表面的压力及排气静压等参数，同时由湿球表面温度导出该温度下的饱和水蒸气压力，结合输入的大气压，根据公式自动计算出烟气含湿量。
6.2.3    冷凝法
按 GB/T16157-1996 中 5.2.2 的规定。
6.2.4    重量法
按 GB/T16157-1996 中 5.2.4 的规定。
6.3    排气中CO、CO2、O2 等气体成分的测定
6.3.1    采样位置及测点
按 5.2.1 和 5.2.2 确定，一般情况下可在靠近烟道中心的一点测定。
6.3.2    奥氏气体分析仪法测定 CO、CO2、O2
按 GB/T16157-1996 中 5.3.2 的规定。
6.3.3    电化学法测定 O2
a)    原理
     被测气体中的氧气，通过传感器半透膜充分扩散进入铅镍合金-空气电池内。经电化学反应产生电能，其电流大小遵循法拉第定律与参加反应的氧原子摩尔数成正比，放电形成的电流经过负载形成电压，测量负载上的电压大小得到氧含量数值。
b)    仪器
1)    测氧仪，由气泵、流量控制装置、控制电路及显示屏组成。
2)    采样管及样气预处理器。
c)    测定步骤
按仪器使用说明书的要求连接气路，并对气路系统进行漏气检查，开启仪器气泵，当仪器自检完毕，表明工作正常后，将采样管插入被测烟道中心或靠近中心处，抽取烟气进行测定，待氧含量读数稳定后，读取数据。
6.3.4    热磁式氧分仪法测定 O2
a)    原理
       氧受磁场吸引的顺磁性比其他气体强许多，当顺磁性气体在不均匀磁场中，且具有温度梯度时， 就会形成气体对流，这种现象称为热磁对流，或称为磁风。磁风的强弱取决于混合气体中含氧量多少。通过把混合气体中氧含量的变化转换成热磁对流的变化，再转换成电阻的变化，测量电阻的变化，就可得到氧的百分含量。
b)    仪器
1)    热磁式氧分仪。
2)    采样管及样气预处理器。
c)    测定步骤
      按仪器使用说明书的要求连接气路，并对气路系统进行漏气检查。开启仪器气泵，当仪器自检完毕，表明工作正常后，将采样管插入被测烟道中心或靠近中心处，抽取烟气进行测定，待指示稳定后读取氧含量数据。
6.3.5    氧化锆氧分仪法测定 O2
a)    原理
利用氧化锆材料添加一定量的稳定剂以后，通过高温烧成，在一定温度下成为氧离子固体电解质。在该材料两侧焙烧上铂电极，一侧通气样，另一侧通空气，当两侧氧分压不同时，两电极间产生浓差电动势，构成氧浓差电池。由氧浓差电池的温度和参比气体氧分压，便可通过测量仪表测量出电动势，换算出被测气体的氧含量。
b)    仪器
1)    氧化锆氧分仪。
2)    采样管及样气预处理器。
c)    测定步骤
       按仪器使用说明书的要求连接气路，并对气路系统进行漏气检查。接通电源，按仪器说明书要求的加热时间使监测器加热炉升温。开启仪器气泵，当仪器自检完毕，表明工作正常后，将采样管插入被测烟道中心或靠近中心处，抽取烟气进行测定，待指示稳定后读取氧含量数据。
6.4    排气密度和气体分子量的计算