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生态环保产业作为支撑生态文明建设和高质量发展的关键力量，正面临着转型升级的迫切需求。环保新质生产力，正成为推动产业向前发展的核心力量。本栏目将聚焦生态环保产业的新技术、新装备、新材料、新模式，深入宣传推广科技创新成果，及时发布环境技术进步奖项，全面介绍行业内的实用技术装备和示范工程，引导行业持续创新，加快数字、智慧、科技的融合赋能，为经济社会全面绿色转型贡献力量。
生态环境保护实用装备
2023-Z-22
申报单位
青岛众瑞智能仪器股份有限公司
推荐单位
中国环境保护产业协会二恶英污染防控专业委员会
一、技术简介
适用范围
高温环境二恶英取样装置是用于对高温环境下污染源排放的固相和气相二恶英进行采样的专用设备，可广泛应用于危险废物焚烧处置设施、医疗废物焚烧处理设施和水泥窑协同处置危险废物设施等建设项目竣工环评验收和监督性检测过程中的二恶英类检测、生活垃圾焚烧设施二恶英排放检测及其他适用场合。
技术原理
1)方法原理：
A.利用滤膜和树脂等吸附材料对废气中的二恶英类进行采样，采集的样品加入提取内标，分别对滤膜和吸附材料进行处理得到样品提取液，再经过净化和浓缩转化为最终分析样品，用高分辨气相色谱——高分辨质谱法(HRGC-HRMS)进行定性和定量分析。
B. XAD-Ⅱ树脂是一种较好的吸附材料，且为《环境空气和废气 二口恶英类的测定 同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法》(HJ 77.2-2008)指定的吸附材料之一，技术成熟可靠。树脂吸附作用是依靠它和被吸附的分子(吸附质)之间的范德华引力，通过它巨大的比表面进行物理吸附而工作，使有机化合物根据吸附力或分子量大小可以经一定溶剂洗脱分开而达到分离、纯化、除杂、浓缩等不同目的。
2)技术原理：
A.利用310s不锈钢或石英等耐高温材料制成的耐高温废气二恶英取样管，并于采样管后端设置2片陶瓷膜，用于捕获烟道中的固相二恶英，可进行重复利用；
B.随后通过废气二恶英采样器进行等速或恒流采样；
C.经过滤的废气通过冷水浴桶进行快速降温，桶中的水经过冷水机往复循环，制冷温度为4℃以下；
D.降温后的废气通过蛇形玻璃冷凝管进行二次冷却，产生的冷凝水用棕色的玻璃瓶进行捕集；
E.除湿后的废气进入气相吸附柱，被其中的XAD-Ⅱ树脂吸附。至此，固相、气相的二恶英样品均被捕获，最后一起带入实验室进行分析。
工艺路线
1.采样嘴 2.导气管 3.采样管 4.移动手柄 5.KF40卡箍 6.石棉密封垫
7.陶瓷膜 8.对接导气管 9.KF16卡箍 10.冷凝桶 11.四氟导气连接管
12.星形把手 13.GL25盖14.收集部件 15.出水口
操作步骤：
1)打开KF40卡箍，按照上图将陶瓷膜放入陶瓷膜座内，通过螺纹压环固定，采样管与陶瓷膜座用KF40卡箍连接，再将陶瓷膜座与对接导气管用KF40卡箍连接，用KF16卡箍将对接导气管与冷凝桶连接，冷凝桶则通过四氟导气连接管与收集部件连接。
2)将收集部件装入冷凝桶上，用星形把手压紧，四氟导气连接管插入收集部件用事先套入GL25盖和GL25硅胶垫拧紧。
3)吸附柱带砂芯端旋入接嘴，接嘴里带GL45硅胶垫。吸附柱内装吸附剂，顶端旋入GL45盖，盖内带GL45硅胶垫。再卡入管支架里，调整一下高度。
4)转接T型管两根直管各套入GL25盖和GL25硅胶垫，不带螺纹端与转接弯管连接，调整间距，转接T型管端插入冷凝器顶端螺纹口处，转接弯管端插入吸附柱顶端，调整高度和间距使连接点平整。冷凝器下端旋入连接套，连接套两端带GL45硅胶垫，收集瓶旋入连接套上。转接T型管螺纹处用GL14盖和GL14硅胶垫将温度传感器固定。
5)用胶管将接嘴与废气二恶英主机上接嘴连接，堵住导气管入口，启动主机检漏，直至通过。
6)选择合适孔径采样嘴旋入弯头上，弯头放入导气管中，调整好方向，用27专用扳手卡住导气管，用25专用扳手将弯头上锁紧螺母拧紧。
装备性能参数及执行标准
性能参数：
1) 采样流量：(10——60)L/min，分辨率0.1L/min，最大允许误差±2.5%；
2) 烟气动压：(0——2000)Pa，分辨率1Pa，最大允许误差±2.0%；
3) 烟气静压：(-30——+30)kPa，分辨率0.01kPa，最大允许误差±2.0%；
4) 大气压：(50——130)kPa，分辨率0.1kPa，最大允许误差±0.5kPa；
5) 烟气温度：(0——500)℃(可扩展)，分辨率0.1℃，最大允许误差±3.0℃；
6) 吸附柱气体温度 ：(-30——100)℃；
7) 冷凝水温度：(0——100)℃；
8) 取样管加热温度：(60——140)℃；
9) 滤筒加热温度：(60——140)℃；
10) 等速吸引流速：(1——45)m/s，最大允许误差±5%；
11) 等速跟踪响应时间：≤10s；
12) 采样泵负载能力：阻力为30kPa 时≥50L/min。
执行标准：
1) GB/T16157 1996 固定污染源排气中颗粒物测定 与气态污染物采样方法；
2) HJ/T 365-2007 危险废物(含医疗废物)焚烧处置设施二英排放监测技术规范；
3) HJ 77.2-2008 环境空气和废气二恶英类的测定同位素稀释高分辨气相色谱—高分辨质谱法；
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；
应用效果
该设备投入运行以来，提高了垃圾焚烧行业二恶英排放的检测的工况范围，将传统的300℃左右工况测量条件扩展到了900℃以上，为进一步制定典型的持久性有机污染物的监管计划和排放限制提供了理论依据，将典型的垃圾焚烧炉的持久性有机污染物控制过程中的功耗降低了15%。
研发背景
1)开发一种高温环境下二恶英取样装置，解决高温条件下二恶英难以监测的行业痛点。
2)现行废气二恶英手工监测方法主要依据标准HJ 77.2《环境空气和废气 二恶英类的测定 同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法》、HJ/T 365-2007《危险废物(含医疗废物)焚烧处置设施二恶英排放监测技术规范》和HJ 916《环境二恶英类监测技术规范》，利用便携式废气二恶英取样设备进行手工采样(离线检测)，最后进入实验室分析。
3)当前主流的废气二恶英取样管耐受温度最高在300℃左右，而在垃圾焚烧、危废焚烧、钢铁冶炼、有色金属冶炼等行业，烟气处理前的烟温往往高于300℃，此时传统的取样管由于环境适应性较差无法满足相关要求；从应用层面看，高温焚烧产生二恶英的生成路径及机理不清晰，高温段产生的二恶英总量并不明确，现有研究较少涉及高温段二恶英的产排情况，对低温段二恶英产排研究较多。当前很多研究院校、集团非常希望能开展高温段二恶英的产排研究，尤其是集团企业，希望能确定高温段二恶英的产排情况，从而优化企业运行工况或管理。
技术/装备特点
1)开发一种高温环境下二恶英取样装置，解决高温条件下二恶英难以监测的行业痛点。
2)现行废气二恶英手工监测方法主要依据标准HJ 77.2《环境空气和废气 二恶英类的测定 同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法》、HJ/T 365-2007《危险废物(含医疗废物)焚烧处置设施二恶英排放监测技术规范》和HJ 916《环境二恶英类监测技术规范》，利用便携式废气二恶英取样设备进行手工采样(离线检测)，最后进入实验室分析。
3)当前主流的废气二恶英取样管耐受温度最高在300℃左右，而在垃圾焚烧、危废焚烧、钢铁冶炼、有色金属冶炼等行业，烟气处理前的烟温往往高于300℃，此时传统的取样管由于环境适应性较差无法满足相关要求；从应用层面看，高温焚烧产生二恶英的生成路径及机理不清晰，高温段产生的二恶英总量并不明确，现有研究较少涉及高温段二恶英的产排情况，对低温段二恶英产排研究较多。当前很多研究院校、集团非常希望能开展高温段二恶英的产排研究，尤其是集团企业，希望能确定高温段二恶英的产排情况，从而优化企业运行工况或管理。
二、典型应用案例
案例名称
深圳市宝安区深能环保有限公司二恶英高温取样应用项目
案例简介
1)由环保公司牵头负责的“生活垃圾焚烧效能提升及污染物控制关键技术研究与示范”课题是2018年国家重点研发计划“固废资源化”重点专项的6个课题之一。
2)该课题通过开展垃圾焚烧过程效能提升及污染物控制关键技术研究和工程示范，以主动适应和匹配因分类变化对生活垃圾处理产生的各种影响，为城市生活垃圾的处理处置提供可复制、推广的经验。
3)本课题的目标之一是阐释二恶英等持久性有机污染物在生活垃圾焚烧沿程过程中的生成路径及机理，需对高温段烟气进行取样分析。
达到的标准或性能要求
该装备符合标准《环境空气和废气 二恶英类的测定 同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法》(HJ 77.2-2008)中对采样设备的要求，稳定性好，环境适应性强。
业主单位
深圳市宝安区深能环保有限公司
投运时间
2022年11月14日
工艺流程
1.采样嘴 2.导气管 3.采样管 4.移动手柄 5.KF40卡箍 6.石棉密封垫
7.陶瓷膜 8.对接导气管 9.KF16卡箍 10.冷凝桶 11.四氟导气连接管
12.星形把手 13.GL25盖14.收集部件 15.出水口
16.进水口 17.温度传感器 18.冷凝器接嘴
操作步骤：
1)打开KF40卡箍，按照上图将陶瓷膜放入陶瓷膜座内，通过螺纹压环固定，采样管与陶瓷膜座用KF40卡箍连接，再将陶瓷膜座与对接导气管用KF40卡箍连接，用KF16卡箍将对接导气管与冷凝桶连接，冷凝桶则通过四氟导气连接管与收集部件连接。
2)将收集部件装入冷凝桶上，用星形把手压紧，四氟导气连接管插入收集部件用事先套入GL25盖和GL25硅胶垫拧紧。
3)吸附柱带砂芯端旋入接嘴，接嘴里带GL45硅胶垫。吸附柱内装吸附剂，顶端旋入GL45盖，盖内带GL45硅胶垫。再卡入管支架里，调整一下高度。
4)转接T型管两根直管各套入GL25盖和GL25硅胶垫，不带螺纹端与转接弯管连接，调整间距，转接T型管端插入冷凝器顶端螺纹口处，转接弯管端插入吸附柱顶端，调整高度和间距使连接点平整。冷凝器下端旋入连接套，连接套两端带GL45硅胶垫，收集瓶旋入连接套上。转接T型管螺纹处用GL14盖和GL14硅胶垫将温度传感器固定。
5)用胶管将接嘴与废气二恶英主机上接嘴连接，堵住导气管入口，启动主机检漏，直至通过。
6)选择合适孔径采样嘴旋入弯头上，弯头放入导气管中，调整好方向，用27专用扳手卡住导气管，用25专用扳手将弯头上锁紧螺母拧紧。
运行情况
设备应用于垃圾焚烧炉的排气口末端，为典型的环境监测现场仪器。可以为环境执法监测、监督性监测、企业自行监测等提供设备支撑。在实际运行中主要包含以下几点：
1)设备的期间核查。按照环境现场设备期间核查的要求，每年度进行一次计量校准，重点是温度、流量、压力等关键性指标；
2)设备的运行维护，按照运行维护技术手册要求每季度进行一次设备的运行维护，主要是设备的运行状态、核心零部件的损耗情况等，如有必要进行适当更换；
3)设备的日常管理，在实际监测时带入工况现场完成现场采样，在不进行监测时应按照设备管理要求进行统一存放管理，同时实际监测过程中应严格按照设备使用要求使用，防止发生人员、财产的安全问题。
该设备投入运行以来，提高了垃圾焚烧行业二恶英排放的检测的工况范围，将传统的300℃左右工况测量条件扩展到了900℃以上，为进一步制定典型的持久性有机污染物的监管计划和排放限制提供了理论依据，将典型的垃圾焚烧炉的持久性有机污染物控制过程中的功耗降低了15%。
技术应用产生的碳减排效果
利用该技术装备进行高温环境下二恶英的监测工作，可深入了解二恶英等持久性有机污染物在生活垃圾焚烧沿程过程中的生成路径及机理；对于企业来说，可以通过这套设备及数据分析，调整优化焚烧工况，降低活性炭等物耗、能耗，控制并降低二恶英排放浓度，有利于碳减排。
三、技术申报单位联系信息
单位名称：青岛众瑞智能仪器股份有限公司
单位地址：青岛市城阳区建宁路10号
联系人：陈现坤
原标题：环保新质生产力 |一种高温环境二恶英取样装备
