山东：《固定污染源烟气流速在线监测 光闪烁法（征求意见稿）》

有关单位：

为加强生态环境监测工作，促进环境空气质量改善，我厅组织编制了地方生态环境标准《固定污染源烟气流速在线监测 光闪烁法》，现已完成标准征求意见稿。根据国家和我省生态环境标准制修订工作有关规定，现将标准文本征求意见稿及编制说明、方法验证报告印送你们，请研究提出书面意见，于2020年8月20日前反馈我厅为盼。

联 系 人：吕楚岫

联系电话：0531-66226945、66226932（传真）

联系邮箱：sdaepzcb@shandong.cn

固定污染源烟气流速在线监测 光闪烁法

1 范围

本标准规定了固定污染源烟气流速在线监测的光闪烁法。

本标准适用于低于40 m/s的固定污染源烟气流速在线监测。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 16157 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法

HJ 75 固定污染源烟气(SO2、NOX、颗粒物)排放连续监测技术规范

HJ 76 固定污染源烟气(SO2、NOX、颗粒物)排放连续监测系统技术要求及检测方法

DB 37/T 3535 固定污染源废气监测点位设置技术规范

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

光闪烁气体流速计 Optical Scintillationflowmeter

基于光闪烁理论和时间相关性来测量气体流速的仪器。

3.2

光学信号互相关法 opticalsignalcross correlation method

记录流体流动标识点经过两个在流动方向上相距为D的观测者所用的渡越时间T来计算流速的方法。

3.3

光束通道opticalpath

在一对发射单元和接收单元之间的红色可见光的实际路径。

3.4

光路径长度 opticalpath length

一对发射单元和接收单元之间的直线长度。

3.5

测量平面 sampling plane

光束通道正交于烟道或烟囱中心线的平面。

3.6

参比方法 reference method

用于与光闪烁气体流速计测量结果相比较的国家或行业发布的标准方法。

3.7

调试检测 performance testing

光闪烁气体流速计安装、初调和至少正常连续运行48小时后，于技术验收前对光闪烁气体流速计进行的校准和校验。

3.8

比对监测 comparison testing

用参比方法对正常运行的光闪烁气体流速计的准确度的进行抽检。

3.9

速度场系数 velocity field coefficient

参比方法与光闪烁气体流速计同步测量烟气流速，参比方法测量的烟气平均流速与同时间区间且相同状态的光闪烁气体流速计测量的烟气平均流速的比值。

4 方法原理

光闪烁法测量气体流速的工作原理是基于光闪烁理论和时间相关性，通过记录流体流动标识点经过两个在流动方向上相距为D的观测者所用的渡越时间T 来计算流速的V=D/T。

调制过的红色可见光点光源发射的光束横穿平均流速为V的流体到达两个相距为D的接收探测器上。在传输路径上光束被湍流调制，在流动的方向上有两个光电探测器探测光学闪烁的流动。流动标识点不是人为的，是流动本身光传输特性不均匀所形成的光斑，是由流体温度或密度的变化造成折射率的不均匀分布、气溶胶或污染气体散射吸收的空间时间变化形成的图形。因此两个接收探测器收到的光强度变化服从统计规律，是随时间变化的随机信号，通过两个信号的时间互相关分析就获得光在传播路径上的平均流速。

5 光闪烁气体流速计的组成

固定污染源光闪烁气体流速计由发射单元，接收单元以及控制单元等组成。

5.1 发射单元和接收单元

5.1.1 发射单元（TX）： 发射波长为670nm红色可见光束的LED点光源。

5.1.2 接收单元（RX）： 检测通过流体的光强度，并转换成电信号的光电转换器，内含光学和电子元器件。

5.2 控制单元

5.2.1 具有数据采集、信号处理、数据输出等功能的仪器设备，包括信号处理器（DSP）、组态显示面板、通讯接口等

6 技术指标与性能要求

6.1 技术要求

6.1.1 环境条件

环境温度：-40℃～60℃；相对湿度：≤ 100%；大气压：80kPa～106kPa。

6.1.2 具备功能

6.1.2.1 校准功能

光闪烁气体流速计应具有自动零点校准功能和量程校准功能。

6.1.2.2 非接触式测量，无移动部件，无压损。

6.1.2.3 净化功能

光闪烁气体流速计具有吹扫系统。吹扫系统能有效的隔离光学玻璃与烟气接触，或保护玻璃不被烟气遮挡或腐蚀。

6.1.2.4 数据采集处理与输出功能

信号输出方式：4mA~20mA模拟信号；数据单位：默认 m/s, 多种可选。

6.1.2.5 量程设置

光闪烁气体流速计的流速量程范围0.1m/s～40m/s，整个寿命期的长期漂移＜1%。

6.1.2.6 适用范围

光闪烁气体流速计可测量烟道内径范围为0.3m～12.0m。

6.1.3 供电条件

6.1.3.1 通用 AC(220±22)V，频率（50±1）Hz。

6.1.3.2 在10℃～35℃，相对湿度≤85%条件下，电源引入线与机壳之间的绝缘电阻应不小于20 ΜΩ。

6.1.3.3 应设有漏电保护装置，防止人身触电。

6.1.3.4 应有良好的接地措施，防止雷击对仪器造成损坏。

6.2 技术指标

6.2.1 光闪烁气体流速计投入运行前和运行中，需要仪表自检功能检验系统是否正常运行。

6.2.2 光闪烁气体流速计运行中，也可进行调试、比对监测和质量保证监测，并达到表1~表3中规定的技术指标。

6.2.2.1 调试检测技术指标

新装/改装光闪烁气体流速计安装后，应进行现场调试检测。光闪烁气体流速计调试检测技术指标见表1。

表1 调试检测技术指标

6.2.2.2 比对监测技术指标

光闪烁气体流速计比对监测技术指标见表2。

表2 比对监测技术指标

7 安装要求

7.1 安装位置

1.1.1 不影响颗粒物和气态污染物连续排放监测系统的测定，能够代表烟道横截面烟气的平均流速。

1.1.2 测量断面距离流速扰动源（如弯头、变径、阀门等）下游应不小于4倍烟道直径，距离流速扰动源上游应不小于2倍烟道直径（以下简称“前4后2”）。矩形烟道直径按当量直径计算，当量直径D = 2AB /（A+B），式中A、B为边长。当不能满足上述条件时，测量断面应设置在距流速扰动源下游不小于2倍烟道直径，以及距流速扰动源上游不小于0.5倍烟道直径处（以下简称“前2后0.5”）。

1.1.3 尽量避开振动环境，特别要避开可引起控制单元发生共振的环境。

1.1.4 尽量避开出现水气冷凝（液滴或水雾）的位置，如不能避开，应选用能够提高光强度的措施，如添加伸入管。

1.1.5 相关导线尽量避开可能存在强烈电磁或电子干扰的环境。

7.1.6 应设置在规则的圆形烟道或矩形烟道上，应便于维护人员开展工作，应避开对维护人员操作有危险的场所。

1.2 光束通道

1.2.1 光闪烁流速计发射单元（TX）和接收单元（RX）要求安装在对穿管道的管嘴上并且相对，TX 和RX 在同一水平面上并保证中心线同轴，误差角度<1°。

1.2.2 在光束通道上，不能有任何物品阻挡光的通过。

1.2.3 烟道直管段不能满足7.1.2条的要求时或烟囱直径过大，烟气会发生流速分层等不均匀分布，需 开设备用孔，用于选择最佳测试流场。

2 参比方法采样位置要求

2.1 采样位置和采样点位

2.1.1 采样断面上采样点位的设置和数量应符合GB/T 16157及DB 37/T 3535的要求。

2.1.2 烟道内采样断面的位置优先选择在靠近光闪烁气体流速计的下游处，如选择在其他位置，应注意不影响烟气排放连续监测系统（以下简称CEMS）的正常工作。

2.2 采样孔、采样平台和采样梯

2.2.1 开设采样孔的布置和数量应符合GB/T 16157及DB 37/T 3535的要求。

2.2.2 烟道外采样孔旁应设置采样平台，采样平台的设置应符合HJ 75及DB 37/T 3535中的要求。

2.2.3 采样平台应易于到达，当采样平台设置在离地面≥2米时，应设置采样梯，采样梯的设置应符合HJ 75及DB 37/T 3535中的要求。

3 光闪烁气体流速计的调试检测

3.1 一般要求

3.1.1 新装/改装光闪烁气体流速计安装后，应进行现场调试检测，确保显示和参数正常。

3.1.2 光闪烁气体流速计完成现场安装/改装的初步调试后，连续正常运行时间应不少于168小时。

3.1.3 调试检测在运行48小时后进行，记录与观察每日负荷曲线与流速曲线对比图，调试期间不允许计划外的校准、检修和调节仪器。

3.1.4 验收调试检测在运行 168小时后，记录与观察周负荷曲线与流速曲线对比图。

3.1.5 因光闪烁气体流速计故障、断电等原因造成调试检测中断，应在上述因素恢复正常后重新开始进行调试检测。

3.1.6 调试检测后应编制调试检测报告，参见附录A中的表A.1。

3.2 调试检测前准备

3.2.1 调试检测前可以对光闪烁气体流速计进行一次零点和/或量程校准。

3.2.2 调试检测前应将接收单元的镜头方向箭头调至气流方向。

3.2.3 与用户共同制定计划，尽量安排调试检测期间高、中和低三种负荷的变化，每种负荷持续时间不少于2小时。

9.3速度场系数精密性调试检测方法

按HJ 75相关条款进行速度场系数精密性调试检测。调试检测期间尽量安排高、中和低三种负荷的变化，如速度场系数精密度符合本标准6.2.3表1调试检测技术指标，把速度场系数输入到数据采集处理系统，将光闪烁气体流速计测试的数据调试到手工采样参比方法所测定的流速值。检测结果记录参见附录A中的表A.2。

9.5 相关性调试检测方法

9.5.1 如果速度场系数精密性不符合本标准 6.2.3.1 调试检测技术指标，通过调节高（100 % C.S.～

80 % C.S.）、中（40 %C.S.～60 % C.S.）、低（＜20 % C.S.）三种负荷变化得到三个不同工况的烟

气流速，参比方法测试在每个工况流速下至少获得 3 个有效数据，与光闪烁气体流速计同时段数据组成不少于 9 个数据对。当烟气流速小于 5 m/s 时，还应调节低负荷状态的流速接近 5 m/s。应报告所有的数据，包括舍去的数据。以光闪烁气体流速计数据为 X 轴，参比方法数据为 Y 轴，由最小二乘法建立一元线性回归方程，同时计算方程的相关系数。一元线性回归方程和相关系数计算方法参见附录 B，结果记录参见附录 A 中的表 A.3。

9.5.2 如果相关系数符合本标准 6.2.3 表 1 调试检测技术指标，把一元线性回归方程的斜率和截距输

入到控制单元，将光闪烁气体流速计测试的数据调试到手工采样参比方法所测定的流速值。

4 光闪烁气体流速计的比对监测

4.1 一般要求

4.1.1 在完成光闪烁气体流速计的初步调试检测合格后，可与烟气CEMS一起进行比对监测，也可以单独进行光闪烁气体流速计的比对监测（如：光闪烁气体流速计改装/更新时）。

4.1.2 比对监测时间可在调试检测合格后立即开始，也可在仪器正常运行期间定期校验时、质控必要时进行，或采用抽检形式进行。

4.1.3 比对监测期间，生产设备和治理设施工作正常，运行状况保持稳定。

4.1.4 比对监测期间若对光闪烁气体流速计内部重要元件或整机进行修理更换，应重新开始检测。

4.1.5 光闪烁气体流速计的安装位置、手工采样位置应符合本标准条款7、条款8的要求。

4.1.6 光闪烁气体流速计的监测数据能够连续正常的传输到烟气CEMS的控制单元。

4.1.7 比对监测后应编制比对监测报告, 参见附录A 中的表 A.4；验收比对时仪器通过比对监测后需出具验收结果的相对准确度和相对误差，参见附录A 中的表 A.5。

4.2 比对监测方法

用参比方法进行比对监测时，至少获得测试断面流速的5个有效平均值，取测试的平均值与同时段光闪烁气体流速计测得的平均值计算相对误差。

5 光闪烁气体流速计的运行维护与质量保证

5.1 一般要求

5.1.1 更换、拆卸或重装发射单元、接收单元、控制单元或任何现场替换模块时，应不改变流速计的测量性能。

5.1.2 控制单元应具有光闪烁流量计自诊断系统，反馈流量计的工作状态。

5.2 定期维护

5.2.1 每月检查光闪烁气体流速计发射单元与接收单元与烟道或管道连接的紧固件是否松动，避免因光闪烁气体流速计光束通道发生变化，影响烟气流速的准确测量。

5.2.2 在长期使用中，在光通道管壁上或出口处依旧会有一些吹扫空气中的积灰，通常只需要在正常维修周期（大修18个月）中，对管道进行一次清灰处理即可。

10.2.3光闪烁气体流速计标配有数据记录仪，可记录2年的工作数据（包括流速，相关系数，闪烁度等参数），当发生问题时，可根据对这些参数的分析和判断，快速解决相关问题，保证设备长期稳定的使用。

10.2.4 对定期巡检或维护保养中发现的故障或问题，应及时处理并记录。

5.3 定期校验与准确度审核

5.3.1 光闪烁气体流速计校验和准确度审核的周期：光闪烁气体流速计通常无需校验，每月需进行负荷曲线与流速曲线的对比。每半年进行一次准确的比对监测。

5.4 常见故障及排除

当光闪烁气体流速计发生故障时，设备管理维护人员应及时处理并记录。维修处理过程中，要注意以下几点：

a）设备需要停用、拆除或者更换时，应当事先报经主管部门批准。

b）运行单位发现故障或接到故障通知，应在24小时内赶到现场进行处理。

c）对于一些容易诊断的故障，如管道积灰、死机等，可携带工具或备件到现场进行针对性维修，此类故障维修时间不应超过8小时。

d）仪器经过维修后，在正常使用和运行之前应确保维修内容全部完成，性能通过检测程序，符合本标准条款6.2.3技术指标要求。若仪器进行了更换，在正常使用和运行前应对仪器进行重新调试。

5.5 光闪烁气体流速计的数据异常和处理

5.5.1 数据异常

光闪烁气体流速计流速曲线与负荷曲线不能满足本标准条款6.2.3技术指标要求时，表明光闪烁气体流速计的检测数据已发生异常。

5.5.2 数据异常的处理

5.5.2.1 当流速曲线与负荷曲线不能匹配时，可采取对换发射单元与接收单元，或使用备用孔等方式进行处理。直至满足流速曲线与负荷曲线基本匹配，满足本标准条款6.2.3技术指标要求。

5.5.2.2 准确度校验和审核未通过时，可调整速度场系数，重新测定直至符合要求；如果仍不能达到，必须做准确度调试审核。

5.5.2.3 数据异常期间从校验或准确度审核和准确度调试审核不合格/失败（由于光闪烁气体流速计的问题）开始，到检查、校验和审核合格结束，期间以小时计。数据异常期间记录的数据不能用于计算和判断排放源是否符合污染物排放限值，也不能作为有质量保证的数据计算数据的有效性。