在 CEMS(烟气排放连续监测系统)中,质控仪(也常被称为“远程质控装置”或“自动校验装置”)是一种用于监督和验证分析仪准确性的辅助系统
质控仪是什么
质控仪通常由标准气体组、精密配气模块、控制回路以及通信模块组成。它并不是直接用来测量烟气的,而是通过向 CEMS 系统注入已知浓度的“标准气体”,来对比 CEMS 的读数是否与标气浓度一致。
主要用于什么
1. 自动校准与校验(保证准确性)
CEMS 传感器在长期运行中会产生“漂移”。质控仪可以按照预设程序(如每天一次或每周一次),自动切换阀门,将标气送入分析仪。
- 零点校准: 通入高纯氮气,检查仪表是否显示为“0”。
- 量程校准: 通入已知高浓度的标气,检查仪表读数是否准确。
2. 远程抽检与防作弊(合规监管)
这是近年来环保监管最看重的功能。环保局可以通过远程平台发送指令,让现场的质控仪立即开始“盲样考核”:
- 远程触发: 监管人员在办公室点点鼠标,现场质控仪就自动放气。
- 数据比对: 质控仪记录放出的气是多少浓度,然后实时比对 CEMS 上传的数据。如果两者对不上,就说明数据可能存在偏差或人为干预。
3. 线性度测试
通过内置的配气系统,质控仪可以将一种高浓度标气稀释成多个不同梯度(如 20%、50%、80% 量程),一次性测试分析仪在不同浓度下的反应是否呈线性,从而判断传感器是否老化失效。
质控仪与配气仪的区别
简单来说:配气仪是“工具”,而质控仪是“成套系统”。它们的关系就像“发动机”与“整车”的区别
- 配气仪 (Gas Dilutor): 是一个纯粹的精密仪器。它的任务只有一个:通过高精度的质量流量控制器(MFC),把高浓度的瓶装标气用氮气精确稀释成你想要的任何浓度(比如把 $1000ppm$ 稀释成 $20ppm$)。
- 质控仪 (QC Unit/System): 是一个监管终端。它集成了配气仪,但还多了“大脑”(控制器)和“嘴巴”(通信模块)。它负责接收环保局的指令,自动控制配气仪工作,并将结果上报。
在以前,运维人员提着一台便携式配气仪去现场校准就行了。但现在国家推行远程非现场监管,区别就显现出来了:
- 盲样考核: 环保局想知道你的 CEMS 准不准,不需要派人去,直接给质控仪发信号。质控仪自动稀释出一瓶“未知浓度”的气体送入 CEMS,CEMS 的读数传回平台。如果误差大,平台自动报警。这种远程闭环是配气仪单独做不到的。
- 减少标气瓶数量: 质控仪内置配气功能后,企业只需要买一两瓶高浓度标气,就能配出覆盖零点到满量程的各个点位。这符合 HJ 75/76 规范中对多点线性检查的要求,既省钱又符合规范。
核心技术规范:HJ 75 & HJ 76
- HJ 76-2017《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》
- 关注点: 质控仪硬件的“合格证”。
- 要求: 质控仪必须能够精准控制气体流量,且具有自动配气功能的装置需要经过严格的线性误差检测。它规定了标准气体的精度(通常要求二级标物以上)以及设备在极端环境下的稳定性。
- HJ 75-2017《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》
- 关注点: 质控仪该怎么“干活”。
- 强制动作:
- 24 小时零点/量程漂移检查: 质控仪需每日定时自动通入零气和标气。
- 7 天漂移校准: 如果 7 天内漂移超过规定值(如 $2.5% F.S.$),质控仪必须介入校准。
- 全系统校准: 规范强调校准应尽可能覆盖全管路(从探头到分析仪)。
关键性能指标
在技术验收(依据 HJ 75)时,质控仪配合 CEMS 必须达到以下硬指标:
| 检测项目 | 规范要求 (HJ 75/76) | 质控仪的作用 |
|---|---|---|
| 示值误差 | 标气浓度的 $\pm 5%$ 以内 | 验证配气精度 |
| 系统响应时间 | 通常 $\le 200$ 秒 | 考核气路切换速度 |
| 24h 漂移 | $\le \pm 2.5% F.S.$ | 每日自动执行零点/量程检查 |
| 线性误差 | 相关系数 $r \ge 0.999$ | 通过多点配气验证传感器线性 |
专家提醒:2024-2025 监管新动向
目前国家正逐步推行“数智化运维”(如 HJ 1387 等新标准体系),对质控仪提出了更高要求:
- 自动预警: 当质控仪发现连续 3 天漂移趋势一致时,需主动推送“维护提醒”。
- 低浓度挑战: 针对超低排放企业(如 SO₂ 常年在 $10mg/m^3$ 以下),质控仪的配气精度要求从传统的“百分比”升级到了更精细的“绝对误差”控制。