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煙塵煙氣連續自動監測系統研究
目前，很多行業在工作流程中都會排出大量對環境以及人體有害的煙塵、煙氣。隨著人們環境保護意識的不斷增強,國內外對于大氣污染的監測特別是對煙塵、煙氣排放的連續監測日益重視起來。其中，煙塵煙氣排放連續連續監測系統是一種新型的電力環保自動化控制設備,通過提供煙塵煙氣流速、壓力、溫度、濕度等數據的測定，自動進行數據的運算、分析，記錄污染物排放總量和排放時間，并通過污染源監控網絡系統上傳到管理部門，為環保管理部門加強監管力度，實行總量控制提供科學依據。
1 煙塵煙氣連續自動監測系統概述
系統組成如圖（1）所示。
2 煙塵煙氣連續自動監測系統國內外發展狀況
2.1 煙塵煙氣連續自動監測系統在國外的發展狀況
20世紀60年代末，德國、美國設計生產了測量高濃度氣體的環境分析儀及將探頭直接插入煙道測量的現場分析儀，德國的不透明度光學系統和美國的熒光檢測等技術，為實現煙塵煙氣連續自動監測系統奠定了技術基礎。
美國diyi臺煙塵煙氣連續自動監測系統出現于1971年，隨后煙塵煙氣連續自動監測系統制造業停滯不前，直到1975年末美國國家環保局制定了煙塵煙氣連續自動監測系統性能的技術指標，并規定在某些排放源安裝CEMS后，才逐漸得以廣泛應用。一般認為原聯邦德國對大氣污染物的控制始于1974年4月1日《聯邦擴散防治法》的實施，同年8月24日《大氣質量控制技術指南》的發布標志著SO2排放管理具體實施的開始，該指南明確規定SO2排放量超過100kg/h的裝置需安裝一套SO2連續測量儀。
2.2 煙塵煙氣連續自動監測系統在國內的發展狀況
我國在20世紀70年代初期，認識到需要采用比手工采樣更方便、快捷的方法來測量煙氣中的污染物，1986年廣東沙角B發電廠從日本引進了*火電廠煙氣連續監測系統。20世紀80年代末和90年代初期，我國開始著手煙塵煙氣連續自動監測系統的自主研制和生產。1996年修訂頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-1996）要求Ⅲ時段及部分特定地區的火電廠安裝CEMS；2003年修訂頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2003）規定所有火力發電鍋爐都必須按照《火電廠煙氣排放連續監測技術規范》（HJ/T75-2001）現修訂為《固定污染源煙氣排放連續監測技術規范》（HJ/T75-2007）的要求，裝設煙氣排放連續監測儀器。在此背景下，國內涌現出南京國電環保設備有限公司、上海發電設備成套設計研究院、中綠環保技術有限公司等具有煙塵煙氣連續自動監測系統研制和生產能力的機構和企業，開發出具有自主知識產權的煙塵煙氣連續自動監測系統設備，推動了國產煙塵煙氣連續自動監測系統的發展與應用。
3 煙塵煙氣連續自動監測系統主要技術特征現狀
煙塵煙氣連續自動監測系統依靠多種技術支撐，主要包括:分析和監測技術、取樣技術、分析儀器技術、數據處理技術。
3.1 分析和監測技術特征
分析和監測技術主要是針對9個部分進行分析和監測的，主要包括:二氧化硫和氮氧化物、顆粒物、流速、含氧量以及濕度。在分析和監測的過程中，在二氧化硫和氮氧化物的監測中采用了光譜分析技術，該技術具有較好的抗干擾能力，能夠將光譜譜寬減小至10～20nm數量級。為了有效測定顆粒物，采用了濁度法和散射法來進行，具體技術應用了抽取β射線法，這種技術不用光電信號來回轉換，降低了難度，在目前得了很好的應用。流速監測方法主要應用了皮托管法，含氧量的監測主要采取了順磁原理的電化學法，濕度的監測方法主要應用了電容法和干濕氧法。
3.2 取樣技術特征
在取樣過程中，取樣方法分為兩種，主要為稀釋取樣法和直接取樣法，這兩種方法是針對不同的煙氣條件進行的，所以在應用的時候要根據煙氣的特征進行選取。在取樣的過程中，對樣氣的處理十分關鍵，如果處理不當，不但無法得出煙氣測量分析數據，還容易對取樣系統造成較大的影響。目前我國采用直接取樣法較多，對煙氣的取樣達到了預期目的。
3.3 分析儀器技術特征
分析儀器是煙塵煙氣連續自動監測系統中的核心部件，在目前的應用中，煙塵煙氣連續自動監測系統的分析儀器主要采用了非分散紅外技術，分析儀器的主要結構為充氣－微音薄膜或充氣－微流檢測器，我國自主研制的煙塵煙氣連續自動監測系統分析儀主要采用了半導體技術，將半導體技術和非分散紅外技術結合在一起，提高了分析的穩定性和抗干擾能力。從國外的分析儀器發展情況來看，多數都采用了紫外熒光技術，目前國內該技術處于起步階段，還沒有大規模的得到應用，相信未來會朝著此方向發展。
3.4 數據處理技術特征
數據處理是煙塵煙氣連續自動監測系統中的重要環節，只有實現了對數據的有效處理，才能保證監測系統得出正確的監測和分析結果。數據處理技術主要包括數據加標、干濕濃度折算、參數和場系數校準及權限設定4個部分。數據加標主要是對分鐘數據進行標記，保證分鐘數據準確計入小時數值統計。干濕濃度折算主要是利用計算軟件對取樣數據進行濃度計算，并得出正確的折算結果。參數和場系數校準主要是將超聲波法測出的線上流速進行調整和校正。權限設定主要是保證煙塵煙氣連續自動監測系統的穩定性，防止系統被惡意篡改。
4 煙塵煙氣連續自動監測系統主要技術的發展
目前煙塵煙氣連續自動監測系統在國內已經得到了廣泛的應用，該系統的分析和監測技術、取樣技術、分析儀器技術、數據處理技術也得到了較大程度的發展。
4.1 監測技術的發展
煙塵煙氣連續自動監測系統的監測技術，目前已經實現了連續測量，并取得了一定的效果。但是連續測量結果的準確性無法保證。在未來的發展中，監測技術主要是朝著連續測量現場數據校準方向發展，以提高現場數據準確性為主。此外，監測技術還將重點解決濕度測量儀適用性問題，并降低其故障的發生率。
4.2 取樣技術的發展
在目前的煙塵煙氣連續自動監測系統中，主要應用了直接取樣法，通過實踐應用發現，直接取樣法出現了許多問題，雖然可以有效解決高溫高濃度的二氧化硫取樣問題，但是對待低溫和低濕度的二氧化硫無法實現正常取樣。所以，未來取樣技術的發展趨勢主要是朝著提高取樣效果方向發展，有效解決直接取樣產生的問題。
4.3 分析儀器技術的發展
考慮到分析儀器對煙塵煙氣連續自動監測系統的重要性，其發展受到了廣泛的關注。目前分析儀器技術國外的發展速度較快，國內對于分析儀器先進技術的引用也達到了一定的深度。國內分析儀器技術的主要缺點是無法實現有效的低濃度污染氣體測量，因此在未來的發展中該技術應該會得到突破。
4.4 數據處理技術的發展
對于煙塵煙氣連續自動監測系統數據處理技術的發展來說，主要的是符合監測系統的實際需要。煙塵煙氣連續自動監測系統數據處理技術應與配套的技術標準和規范相結合，保證數據處理軟件的有效性和實用性。從目前的發展情況來看煙塵煙氣連續自動監測系統的數據處理技術正在處于標準和規范結合階段，未來將能實現數據處理技術的*標準化。
5 煙塵煙氣連續自動監測系統常見問題、原因和應對措施
煙塵煙氣連續自動監測系統常見的問題是測量數據不準，主要原因有煙塵探頭污染、冷凝裝置故障、管路泄漏，由此引起污染物濃度測量值過低、氧量過高等。
5.1 煙塵探頭污染
煙塵濃度測試不準，濃度值不穩定，數值偏低，是煙塵煙氣連續自動監測系統維護中經常出現的問題。遇到這樣的情況，需要優先排查煙塵探頭污染問題。這是由于煙囪入口處煙氣含有一定量的水分，而水滴中又溶有二氧化硫、硫酸、硫酸鹽等物質，在煙氣經過煙塵煙氣連續自動監測系統探頭時，探頭易被污染。由于煙塵測量采用的是雙端安裝，維護后需進行光路對中，因此安裝時要求較高，當煙道振動較大時，探測光束可能會偏離探測器，也會導致測量數據不準。
通過對煙塵煙氣連續自動監測系統進行改造，加裝煙塵探頭的反吹裝置；加大探頭的清洗頻率；注意光學窗口的清潔，定期使用擦鏡紙擦拭；拆解后組裝時，安裝要對位一致。
5.2 冷凝裝置故障
SO2測量濃度偏低是測量中常見問題，這可能是煙氣冷凝裝置故障所引起。因為一是一旦煙氣冷凝裝置發生故障，熱煙氣通過自然降溫，導致煙氣內水汽在取樣管壁吸附凝結，因無法排出而越積越多；二是由于冷凝器內玻璃熱交換管道堵塞或冷凝液泵（蠕動泵）故障以及排水管路堵塞造成抽水不暢，使煙氣通過冷凝裝置產生的冷凝水不能及時排出，都會造成煙氣中的SO2溶解于水，致使SO2濃度測量值偏低。凝水量越多，SO2濃度損失越大。特別是在低排放濃度時，由于SO2被凝水*吸收而使顯示濃度為零。要避免上述問題，應經常檢查熱敏交換單元排水管是否堵塞，冷凝液泵（蠕動泵）排水是否正常。
5.3 管路泄漏故障
煙塵煙氣連續自動監測系統運行中，常出現氧含量數據大于正常值，同時測定的污染物濃度偏低，甚至為零，這是由于管路泄漏。雖然泄漏現象與上述的凝水溶解現象都有可能致使SO2濃度偏低或顯示為零，但后者的煙氣含氧量不會發生變化。
管路泄漏排查包括整個取樣系統，從取樣探管、法蘭墊圈到機柜內部的各管路連接接頭，都可能成為泄漏點。由于直接抽取法在取樣泵之前的管路為負壓系統，因此，取樣泵之前管路的微小泄漏，都會使氧量發生很大變化。
6 結束語
綜上，煙塵煙氣排放連續監測系統是監測大氣中煙塵煙氣污染物排放、實現環境監管的現代化方式。文章對煙塵煙氣排放連續監測系統及其在應用上存在的問題做了一定的論述與分析。下一步，我們應從探頭污染、冷凝裝置故障、管路泄漏等問題，對監測系統結構進行優化設計,以改進監測系統，提高系統的運行可靠性，提高其在工作環境中的實用性。