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煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)研究
目前,，很多行業(yè)在工作流程中都會排出大量對環(huán)境以及人體有害的煙塵,、煙氣。隨著人們環(huán)境保護意識的不斷增強,國內(nèi)外對于大氣污染的監(jiān)測特別是對煙塵,、煙氣排放的連續(xù)監(jiān)測日益重視起來,。其中，煙塵煙氣排放連續(xù)連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)是一種新型的電力環(huán)保自動化控制設(shè)備,通過提供煙塵煙氣流速,、壓力,、溫度、濕度等數(shù)據(jù)的測定,，自動進行數(shù)據(jù)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(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上傳到管理部門,，為環(huán)保管理部門加強監(jiān)管力度，實行總量控制提供科學依據(jù),。
1 煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)概述
系統(tǒng)組成如圖（1）所示,。
2 煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展狀況
2.1 煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)在國外的發(fā)展狀況
20世紀60年代末，德國,、美國設(shè)計生產(chǎn)了測量高濃度氣體的環(huán)境分析儀及將探頭直接插入煙道測量的現(xiàn)場分析儀,，德國的不透明度光學系統(tǒng)和美國的熒光檢測等技術(shù)，為實現(xiàn)煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)奠定了技術(shù)基礎(chǔ),。
美國diyi臺煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)于1971年,，隨后煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)制造業(yè)停滯不前，直到1975年末美國國家環(huán)保局制定了煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)性能的技術(shù)指標,，并規(guī)定在某些排放源安裝CEMS后,，才逐漸得以廣泛應(yīng)用。一般認為原聯(lián)邦德國對大氣污染物的控制始于1974年4月1日《聯(lián)邦擴散防治法》的實施，同年8月24日《大氣質(zhì)量控制技術(shù)指南》的發(fā)布標志著SO2排放管理具體實施的開始,，該指南明確規(guī)定SO2排放量超過100kg/h的裝置需安裝一套SO2連續(xù)測量儀,。
2.2 煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)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(fā)電廠從日本引進了*火電廠煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)。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(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的自主研制和生產(chǎn),。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(qū)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(guī)定所有火力發(fā)電鍋爐都必須按照《火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T75-2001）現(xiàn)修訂為《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T75-2007）的要求,，裝設(shè)煙氣排放連續(xù)監(jiān)測儀器,。在此背景下，國內(nèi)涌現(xiàn)出南京國電環(huán)保設(shè)備有限公司,、上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院,、中綠環(huán)保技術(shù)有限公司等具有煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)研制和生產(chǎn)能力的機構(gòu)和企業(yè)，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備,，推動了國產(chǎn)煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用,。
3 煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)主要技術(shù)特征現(xiàn)狀
煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)依靠多種技術(shù)支撐，主要包括:分析和監(jiān)測技術(shù),、取樣技術(shù),、分析儀器技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù),。
3.1 分析和監(jiān)測技術(shù)特征
分析和監(jiān)測技術(shù)主要是針對9個部分進行分析和監(jiān)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(jiān)測的過程中,，在二氧化硫和氮氧化物的監(jiān)測中采用了光譜分析技術(shù),，該技術(shù)具有較好的抗干擾能力，能夠?qū)⒐庾V譜寬減小至10～20nm數(shù)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(shù)應(yīng)用了抽取β射線法,，這種技術(shù)不用光電信號來回轉(zhuǎn)換,，降低了難度，在目前得了很好的應(yīng)用,。流速監(jiān)測方法主要應(yīng)用了皮托管法，含氧量的監(jiān)測主要采取了順磁原理的電化學法，濕度的監(jiān)測方法主要應(yīng)用了電容法和干濕氧法,。
3.2 取樣技術(shù)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(yīng)用的時候要根據(jù)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(guān)鍵,，如果處理不當，不但無法得出煙氣測量分析數(shù)據(jù),，還容易對取樣系統(tǒng)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(yù)期目的,。
3.3 分析儀器技術(shù)特征
分析儀器是煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)中的核心部件,，在目前的應(yīng)用中，煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的分析儀器主要采用了非分散紅外技術(shù),，分析儀器的主要結(jié)構(gòu)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(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)分析儀主要采用了半導(dǎo)體技術(shù)，將半導(dǎo)體技術(shù)和非分散紅外技術(shù)結(jié)合在一起,，提高了分析的穩(wěn)定性和抗干擾能力,。從國外的分析儀器發(fā)展情況來看，多數(shù)都采用了紫外熒光技術(shù),，目前國內(nèi)該技術(shù)處于起步階段,，還沒有大規(guī)模的得到應(yīng)用，相信未來會朝著此方向發(fā)展,。
3.4 數(shù)據(jù)處理技術(shù)特征
數(shù)據(jù)處理是煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié),，只有實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的有效處理，才能保證監(jiān)測系統(tǒng)得出正確的監(jiān)測和分析結(jié)果,。數(shù)據(jù)處理技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)加標,、干濕濃度折算、參數(shù)和場系數(shù)校準及權(quán)限設(shè)定4個部分,。數(shù)據(jù)加標主要是對分鐘數(shù)據(jù)進行標記,，保證分鐘數(shù)據(jù)準確計入小時數(shù)值統(tǒng)計。干濕濃度折算主要是利用計算軟件對取樣數(shù)據(jù)進行濃度計算,，并得出正確的折算結(jié)果,。參數(shù)和場系數(shù)校準主要是將超聲波法測出的線上流速進行調(diào)整和校正。權(quán)限設(shè)定主要是保證煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性,，防止系統(tǒng)被惡意篡改,。
4 煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)主要技術(shù)的發(fā)展
目前煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)在國內(nèi)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,，該系統(tǒng)的分析和監(jiān)測技術(shù)、取樣技術(shù),、分析儀器技術(shù),、數(shù)據(jù)處理技術(shù)也得到了較大程度的發(fā)展。
4.1 監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展
煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù),，目前已經(jīng)實現(xiàn)了連續(xù)測量,，并取得了一定的效果。但是連續(xù)測量結(jié)果的準確性無法保證,。在未來的發(fā)展中,，監(jiān)測技術(shù)主要是朝著連續(xù)測量現(xiàn)場數(shù)據(jù)校準方向發(fā)展，以提高現(xiàn)場數(shù)據(jù)準確性為主,。此外,，監(jiān)測技術(shù)還將重點解決濕度測量儀適用性問題，并降低其故障的發(fā)生率,。
4.2 取樣技術(shù)的發(fā)展
在目前的煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)中,，主要應(yīng)用了直接取樣法，通過實踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn),，直接取樣法出現(xiàn)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(xiàn)正常取樣,。所以,，未來取樣技術(shù)的發(fā)展趨勢主要是朝著提高取樣效果方向發(fā)展，有效解決直接取樣產(chǎn)生的問題,。
4.3 分析儀器技術(shù)的發(fā)展
考慮到分析儀器對煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的重要性,，其發(fā)展受到了廣泛的關(guān)注。目前分析儀器技術(shù)國外的發(fā)展速度較快,，國內(nèi)對于分析儀器先進技術(shù)的引用也達到了一定的深度,。國內(nèi)分析儀器技術(shù)的主要缺點是無法實現(xiàn)有效的低濃度污染氣體測量，因此在未來的發(fā)展中該技術(shù)應(yīng)該會得到突破,。
4.4 數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展
對于煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展來說,，主要的是符合監(jiān)測系統(tǒng)的實際需要。煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)應(yīng)與配套的技術(shù)標準和規(guī)范相結(jié)合,，保證數(shù)據(jù)處理軟件的有效性和實用性,。從目前的發(fā)展情況來看煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)正在處于標準和規(guī)范結(jié)合階段，未來將能實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的*標準化,。
5 煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)常見問題,、原因和應(yīng)對措施
煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)常見的問題是測量數(shù)據(jù)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(wěn)定,，數(shù)值偏低,，是煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)維護中經(jīng)常出現(xiàn)的問題。遇到這樣的情況,，需要優(yōu)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(zhì)，在煙氣經(jīng)過煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)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(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不準,。
通過對煙塵煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)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(fā)生故障，熱煙氣通過自然降溫,，導(dǎo)致煙氣內(nèi)水汽在取樣管壁吸附凝結(jié),，因無法排出而越積越多；二是由于冷凝器內(nèi)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(chǎn)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(yīng)經(jīng)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(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)運行中,，常出現(xiàn)氧含量數(shù)據(jù)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(xiàn)象與上述的凝水溶解現(xiàn)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(fā)生變化,。
管路泄漏排查包括整個取樣系統(tǒng)，從取樣探管,、法蘭墊圈到機柜內(nèi)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(tǒng),，因此,，取樣泵之前管路的微小泄漏，都會使氧量發(fā)生很大變化,。
6 結(jié)束語
綜上,，煙塵煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)是監(jiān)測大氣中煙塵煙氣污染物排放、實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)管的現(xiàn)代化方式,。文章對煙塵煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)及其在應(yīng)用上存在的問題做了一定的論述與分析,。下一步，我們應(yīng)從探頭污染,、冷凝裝置故障,、管路泄漏等問題，對監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計,以改進監(jiān)測系統(tǒng),，提高系統(tǒng)的運行可靠性,，提高其在工作環(huán)境中的實用性。