1 引言

我國環(huán)保部門曾經在十五計劃中明確指出，要將加強污染源的在線檢測工作作為未來幾年工作的重中之重，同時號召全國一線城市中區(qū)域污染負荷高達60%以上的工業(yè)企業(yè)必須安裝水質和煙氣在線檢測設備，在全國范圍內實現(xiàn)污染源科學化、網(wǎng)絡化管理。近幾年，環(huán)境污染問題變得越來越嚴重，國家對環(huán)境監(jiān)測的建設投入逐漸加大，同時環(huán)境自動監(jiān)測技術也日益成熟，煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)在全國得到了越來越廣泛的應用。煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)獲取的連續(xù)、大量、完整的基礎數(shù)據(jù)，為政府和決策部門提供了及時、全面的煙氣排放信息。

2 煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)概述

煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)也稱為煙氣自動監(jiān)測系統(tǒng)、煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，是對向大氣中排放顆粒物或者氣態(tài)污染物等污染源的濃度和排放總量進行連續(xù)檢測的高科技設備，同時將系統(tǒng)實時檢測到的各種信息及時傳輸給有關部門，便于上級領導對整個地區(qū)的環(huán)境污染情況有宏觀的了解。煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：煙氣參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)、顆粒物監(jiān)測子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理與通訊子系統(tǒng)以及氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)等組成，下面分別對這幾個系統(tǒng)作簡單的講解。

首先，煙氣參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)是用來對煙氣的含氧量、流速以及溫度等指標進行準確的測量，并根據(jù)測量值，計算煙氣的排放總量和濃度，估算煙氣等污染源對大氣可能造成的危害。

其次，顆粒物監(jiān)測子系統(tǒng)主要是對煙塵等顆粒物進行準確的監(jiān)測。

再次，數(shù)據(jù)采集處理與通訊子系統(tǒng)是由計算機系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集器兩個部分組成，這個系統(tǒng)在正常運行的過程中，可以對參數(shù)進行實時采集，同時還可以根據(jù)各個污染源排放量和濃度值所對應的折算濃度、濕基以及干基等，生成污染源在不同時間的排放數(shù)量，此外，這個系統(tǒng)還可以及時補償丟失的數(shù)據(jù)，將其及時傳送到主機中。

最后，氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)相對于其他監(jiān)測系統(tǒng)而言，監(jiān)測對象的種類比較多，但是主要監(jiān)測的污染物是氮氧化物、二氧化硫等氣態(tài)污染源。

3 煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)應用現(xiàn)狀

3.1 國外煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀

國外的燃煤電站和化工廠等化工企業(yè)從五六十年代開始，就已經開始在煙囪上安置CEMS系統(tǒng)來完成污染物排放源的在線監(jiān)測任務。國外生產CEMS的廠家主要集中在英國、美國、德國和日本，使用的標準為美國的EPA標準，這一標準是美國環(huán)境保護署于1971年制定的，全稱為“新能源執(zhí)行標準”（New Source Performance Standard）。標準中規(guī)定了CEMS采樣點位置必須設置在煙囪1/3高度處，由于此高度煙道氣均勻性和穩(wěn)定性好，方便監(jiān)測到真實的、有代表性的數(shù)據(jù)，同時此處設有作業(yè)平臺，方便安裝和日常維護。由于EPA標準中要求采樣探頭必須安裝在煙囪上，這就導致下管路較長，因此美國大部分的煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）都是以稀釋采樣法為主，而日本和德國生產的煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）多為直接抽取法。在美國制定的和煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)有關的規(guī)章制度中，根據(jù)污染源的不同種類制定了針對性、科學的監(jiān)測計劃，并采取電子審核、現(xiàn)場屯核等措施，來達到提高煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測質量的目的。

3.2 國內煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀

通過調查研究，我國的能源結構中，煤炭的數(shù)量高達75%左右，而在煤炭中，含硫量也比較高，達到5%左右。在火電廠中，主要的燃料就是天然氣、石油、煤炭等通過燃燒可以產生電能的物質，是煙氣污染物的主要排放源頭之一。近幾年，環(huán)境問題凸顯，各地霧霾天氣出現(xiàn)頻率越來越高，工業(yè)的迅速發(fā)展對環(huán)境造成了嚴重影響，同時人們的日常生活和身體健康也遭受著威脅。這就要求火電技術必須不斷提高，政府不斷加強對各種污染物排放源的檢測和管理，火電廠才能更適應和諧社會的要求。

從70年代開始，我國首先在冶金系統(tǒng)方面引進國外煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，也是在這個時期，我國開始逐漸認識到傳統(tǒng)的污染物監(jiān)測方法已經不能滿足我國發(fā)展的需要，迫切需要一種比手工采樣更方便、更快捷的方法，來對煙氣中的污染物進行準確、科學的監(jiān)測。80年代后，我國電力行業(yè)也引進了煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS），如上海石洞口二廠、浙江北企、山東石橫等。1986年廣東從日本引進了首臺火電廠煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)。由于我國引進機組配置的煙氣測量平臺沒有設計專用電梯，且裝置在數(shù)十米高煙囪上的CEMS缺少日常維護，大部分CEMS運行狀況不佳，沒有達到應有的使用效果。據(jù)調查資料顯示：在調查的36家火電廠中，安裝全套的CEMS裝置的有23家，正常運營的僅有6家，占總投運數(shù)的26.1%，另有1/3間斷運行，1/3根本無法運行。

20世紀后期，我國也跟上時代發(fā)展的腳步，開始加大對煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究力度，嘗試生產煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)。與此同時，我國開始制定和頒布和煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)有關的規(guī)章制度、法律法規(guī)等，如《火電廠大氣污染物排放標準》《火電廠大氣污染物排放標準》等。在此背景下，國內涌現(xiàn)出上海發(fā)電設備成套設計研究院、中綠環(huán)保技術有限公司、南京國電環(huán)保設備有限公司等一批具有煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)研制和生產能力的機構、企業(yè)，投入了大量的人力、物力和財力，對煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)進行長期的研究和生產嘗試，不斷生產出全新的煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，并且獲得了自主知識產權，這在很大程度上推動了煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)在我國的生產和推廣應用。

到20世紀末時，以差分吸收光譜方法、紫外熒光法、吸收法以及電位電解法等可以有效測量煙氣中污染物的高科技儀器不斷被研發(fā)成功，并在一定程度上實現(xiàn)了儀器的產業(yè)化。目前，我國雖然在CEMS的使用細節(jié)上與歐美國家存在一定的差距，但是CEMS分析技術并不比發(fā)達國家落后。但是在使用煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)對煙氣中的有害物質進行檢測時，仍然還存在一些嚴重的問題，尤其是在人機交互界面方面，我國的技術仍然不夠完善，依賴國外進口儀器的情況比較嚴重。我國環(huán)保部門曾經在2008年頒布了《污染源自動監(jiān)控設施運行管理辦法》等法律文件，在這些文件中，極大的完善了煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)管理和運行方面的要求。2010年初，國內安裝的煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)已經達到上萬套，一線城市的政府部門正在大力號召企業(yè)應用煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，90%的國控重點污染源正式安裝了煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)。同時以上海市為例，我國開始在國內一線發(fā)達城市創(chuàng)辦煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)試點工程，以試點的過程和結果為基礎，上海市在2007年開始全面推進煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的推廣和應用。2009年初，我國為了更好的監(jiān)控火電廠等國控重點污染源的有害煙氣排放情況，嘗試在煙囪旁邊正式安裝煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，盡量避免有害物質從煙囪向大氣中排放。據(jù)不完全統(tǒng)計，到2014年年底，僅上海市，就已經正式安裝了500套左右的煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，其中，75%的煙氣在線監(jiān)測設備運行效果較好，日常數(shù)據(jù)的審核工作也在順利開展。

SMG100便攜式煙塵直讀分析儀應用場合：

SMG100便攜式煙塵直讀分析儀適用于鍋爐及電站燃燒系統(tǒng)煙氣中煙塵/粉塵顆粒物濃度的快速檢測 , 具有測量準確、響應快、精度高的特性

標配燃料類型：煤、煤塊、木材等類型燃燒場合

SMG100便攜式煙塵直讀分析儀產品性能：

鍋爐排放的尾氣質量濃度分析,可用于移動現(xiàn)場快速檢測  實時檢測尾氣顆粒物煙塵/粉塵質量濃度值  測量范圍0 – 150 mg/m3 ，可延伸0-300mg/m3  實時顯示真實的煙塵濃度, 包括/max.和測量時間段的平均值  開機后預熱時間不超過10分鐘, 自動進行空氣零點校準  測量時間自由設定，結束, 自動計算并顯示平均值 , 以此作為該取樣點的煙塵濃度  測量不受外界因素干擾（如震動 , 沖擊, 海拔 , 溫濕度等）  通過藍牙實現(xiàn)與益康煙氣分析儀的同步測量, 即同時測量煙氣和煙塵濃度  7″ 高清彩屏顯示 ,通過觸摸屏顯示  與PC/筆記本電腦通過USB和藍牙進行通信  帶有可加熱管線和取樣管,防止顆粒物采樣中的損失  攜帶方便、使用成本低 ，清洗及維修簡單方便 

 

SMG100便攜式煙塵直讀分析儀產品描述

SMG100是一款便攜式煙塵直讀分析儀 , 激光測量原理 , 可實時讀取煙塵/粉塵顆粒物的濃度。激光光源無損耗壽命長、穩(wěn)定性和精確度高。  SMG100由測量主機和取樣系統(tǒng)組成 , 儀器內置的雙光束測量系統(tǒng)分別集成在兩個單獨的測量腔室內，分別用于測算煙氣中精細粉塵和較大顆粒物粉塵的濃度。每次測量時間依據(jù)場合自由設定，測量結束后自動計算的平均值顯示在屏幕上。 

 

SMG100便攜式煙塵直讀分析儀測量原理：

光學法測量：采用激光散射測量技術。激光照射在顆粒物上會發(fā)生衍射、折射、反射，基于光散射理論著名的Mie理論算法。顆粒物濃度的測量是根據(jù)光散射原理,即顆粒物在一定強度的光照射下，向其周圍空間散射出與其濃度成一定比例關系的散射光。這種技術允許對顆粒物的質量濃度進行實時分析，通過與顆粒物質量濃度建立相關對應數(shù)據(jù)關系，即可通過測定光密度或散射光強度，測定煙塵質量濃度。  光散射法之所以獲得廣泛應用是因為相比其他測量方法具有如下顯著優(yōu)點: 適用性廣，除了測量固體顆粒( 粉末)外，還可以測量液體顆粒( 液滴) 、氣體顆粒( 氣泡) ，而不用知道顆粒的化學組成；粒徑測量范圍寬，從幾個納米( 10 – 3μm) 到約103μm，甚至更大; 測量準確、精度高、重復性能好，對單分散系高分子聚合物標準粒子的測量誤差和重復性偏差可以限制在1 %～2 %之內。 

SMG100便攜式煙塵直讀分析儀典型應用：

化工

金屬加工

工業(yè)爐

過濾器監(jiān)控

燃燒設備

生物技術/生物能源

研發(fā)