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连续排放监测系统(摘要)——引自《现代科学仪器》2000第1期
易 江
（中国环境监测总站 北京 100029）
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我国能源的70%来源于燃煤，燃煤释放的颗粒物、二氧化硫构成了污染大气环境的首要污染物，“95”期间到今后较长的时期内，该两项污染物是我国实施总量控制重点。为了改善大气环境质量，为环境管理、环境监测、污染物治理、引进和消化国外先进的监测仪器和先进监测技术提供技术支持，“烟尘、烟气SO2排放总量监测技术研究”作为“95”期间国家重点科技项目（攻关）科研课题业已完成。完成该项课题的标志不仅仅在于通过专家鉴定，而是要让成果服务于社会，产生环境效益、经济效益和社会效益。基于此，本人将收集的有关连续排放监测系统的进展、设计、性能检验、选购、日常维护保养、质量保证、课题取得的成果等资料汇集成文与读者共勉。以期为共同的环境保护事业做出努力。
引 言
70年代初期人们认识到，需要比手工采样更方便、快捷的方法来测定烟气中的污染物。常规的方法是将采样头插入烟道，抽取样品，然后在实验室对样品进行分析，尽管手工采样方法是经典的方法，但是它消耗时间长，不能提供长期的、连续的、系统的测试数据。手工方法测试时，对排放源的运行状况有一定的要求，但这种运动状况并不具有代表性。显然，要准确测定污染物的排放，必须应用连续排放监测系统。
1． 连续排放监测简要发展过程
连续排放监测技术早期的焦点问题是作为核心部件的分析仪到底能否用于源排放监测。然而，一经使用发现，将气体输送到分析仪过程中出现的问题是造成监测结果不准的根源。通过仪器的自诊系统及采用多种手段去寻找这些问题，终于查明原因，主要是腐蚀性烟道气对材料的侵蚀，温度和压力对气体输送的影响。为使仪器能够在更恶劣的环境条件下正常运行，重新设计了仪器。
连续排放监测系统是由三个子系统构成的：采样界面、气体分析仪和数据采集控制系统。采样界面子系统是指分析仪前面的部分，该界面要根据监测系统的测量原理来进行设计。一般而言，连续排放监测系统可分成三类：抽取式监测系统、现场监测系统和遥测系统。
2． 抽取式监测系统
直接抽气监测系统在测量前所面临的问题是：必须除去烟气中的颗粒物，一般采取三级过滤：保证烟气进入分析仪前，烟气中的水分不在管路中冷凝，快速除去烟气中的水分；把烟气的温度冷却到5～40℃范围内。这就要用阀、泵、冷却装置、加热管，以及输送和调节气体所需的许多部件。对这些部件必须经常进行维护、保养、排除故障，定期更换探头的过滤器，防止管路漏气等等。在早期，这些问题的出现曾使用户感到气馁。时至今日这些问题得到较好的解决，直接抽气监测系统在日本和我国都在使用。
抽气稀释监测系统，同样要过滤烟气中的颗粒物，由于通常采取1：100的大比例稀释，抽烟气量少，探头过滤器的使用时间大大延长；烟气经稀释后温度达到仪器正常运行允许的范围，而无须冷却。该系统的优点是能长距离的输送气体，实现远距离监测，维护、保养工作量小，同时可将气体送入环境大气监测仪中测量。
3． 现场监测系统
尽管抽气法应用量大、面广，但抽气系统仍存在某些固有的缺点，例如较长的输送管道，管道老化引起的漏气，加热丝融断，烟气中水气结露，稀释比发生较大的变化，标定仪器耗费大量的标准气体、日常的维护保养等。促使人们产生不经抽气而直接在烟道或管道内测定烟气中污染含量的想法。经过多年的努力终于付诸实现，设计、生产了第二代固定污染源连续排放监测系统，即现场监测系统。该系统主要由直接在烟道或管道中测量的传感器或发射一束光穿过烟道进行测量。现场监测系统的出现，使系统的结构变得更为简单、紧凑，不需用标准气体去标定仪器。但烟气对传感器的污染，在高湿、高温条件下传感器的稳定性，烟气中非测定组分的干扰以及系统对仪器安装和使用条件的限定等等问题是需要认真对待和克服的。
现场监测系统不仅仅用于烟气的监测，同样用于颗粒物的测定。测定烟气不透明度的浊度仪，有单光程和双光程，既有用可见光又有用激光作光源的“线”监测系统。测定颗粒物后向散射光强的测量系统，采用近红外发光二极管或激光光源的“点”监测系统。还有直接测量颗粒物质量浓度的β吸收“点”监测系统。
4． 遥感监测系统
遥感技术在自然灾害预报、气象、农业、勘探、生态环境监测等领域得到了广泛应用。在美国遥感技术也应用于源排放监测，产生了第三代源监测系统。由于如何在烟羽中确定测量“路径”的长度还存在问题，获得烟气中污染物浓度数据的准确度、精密度均比抽取测试技术和现场测试技术获得的结果差。加之既无标准又无操作规范，因而源排放遥感监测系统发展缓慢。
5． 连续排放监测系统采用的分析技术
抽取和现场连续排放监测系统分析技术中采用许多化学的、物理的方法。但它并不是简单的化学方法，而是先进的光电技术，例如气体滤光相关光谱技术，付里叶转换红外光谱技术等等。
6． 数据采集系统
数据采集系统是连续排放监测系统重要的组成部分。该系统随着计算机工业的发展而发展。70年代，使用的是图谱记录仪，对于连续的监测数据，查看极为不便，即冗长又耗时。由于微处理器和PC机的迅速发展，数据采集系统也得到迅速发展，大量数据的贮存，自动生成和打印各种图表，满足了监测和管理的需要。
数据采集系统经常使用的功能有：（1）控制系统的自动操作，例如每天的校准；（2）处理数据、自诊、报警；（3）数据传输。网络技术的发展，实现了源排放污染物监测系统的集中控制，极大的方便了对系统的监控。
7． 质量保证
连续排放监测系统在监控污染物的排放过程中，不是一劳永逸的，需要进行日常的维护保养、检查和更换部件。质量保证工作涉及到每天、每周和定期地检查。预防性的维修保养是确保系统连续正常运行的关键。今天凡是严格执行质量保证措施的系统，获得有效数据率优于95%。
8． 应用
在美国，最初要求在净化装置后安装连续排放监测系统，监控净化装置除去污染物的效果。今天系统的应用得以扩大，用于测量排放源排放污染物符合排放标准的程度，以及答复公众对烟道排放污染物的质询。
连续排放监测系统的正确应用满足了管理的需要，对工业生产也是有益的，它能够用于指导生产，改善生产效率和降低控制装置的运行费用，控制和调节副产品的质量。此外，还可以用于收集设计资料和确定维护的需要。监测数据对工厂的综合管理，污染物的排放提供了基础资料。监测数据的应用会越来越广，无论是用于排污收费，总量控制，制定酸雨控制计划，还是在“污染物允许排放量”范围内进行“污染物排放量”贸易，改善环境质量等等，都日益与监测数据有关。
9． 结束语
连续排放监测系统监测技术不是一成不变的，除新的固定污染源需要安装外，老污染源经过技术改造后也需要安装，对系统需求不断地增加和环境保护工作的深入发展，要求提高系统运行的有效性，增强系统贮存和保护数据的能力，促使设计和生产性能完善、更可靠的系统。连续排放监测系统的使用已近30年，质量有了显著提高，采样技术，分析仪和数据处理系统有了明显的改进，从整体上满足了监测工作的需要。与此同时，由于实施了连续排放监测系统的质量保证计划和适合于监测系统的管理计划，使系统运行高效可靠。在今天，特别需要高效地可靠运行，数据的有效率低、不准确的或错误的数据可能使工厂招致管理上的罚款和经济上的损失。
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