劉志敏

（臨汾市生態(tài)環(huán)境局鄉(xiāng)寧分局，山西 臨汾 041000）

1 污染源CEMS 的定義和組成

CEMS 是英文Continuous Emission Monitoring System 的縮寫，是指對大氣污染源排放的氣態(tài)污染物和顆粒物進(jìn)行濃度和排放量連續(xù)監(jiān)測并將信息實(shí)時傳輸?shù)街鞴懿块T的設(shè)備，稱為“煙氣自動監(jiān)控系統(tǒng)”，也叫“煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)”或“煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)”。

CEMS 分別由氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)、顆粒物監(jiān)測子系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理與通訊子系統(tǒng)組成。氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)主要用于監(jiān)測氣態(tài)污染物SO2、NOx、CO、HCl、NH3、HF 等的濃度和排放總量；顆粒物監(jiān)測子系統(tǒng)主要用來監(jiān)測煙塵的濃度和排放總量；煙氣參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)主要用來測量煙氣流速、溫度、壓力、含氧量、濕度等，用于排放總量的計(jì)算和相關(guān)濃度的參氧折算；數(shù)據(jù)采集處理與通訊子系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成，實(shí)時采集各項(xiàng)參數(shù)生成各濃度值對應(yīng)的干基、濕基及折算濃度，自動生成小時、日、月、年排放量，按相關(guān)規(guī)范規(guī)則完成缺失數(shù)據(jù)的補(bǔ)遺并實(shí)時傳輸?shù)街鞴懿块T的監(jiān)控平臺；煙塵測試由最初的跨煙道不透明度測塵儀發(fā)展到現(xiàn)在的原位后散射光煙塵儀、原位前散射煙塵儀、抽取式前散射煙塵儀、原位電荷法煙塵儀等設(shè)備。

2 污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)的歷史和應(yīng)用

2.1 山西省的污染源在線監(jiān)測CEMS系統(tǒng)的發(fā)展過程

1）初期階段（2000 年以前）：這個階段，山西省的工業(yè)企業(yè)很少建設(shè)污染源在線監(jiān)測CEMS 設(shè)備，監(jiān)測廢氣排放主要依靠手工抽樣分析方法，存在的問題是廢氣排放監(jiān)測的時效性差，也無法實(shí)時連續(xù)監(jiān)測；

2）啟動階段（2000—2005 年）：隨著環(huán)保要求的提高，我省開始實(shí)施對重點(diǎn)污染源在線監(jiān)測設(shè)備安裝建設(shè)，鼓勵企業(yè)安裝使用。這個階段由于技術(shù)限制和成本問題，設(shè)備的普及率還比較低，只有一些大型企業(yè)主動安裝了CEMS 設(shè)備；

3）發(fā)展階段（2005—2015 年）：隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和環(huán)境管理要求的逐步提高，山西省的CEMS 設(shè)備開始逐步普及。重點(diǎn)排污單位自動監(jiān)控設(shè)施的安裝聯(lián)網(wǎng)基本實(shí)現(xiàn)全覆蓋；

4）成熟階段（2015 年以來）：當(dāng)前全省的CEMS設(shè)備應(yīng)用已經(jīng)較為進(jìn)步成熟，設(shè)備性能、技術(shù)水平、管理應(yīng)用等方面都有了較大提高。目前使用的在線監(jiān)測CEMS 以冷干法、熱濕法、稀釋法為主，顆粒物也采樣抽取式激光前散射法，實(shí)現(xiàn)了更精確和全方位的污染源排放監(jiān)測。為改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供了重要的技術(shù)支撐。

2.2 污染源在線監(jiān)測CEMS 運(yùn)行維護(hù)

山西省2008 年以前，污染源在線CEMS 多數(shù)以委托銷售CEMS 的廠家進(jìn)行運(yùn)維，2012 年前后污染源自動監(jiān)控運(yùn)維要求機(jī)構(gòu)取得運(yùn)維資質(zhì)，對違法違規(guī)運(yùn)維的運(yùn)維單位采取取消運(yùn)維資質(zhì)的處理辦法。后來在鼓勵第三方運(yùn)維的背景下，一些起步早且長期從事在線監(jiān)測設(shè)備的專業(yè)人員開始了在線監(jiān)測設(shè)備銷售、備品備件供應(yīng)和售后運(yùn)維服務(wù)。2015 年以后在線監(jiān)測運(yùn)維單位取消資質(zhì)限制，運(yùn)維人員只需要有培訓(xùn)合格的上崗證即可，加上環(huán)境保護(hù)超低排放和深度治理實(shí)施，CEMS 安裝建設(shè)聯(lián)網(wǎng)和運(yùn)行維護(hù)的規(guī)模都在增多，同期由地方財(cái)政出資的第三方運(yùn)維模式逐步退出，排污單位開始委托第三方運(yùn)維全面鋪開，當(dāng)中也出現(xiàn)了運(yùn)維單位和人員的運(yùn)維質(zhì)量和水平良莠不齊、魚龍混雜。當(dāng)前由于是排污單位對自動監(jiān)測數(shù)據(jù)負(fù)責(zé)的原則和運(yùn)行準(zhǔn)入門檻的過低，加上運(yùn)維單位總體相對過多、小公司“劣幣驅(qū)逐良幣”以及激烈的市場競爭，使得在線監(jiān)測設(shè)備的銷售和運(yùn)維服務(wù)都受沖擊，一定程度上造成了后期的諸多運(yùn)行不規(guī)范問題。細(xì)觀近期內(nèi)的現(xiàn)場執(zhí)法檢查在線監(jiān)測設(shè)備不正常運(yùn)行、運(yùn)維管理不規(guī)范以及數(shù)據(jù)弄虛作假的情況紛紛被媒體和自媒體通報(bào)曝光，涉事單位運(yùn)維人員和負(fù)責(zé)人被刑拘種種行為，在持續(xù)高壓對在線監(jiān)測數(shù)據(jù)弄虛作假行為的嚴(yán)厲打擊下，各級監(jiān)管部門、排污單位及在線監(jiān)測運(yùn)維第三方相關(guān)從業(yè)人員都應(yīng)該各自立足崗位重新思考，怎樣才能真正守法盡職、科學(xué)規(guī)范地做好污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)工作。

3 CEMS 在應(yīng)用中存在的一些問題

在長期從事污染源自動監(jiān)控的相關(guān)工作中，也發(fā)現(xiàn)了一些問題值得思考，如問題一：抽取式顆粒物測量煙氣流速與流速CEMS 數(shù)據(jù)相差較大，以及流速低于5 m/s 時如何進(jìn)行等速采樣？分析：抽取式顆粒物濃度測量設(shè)備一般采用差壓法進(jìn)行煙氣流速測量，同時采樣流量多數(shù)采用差壓式進(jìn)行測量，部分采用熱式方法進(jìn)行測量，多數(shù)抽取式顆粒物設(shè)備無煙氣流速及采樣流速校準(zhǔn)功能，或者相關(guān)校準(zhǔn)功能需要設(shè)備廠家高級權(quán)限進(jìn)行操作，長時間運(yùn)行抽取式顆粒物自身配置的差壓式流速裝置因未進(jìn)行校準(zhǔn)或維護(hù)準(zhǔn)確性難以得到保證；而流速CEMS 日常運(yùn)行過程中需要定期進(jìn)行檢查、反吹和校準(zhǔn)，以及比對校驗(yàn)，測量數(shù)據(jù)質(zhì)量相對受控，當(dāng)抽取式顆粒物流速與流速CEMS 數(shù)據(jù)誤差較大時，排除流場及設(shè)備故障因素外，流速CEMS 的數(shù)據(jù)相較于抽取式顆粒物測量流速數(shù)據(jù)受控，多數(shù)管理部門要求等速跟蹤采用流速CEMS 數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，在采用流速CEMS 數(shù)據(jù)進(jìn)行等速采樣時，需要將流速或差壓信號引入抽取式顆粒物設(shè)備，引入信號時應(yīng)對信號單位進(jìn)行確定，引入差壓時需要抽取式顆粒物設(shè)備對差壓進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式應(yīng)與流速CEMS 一致，接入流速信號時應(yīng)確認(rèn)量程的一致性。

還有在一些場合煙氣流速長時間低于5 m/s(如焦化企業(yè)的焦?fàn)t煙囪排放口），采用差壓式進(jìn)行流速測量時，流速測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性值得考慮。同時對低于5 m/s 的工況，流速測量引入的誤差增加，采用等速跟蹤采樣時，采樣流量不易控制且誤差較大，低流速下是否應(yīng)該采用等速跟蹤成為現(xiàn)場執(zhí)法檢查的焦點(diǎn)問題。當(dāng)前對于抽取式顆粒物測量設(shè)備的技術(shù)規(guī)范尚未發(fā)布，現(xiàn)有技術(shù)規(guī)范中對抽取式顆粒物測量裝置的要求也只一句吸引跟蹤誤差，對跟蹤誤差適用的范圍和條件，技術(shù)規(guī)范中未做任何說明，造成了一些現(xiàn)場檢查時要求低流速下也應(yīng)滿足誤差要求的問題。HJ75中對手工采樣顆粒物時采樣方式及流速的關(guān)系進(jìn)行了表述，即5 m/s 以上采用等速跟蹤采樣，2.5～5 m/s采用平均流速進(jìn)行等流量采樣，2.5 m/s 以下時采用2.5 m/s 的流速進(jìn)行恒流量采樣。抽取式顆粒物設(shè)備應(yīng)參照以上采樣方式進(jìn)行采樣模式設(shè)置。而對于低流速下抽取式顆粒物流速跟蹤較差或較好的情況，設(shè)備生產(chǎn)單位應(yīng)明確其控制采樣方法及原理，即低流速下采用那個流速為參考進(jìn)行的采樣，低流速下跟蹤較高的情況下，采樣是否有代表性。

問題二：燒結(jié)煙氣采用紫外方法測量二氧化硫分析儀及全程質(zhì)控均滿足要求，而在脫硫設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定情況下，二氧化硫數(shù)據(jù)波動較大？分析：燒結(jié)煙氣受燒結(jié)機(jī)及燒結(jié)原料的影響，煙氣中CO 濃度相對較高，一般情況下CO 質(zhì)量濃度在3 000～20 000 mg/m3不等，CO 濃度受生產(chǎn)工藝及控制（煙氣再循環(huán)）因素影響，伴隨著CO 的產(chǎn)生煙氣中有機(jī)物的種類和濃度也有所變化，部分有機(jī)氣體在紫外光譜上具有明顯的吸收特征，紫外分析儀測量SO2的吸收峰與有機(jī)氣體的吸收峰接近或重疊時，采用常規(guī)算法進(jìn)行計(jì)算的SO2濃度是受到有機(jī)氣體干擾后的結(jié)果，應(yīng)對干擾氣體的影響予以屏蔽或消除后才對SO2進(jìn)行計(jì)算，分析儀中往往采用軟件算法方式進(jìn)行消除或屏蔽，一些分析儀未進(jìn)行相關(guān)干擾補(bǔ)償修正的，就出現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大波動的情況。現(xiàn)場分析儀是否存在干擾可以通過查看分析儀內(nèi)的譜圖進(jìn)行初步分析和判斷，但是多數(shù)分析儀廠家對譜圖的展示不予以公開或不如實(shí)公開，如圖譜顯示只有形狀，未注明波長和幅值，不便于使用者在出現(xiàn)異常情況時進(jìn)行分析和判斷，紫外分析儀在含有有機(jī)氣體場合使用時，容易受到有機(jī)物的干擾，因此建議今后該類企業(yè)用戶在購買分析儀時應(yīng)注意，對含有機(jī)物成分和濃度不明的場合，應(yīng)采購設(shè)備具備譜圖波長展示功能，便于數(shù)據(jù)異常時進(jìn)行分析和判斷。

問題三:由于脫硝CEMS 的工作環(huán)境工況較為惡劣，可能造成采樣系統(tǒng)堵塞，出現(xiàn)分析儀無流量而失靈，監(jiān)測分析數(shù)據(jù)無效。分析存在的主要共性問題有：取樣管路或探頭堵死；預(yù)處理系統(tǒng)內(nèi)部過濾器堵塞；預(yù)處理系統(tǒng)中冷凝器結(jié)冰，除濕效果差；預(yù)處理系統(tǒng)中蠕動泵故障，冷凝器不能正常工作，除濕效果差。預(yù)處理系統(tǒng)中的抽氣泵長時間帶水運(yùn)行，煙氣抽取不出。解決該問題的途徑只能是盡可能優(yōu)化和改進(jìn)脫硝工況以及加強(qiáng)運(yùn)維頻次并提高運(yùn)維質(zhì)量。

問題四：煙氣在線監(jiān)測設(shè)備品牌數(shù)量多，但是掌握核心技術(shù)和擁有自主技術(shù)的品牌較少，部分在線監(jiān)測設(shè)備存在仿制、抄襲、組裝現(xiàn)象。分析十年前通過中國環(huán)境監(jiān)測總站適用性檢測的在線監(jiān)測設(shè)備品牌不足30 家，檢測項(xiàng)目主要涉及煙氣和廢水常規(guī)參數(shù)（COD、氨氮）；2022 年中國環(huán)境監(jiān)測總站公布通過適用性檢測的在線監(jiān)測設(shè)備品牌已達(dá)100 余家，檢測項(xiàng)目多達(dá)十余個，其中還有一部分為同一設(shè)備更換標(biāo)簽型號后的重復(fù)性認(rèn)證，這些設(shè)備品牌一般只具備集成能力，不具備分析儀器或核心器件的研發(fā)生產(chǎn)能力，品牌的核心競爭力不強(qiáng)優(yōu)勢不明顯。

4 對在線監(jiān)測CEMS 日常運(yùn)行維護(hù)的建議

4.1 規(guī)范運(yùn)維制度

研究出臺關(guān)于細(xì)化污染源自動監(jiān)控運(yùn)維管理的相關(guān)規(guī)定并進(jìn)行國家層面的權(quán)威解讀。規(guī)范執(zhí)法監(jiān)測的法律法規(guī)，提高在線監(jiān)測運(yùn)維人員的技術(shù)水平，統(tǒng)一管理部門、排污單位、運(yùn)維機(jī)構(gòu)的解讀共識標(biāo)準(zhǔn)；解決環(huán)境管理部門忙管理、排污單位忙生產(chǎn)、現(xiàn)場運(yùn)維忙巡檢的表面問題。統(tǒng)一對國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和地方規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)知，加強(qiáng)對運(yùn)維管理的技術(shù)交流和學(xué)習(xí)提高，切實(shí)解決現(xiàn)存的技術(shù)難題和瓶頸，促進(jìn)污染源自動監(jiān)控秩序規(guī)范。

4.2 強(qiáng)化權(quán)威解讀

盡管新的《固定污染源煙氣（SO2、NOx、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ 75—2017）和《固定污染源煙氣（SO2、NOx、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》（HJ 76—2017）技術(shù)規(guī)范修訂發(fā)布已經(jīng)好幾年了，但大家對理解和解讀或多或少普遍有出入，例如我們在平時技術(shù)交流和進(jìn)行現(xiàn)場核查時，關(guān)于對CEMS 進(jìn)行全程通標(biāo)氣，200 s 內(nèi)達(dá)到示值誤差、零點(diǎn)漂移或者量程漂移等情況就有不同的理解。標(biāo)準(zhǔn)里要求系統(tǒng)響應(yīng)時間200 s 內(nèi)；然后查系統(tǒng)響應(yīng)時間的定義是：系統(tǒng)響應(yīng)時間指從CEMS 系統(tǒng)采樣探頭通入標(biāo)準(zhǔn)氣體的時刻起，到分析儀示值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)稱值90%的時刻止，中間的時間間隔，包括管線傳輸時間和儀表響應(yīng)時間。多數(shù)情況下有的設(shè)備在系統(tǒng)響應(yīng)時間220 s 內(nèi)能達(dá)到90%，但是在200 s 內(nèi)不能滿足示值誤差范圍要求，大家的理解就很多；還有就是由于當(dāng)前多數(shù)企業(yè)都進(jìn)行了超低排放改造，污染物排放濃度較低，以及地方也制定了嚴(yán)于正常排放標(biāo)準(zhǔn)的地方管理類排放標(biāo)準(zhǔn)，在線設(shè)備均使用了雙量程模式測量，有時侯高、低量程的全部測量準(zhǔn)確性和連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行不好保障，這給運(yùn)維巡檢工作又帶來了一定的困難。

4.3 提高從業(yè)人員的素質(zhì)

首先運(yùn)維人員必須具備響應(yīng)的專業(yè)知識，應(yīng)該有實(shí)際現(xiàn)場操作和實(shí)習(xí)經(jīng)歷，了解規(guī)范要求掌握日常運(yùn)維的內(nèi)容。當(dāng)前雖然多數(shù)運(yùn)維人員參加了相應(yīng)培訓(xùn)，但仍有相當(dāng)多的人對設(shè)備和運(yùn)維知識掌握不足，對設(shè)備原理更是了解不夠，也不能算合格的運(yùn)維人員；還有大部分運(yùn)維單位沒有配備督查人員和質(zhì)量保證人員，自我監(jiān)督和運(yùn)維質(zhì)量根本無從保證。還是應(yīng)該通過常態(tài)化培訓(xùn)、崗位培訓(xùn)、安全培訓(xùn)、經(jīng)驗(yàn)分享和實(shí)際操作鍛煉等方面多提高從業(yè)人員的素質(zhì)水平，使其更好地適應(yīng)在線監(jiān)測CEMS 設(shè)備的運(yùn)維工作提高從業(yè)人員的素質(zhì)水平。

4.4 加大懲戒實(shí)施末位淘汰

目前全省的第三方運(yùn)維商有80 多家，僅臨汾市就有大大小小20 余家，各運(yùn)維機(jī)構(gòu)有裝備水平運(yùn)營技術(shù)優(yōu)秀的也有較差的，工作服務(wù)能力參差不齊，自我監(jiān)督提升能力不足。加上當(dāng)前市場競爭激烈，企業(yè)又是運(yùn)維機(jī)構(gòu)的衣食父母，雙方達(dá)不成協(xié)議，運(yùn)維單位就沒有飯吃，種種情形之下運(yùn)維工作的質(zhì)量就可看一斑了。因此管理部門還是要研究建立切實(shí)可行的制度和體制機(jī)制，一方面保障自動監(jiān)測設(shè)備的正常運(yùn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，另一方面保障運(yùn)維單位的正當(dāng)利益良性運(yùn)行，同時收嚴(yán)加大違法違規(guī)行為的懲處，嚴(yán)格落實(shí)蓄意配合弄虛作假退出及末位淘汰機(jī)制，并多部門實(shí)施聯(lián)合懲戒，凈化污染源自動監(jiān)控設(shè)施運(yùn)維環(huán)境，從源頭上保障自動監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的真實(shí)準(zhǔn)確，合力共建美麗中國。

5 結(jié)語

污染源在線監(jiān)測為生態(tài)環(huán)境管理提供重要的數(shù)據(jù)分析，是生態(tài)環(huán)境執(zhí)法重要的技術(shù)支撐體系。當(dāng)前我們應(yīng)在污染源在線監(jiān)測已取得長足發(fā)展的基礎(chǔ)上，持續(xù)增強(qiáng)各崗位人員素質(zhì)，規(guī)范落實(shí)技術(shù)規(guī)范和操作流程要求，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量，以期更好服務(wù)于生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善。