固定污染源排放过程（工况）的自动监控
固定污染源排放过程（工况）的自动监控
马立学1 高晓晶1 孙海林*2 王晶1 易江2
（1中国环境保护产业协会 北京 100037；2中国环境监测总站 北京 100012）
摘要 我国污染源排放监控的传统方法是治理设施的末端监控，实现包括治理设施运行在内的全过程监控，将有利于判断连续自动监测设备获得数据的可接受性和治理设施的状况，强化连续自动监测设备的管理、提高数据的有效率和治理设施处理污染物的效率。本文简要地介绍了污染源排放过程（工况）自动监控的发展与现状，监控的对象与监控系统的组成，初步试点的情况和实际运用的实例。建议进一步扩大试点工作范围，编制相关的技术标准，指导污染源排放过程（工况）监控工作，早日实现固定污染源排放过程（工况）的“全过程监控”。
关键词 固定污染源；排放过程；自动监控
中图分类号 TH7
Automatic Monitoring of Emission Process (Condition) from Stationary Pollution Source
Ma Lixue1,Gao Xiaojing1,Sun Hailin2,Wang Jing1,Yi Jiang2
（1China Environmental Protection Industry Association,Beijing 100037,China;2China National Environmental Monitoring Center,Beijing 100012,China）
Abstract The traditional methods of pollution emissions monitoring is the end of the treatment facilities monitoring. Implementation full process monitoring of including control facilities, will be conducive to the continuous automatic monitoring equipment to determine the acceptability of obtaining of the data and the status of control facilities, and strengthen continuous automatic monitoring and management equipment to improve efficiency of data and processing efficiency of pollutant treatment facilities. This article briefly describes the development and status of pollutant emissions and process (condition) automatic monitoring of the composition of the object and surveillance system to monitor the situation and initial pilot practical application instance. It is suggested to expand the scope of the pilot proposal, prepare relevant technical standards, guide pollution emission process (condition) monitoring, so “the whole process of monitoring” of emission process (condition) from stationary sources will be realize early.
Key words Stationary pollution source;Emission process;Automatic monitoring
自1996年我国要求在固定污染源净化设施后安装污染物排放连续监测系统（CEMS）[1]以来，国家投入了大量的人力和物力资源，在固定污染源（废气）上安装了万余套CEMS[2]，连续监测颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放。为监督性监测、排放总量监测、治理设施处理效率评估监测等，提供了大量的、连续的和系统的监测数据。但因存在对CEMS的认识、管理、质量保证和质量控制措施，以及人为的因素等问题，使得CEMS数据的有效率不高，可靠性低。为改变这样的状态，2011年，国务院发布了《国务院关于加强环境保护重点工作的意见》[3]，明确提出要全面提高环境监督管理的水平和进一步加强污染源自动监控的要求，实现固定污染源排放过程（工况）由“末端监控”向“全过程监控”的转变。
1 发展与现状
经过近几年的努力，我国正逐步建设固定污染源排放过程（工况）自动监控系统（简称：自动监控系统）。目前，已对全国二万多家国家重点监控企业的固定污染源排放的主要污染物实现了自动监控。从而加强了对国控重点污染源减排污染物的监管，强化了自动监控系统的建设，提高了自动监控系统获取数据的准确性和可信度，扩大了自动监测数据的应用范围。通过使用自动监控系统，正在逐渐地实现固定污染源排放过程（工况）从“末端监控”向“全过程监控”的转变。
污染源排放过程（工况）自动监控系统的形成历经了三个阶段：
萌芽阶段：2008-2009年，国家环办发布[2009]8号文《关于加强燃煤脱硫设施二氧化硫减排核算工作的通知》提出了“污染源排放过程（工况）监控系统”的概念，成为自动监控系统形成的萌芽阶段。
试验阶段：2010-2011年，在湖南、江苏、山西、内蒙、杭州、山东等省份的部分地市的固定污染源，安装我国生产的自动监控系统开展了“全过程监控”的尝试工作。
试点与形成阶段：2012年，环境保护部为了更好的规范和推动自动监控系统的建设，国家财政投入资金四千万元在25个省、249个企业开展了自动监控系统建设的试点工作。
经过以上阶段，取得了在“全过程监控”固定污染源排放过程（工况）监控的一定的经验，加强了环保部门对排污企业的监察力度，明显的提升了环境监察工作的水平，并逐渐形成和规范了自动监控系统的产品市场。
2 组成、功能与监控参数
自动监控系统由现场端监控系统和中心端监控平台两部分组成。必须具备以下基本的功
能。
现场端监控系统，要能在线获取污染治理设施运行状态实时的、关键参数的数据并储存和传输数据；通过污染源过程监控软件，实现工艺监控、数据审核、异常报警和趋势预警；通过在线监测数据的相关性模型分析预测污染物的排放量，并进行污染治理设施运行状态的统计分析。
中心端监控平台，要能接受多个现场端监控系统的信息，实现对多个现场端监控系统的数据的汇总、报警管理、相关模型分析等；并可根据环保工作的实际需要，针对排污收费、总量核定、排污权交易及其它业务进行扩展。
火电厂污染源排放过程（工况）监控系统示意图见图1。
图1 火电厂污染源排放过程（工况）监控系统示意图
Fig.1 Sources discharge process (condition) monitoring system diagram
图1中虚线表示采用任一种治理废气的技术；生产装置和治理设施的运行参数数据可用方式（1）直接获取或方式（2）间接获取；示意图仅表示单个生产装置和治理设施运行参数数据的采集、污染物监测、数据传输、及与中心端监控平台的连接和部分功能。SCR表示选择性催化还原；SNCR表示选择性非催化还原。
自动监控系统，通过对企业的生产装置、污染治理设施的运行进行实时、连续的跟踪监测，在不影响相关装置和设施正常运行的前提下，采集企业的生产装置、污染治理设施的关键参数，包括工艺参数（如：负载、发电量、燃料量、产品产量、温度、流量、物位、压力等）和电气参数（如：电流、电压等），结合企业的生产工艺和末端（排污）监测数据，全面监控企业的生产装置和治理设施的运行、污染物治理效果和污染物的排放量，实时地判断排污监测数据的真实性和准确性，为在排污收费、总量核定、排污权交易及其它关联部门应用排污在线数据提供保障。
3 监控试点
以山西省环境保护厅建立的重点污染源自动监控系统为例[4]，说明和了解目前国内自动监控系统的组成、应用和试点工作的成果。
3.1 概况
3.1.1 简介
自动监控系统的启动和运行时间：2007年启动，2009年正式运行；监控对象：省重点排污企业；监控频率：24h实时监控；报警门限：超标排放；数据传输方式：无线传输和有线传输。
3.1.2 总体架构
自动监控系统的总体架构如图1所示。其设置地点、组成和作用如下。
现场端监控系统设置在固定源的现场。由废气自动监测设备、数据采集仪、环保治理设施监控设备、生产控制设备、视频监控设备组成现场端监控系统。实现废气监测、环保治理设施监测和报警、警告及断电自动控制等。
中心端监控平台设置在省级环保行政主管部门环境监控中心。集成废气自动监控系统、环保治理设施运行工况实时监控系统、报警及分级自动控制系统以及省市二级监控管理应用软件等管理系统于一体。汇总、处理、判断来自现场端监控系统传输的数据。
3.2 现场端监控系统的组成
现场端监控系统由以下5个子系统组成。
3.2.1 污染物CEMS和废气参数监测系统
监测污染物：颗粒物，气态污染物（SO2、NOx）。监测废气参数：温度、压力、流速、含氧量、含湿量。计算：烟气流量、折算浓度、排放总量。
3.2.2 环保治理设施运行工况监控系统
监控电气参数：增压风机电流，浆液循环泵电流，浆液泵电流，旁路挡板开度，氧化风机电流，脱硫塔喷水泵电流，引风机电流，脱硫输送机电流等；氨喷射系统电流，氨泵风机电流，稀释风机或一次风机电流（SCR）；电除尘二次电流；布袋除尘器进出口压差等。
监控工艺参数：脱硫吸收塔洗涤液pH；脱硝逃逸氨浓度。
3.2.3 报警、警告和分级断电系统
报警：监控污染物排放浓度、排放量和治理设施的运行状况。在排污超标超量和/或治理设施未启动或故障（监控参数值小于额定参数值的10%）时，报警系统发出报警。
警告和切断电源：24h排污连续超标超量，远程切断排污单位的办公用电并发出警告。排污超标超量警告无效或排污连续超标超量48h以上，远程切断生产进料、备料供电系统电源。
3.2.4 废气排放口视频监控系统
监控对象：企业废气排放口，通过观测分析点源的有组织排放情况。
功能：数字化图像记录、储存和备份；回放历史图像；方便地在提供的电子地图上定义监控点等。
3.2.5 数据采集传输系统
实现对企业的生产装置、污染治理设施监控参数和排污数据的信息化管理，远程实时数据采集、处理、数据传输、储存、查询。现场端监控系统每30s上传污染物CEMS和废气参数监测系统获取的实时数据一次，每10min传输分钟均值，小时均值在下一个小时第一分钟上传。中心端监控平台除接受现场端监控系统传输的数据外，也可向现场端监控系统发送命令提取历史数据。
3.3 中心端监控平台软件系统功能
3.3.1 核心功能
数据管理、查询、决策支持系统。
3.3.2 一般功能
污染源排污分析、总量核算、综合查询、地理信息系统表述、排污收费执法参考、数据导出等。
3.4 实际运用
3.4.1 监控范围
监控600余家省控重点排污企业（含废水）。
3.4.2 监控实例
2010年3月，自动监控系统监测到6家排污企业排放严重超标并记录了排污浓度和超标时段，远程对企业实施了断电警示，并按国家环境保护政策及时对其进行了处罚。企业排污超标的监控结果见表1。
表1 企业排污超标的监控结果
Tab.1 Monitoring results of enterprises discharge pollutants exceed the emission limits
4 结语
建立重点污染源排放过程（工况）自动监控系统有利于实现从传统的“末端监控”向“全过程监控”的转变。自动监控系统的建立强化了污染物监测和固定源过程（工况）监控手段；加大了超标排放污染物的执法力度；提高了污染治理的环境管理水平；进一步发挥了环保治理设施的作用；遏制了超标超量违法排污的行为；降低了潜在的发生重大污染事故的风险；支持了排污收费、总量控制、排污权交易政策的实施。但是，利用过程（工况）监控参数建立与CEMS监测污染物数据的数学模型[5][6]，通过数学模型由过程（工况）监控参数预测污染物的排放的工作还处于摸索和起步阶段，有待于加强这方面的工作；目前仍需要进一步总结试点的经验和梳理存在的问题，扩大试点范围，编制相关的技术标准，指导污染源排放过程（工况）监控工作，早日实现固定污染源排放过程（工况）的“全过程监控”。
参考文献
[1] 国家环保局.火电厂大气污染物排放标准[S].北京：中国环境出版社，1996
[2] 易江，梁永，李红杰主编.固定源排放废气连续自动监测（第二版）[M].北京：中国标准出版社，2010
[3] 国务院办公厅.国务院关于加强环境保护重点工作的意见.国发[2011]35号.http://www.gov.cn/zwgk/20...4306.htm2011-10-20
[4] 李振，杜斌，彭林等.山西省污染源自动监控系统的设计与实现[J].中国环境监测，2012，28（3）：130-135
[5] Performance Specifications 16—Specifications and Test Procedures for Predictive Emission Monitoring Systems in Stationary Sources. U.S. EPA,40 CFR Part 60—Appendix B[S].
[6] Performance Specifications 17—Specifications and Test Procedures for Continuous Parameter Monitoring Systems at Stationary Sources. U.S. EPA,40 CFR Part 60—Appendix B[S].
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