工业 1.0 到 4.0 如何影响颗粒物排放和监测

在过去的40年中，ENVEA一直处于环境监测和过程控制的前沿。并且随着工业物联网（工业4.0）的出现，ENVEA利用这个新工业时代的潜力再次提供创新解决方案。

在9月11日至12日在伯明翰NEC举行的清洁空气技术博览会上，ENVEA将展示其一系列颗粒物排放仪器及其在数据采集，存储和分析方面的先进技术，这些技术将把工业颗粒和流量监测与新的智能技术相结合。

在这一系列的文章中，我们将探讨工业化与颗粒物之间的关系，以及四个工业时代中颗粒物减排、监测和监管的兴起。

在第一篇文章中，我们将研究与颗粒物相关的工业1.0以及这个时代的进步如何影响现代发电和制造。

工业1.0

工业1.0(1760-1840) 被认为是第一次工业革命，制造业向蒸汽和水动力机械过渡，改变了农业、纺织和采矿等行业。蒸汽机设计中的效率使其可以应用到制造过程（例如铁生产）、铁路和航运的发展见证了贸易的扩张和制造产量的增长。在此期间，燃煤变得普遍。

工业1.0期间的颗粒物

尽管燃烧过程还不能像今天一样用作发电来源，但工业中煤炭使用量的增加对污染水平产生了重大影响。人们对细颗粒物的存在及其相关的健康影响知之甚少，控制排放的法规也很少。据估计，到18世纪后期，伦敦的环境PM水平已超过了300mg/m3。在此期间，污染控制的技术和法规都很有限（在英国），直到1840年代后期才颁布第一个工业排放法规。

工业 1.0 期间的技术进步

虽然在第一次工业革命期间还没有减少排放的过程，但科学的进步正在建立将成为未来技术的东西。

1824年电晕放电发现后的早期静电除尘器概念

1824年M Hohlfeld发明了一种用电晕放电从气溶胶中去除颗粒的方法，这导致Frederick Gardner Cottrell于1907年发明了静电除尘器（ESP），这是一种如今广泛用于工业过程中粉尘和气体减排的方法。

1831年Michael Faraday发明了第一台发电机。尽管其基本设计如此，这项最初的发明为我们今天所知的发电发展奠定了基础。电磁感应的发现为工业领域提供了许多创新，包括在21世纪才开始广泛应用于实际应用的无线能量传输。

2019年颗粒物排放控制

2019年，通过燃烧发电的方法呈指数级发展，但工业1.0期间开发的通过燃烧和污染物为发动机（现在的涡轮机）提供动力的方法基本上保持不变。虽然目前通过非化石燃料（如EfW和生物质）发电量大幅增长，但据估计，目前全球仍有2400多座燃煤发电站（30MW及以上）在运行。

现在，燃烧发电是排放管制最严格的行业，它采用多种减排方法来减少气体和颗粒物的排放，包括烟气脱硫和静电除尘器。由于这些减排系统的有效性，发电站通常会排放任何工业过程中非常低水平的颗粒。虽然电晕放电在效率和规模上都有了显著的进步，但电晕放电的基本原理仍然是电除尘器从气流中去除细颗粒的技术和有效性的核心，这也是电除尘器自诞生以来100多年来仍被广泛使用的原因。

颗粒物监测中的工业 4.0

由于大多数现代电站排放的颗粒物（PM）水平非常低，因此需要连续的颗粒物监测仪在非常低的水平下进行测量，并具有较高的精度和自诊断工具，以验证PM测量结果。

ProScatter 颗粒物CEMS安装

在PCME ProScatter^TM范围内，ENVEA提供了一系列光散射传感器 (前散射和后散射) 用于全球发电过程中的测量，特别是测量PM排放后的测量，通常小于1mg/m³ 的ProScatter^TM传感器是网络设备，通过多个发射点的读数提供单点数字数据记录。该数据可用于过程控制，确保向操作员发送任何过量排放的警报以避免任何过程问题的不合规和调查。

传感器包含自动自诊断检查，可提供粉尘负荷增加和颗粒物类型变化的早期预警并能够利用这些数据管理减排系统和仪表的预防性维护。PCME ProScatter^TM设备符合TUV和MCERTS QAL1，经认证范围低至0-7.5mg/m³，提供QAL2和QAL3工艺的要求，并符合美国EPA PS-11。

随着全球监管机构要求增加排放数据的透明性，PCME ProScatter^TM设备可以配置为能够立即向环境经理和监管机构直接报告在线测量。

ProScatter^TM和后散射颗粒物CEMS