CEMS比对监测常见问题分析

CEMS的组成和监测分析原理
通过测量烟囱或烟道中烟气的全压和静压的压差来 计算出烟气流速，克服可能由于颗粒物堵塞造成的流速 测量问题
CEMS的组成和监测分析原理
烟气温度
热电偶法
测量热电偶自由端和工作端的热电势大小计算温度。
铂电阻法
铂热电阻的阻值与温度的线性关系。
CEMS的组成和监测分析原理
烟气湿度
序号
1 2
监测分析项目
颗粒物 氧量
监测分析方法
重量法 电化学法 非分散红外吸收法
方法标准编号
GB/T 16157-1996 《空气和废气监测分析方法（第四版）》 HJ629-2011 HJ/T 56 HJ/T 57
3
二氧化硫
碘量法 定电位电解法 非分散红外吸收法
《空气和废气监测分析方法（第四版）》
定电位电解法 4 氮氧化物 紫外分光光度法 盐酸萘乙二胺分光光度法 5 6 烟气流速 烟气温度 皮托管法 热电偶法、电阻温度计 HJ/T 42 HJ/T 43 GB/T 16157-1996 GB/T 16157-1996
烟气含氧量
电化学法
原电池式传感器当氧气进入是 发生电化学反应，根据输出电流 与氧气含量的关系测量。
CEMS的组成和监测分析原理 烟气含氧量
氧化锆法 利用高温氧化锆管两侧分别流过被测 气体和参比气体，产生的电势以及锆管 的工作温度计算出被测气体的氧含量。
直接测量式/烟道抽取式
CEMS的组成和监测分析原理
5.CEMS比对监测的技术依据
• GB/T16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与 气态污染物采样方法》 • HJ/T 75-2007《固定污染源烟气排放连续监测技术 规范》 • 《污染源自动监测设备比对监测技术规定（试行）》 （中国环境监测总站）
CEMS的组成和监测分析原理
固定污染源CEMS组成
CEMS比对监测工作的相关内容
1.CEMS比对监测条件
• 自动监测设备已按规范安装调试、并经地市级以上环保主 管部门验收合格后方可开展比对监测。 • 比对监测期间，生产设备应正常稳定运行，且负荷率达到 75%以上。
2.CEMS比对监测的目的
• 监督、考查CEMS日常监测分析的监测数据是否准确、有效， 是否能够成为环境管理部门进行监督执法和排污收费等的 主要参考依据。
进行CEMS比对监测前的准备工作
（3）掌握对比监测所在污染源的基本பைடு நூலகம்况
• • • • 污染源所在的地理位臵 排污企业的类型 排污企业的生产情况和近期生产计划 污染物处理设施的情况
进行CEMS比对监测前的准备工作
（3）掌握对比监测所在污染源的基本情况
• 污染源正常生产工况下的排放情况 污染物种类 排放浓度 烟气流速 烟气温度 烟气静压 烟气湿度
CEMS的组成和监测分析原理
（4）CEMS测试数据的几种数据状态 比对是在同一状态、同一条件下的比对
① CEMS实测浓度
实际工况条件下（烟道或烟囱内实际的温度、压力湿度等条件下）， CEMS分析仪测量的数值
② CEMS标态干基浓度（0℃，101.325kPa）
标态干基浓度 实测干基浓度 101325 273 烟温 大气压 静压 273
Nafion管脱水 烟道边脱水
稀释探头、零气系统 稀释探头、零气系统
Nafion管脱水系统 冷凝器、泵 伴热管、冷凝器、泵 伴热管
直接 抽取
冷干法 分析小屋内脱水 热湿法
冷凝器脱水 冷凝器脱水
全程伴热
CEMS的组成和监测分析原理
（3）烟气参数连续自动监测单元
• 烟气压力：压力传感器（动压 / 静压 / 全压） • 烟气流速：皮托管法、热平衡法、超声波 法、其他方法 • 烟气温度：铂电阻法、热电偶法等 • 烟气湿度：干/湿氧法、高温电容法等 • 含 氧 量：电化学法、氧化锆法、顺磁法
• 颗粒物排放连续自动监测单元 • 气态污染物（通常包括SO2和NOX）排放和含 氧量连续自动监测单元 • 烟气参数（包括烟气流速、温度、压力、湿 度）连续自动监测单元 • 数据采集、处理、分析、记录和传输单元组 成。
固定污染源烟气CEMS示意图
颗粒物CEMS
数据采集及处理系统
颗粒物测量仪
校零、校标
干/湿氧法
测量烟气中湿氧含量，再将烟气除湿后测出干氧含量， 从而用干氧与湿氧的差值再除以干氧得到湿度。
（测试点不相同）造成测试误差
（测试原理不同）造成测试系统误差，漂移等
CEMS的组成和监测分析原理
烟气湿度
高温电容法 采用电容式传感器，探头直接插入烟道中， 探头周围采用特制的过滤器进行保护。
CEMS的组成和监测分析原理
标干折算浓度 标态干基浓度
注意区分CEMS软件界面上监测数据的数据状态 理论上，比对监测中参比数据和CEMS数 据在任一相同状态下均可以进行数据比对
CEMS的组成和监测分析原理
（4）CEMS测试数据的几种数据状态 说明： HJ/T 75-2007和《污染源自动监测设备比对
监测技术规定（试行）》（中国环境监测总站）考核 技术指标中规定的颗粒物和气态污染物各 浓度范围 （分段标准）均指的是污染源标态干基浓度值。
标态干基浓度 实测湿基浓度
101325 273 烟温 大气压 静压 273 1 湿度
CEMS的组成和监测分析原理
（4）CEMS测试数据的几种数据状态
③ CEMS标况下折算浓度
该污染源实际过剩空气 系数
21% 21% 含氧量实测值
实际过剩空气系数 标准过剩空气系数
CEMS的组成和监测分析原理
（1）颗粒物排放连续自动监测单元 目前国内安装的颗粒物 CEMS绝大部分测量给出的 国内目前主要仪器的分析方法： 初始信号是光电转换信号（透光率、 1-5V电压值 浊度法 光散射法 或0-20mA 电流值转换而来），能反映出颗粒物浓 浊度法： 度变化，但是不能直接给出烟气中颗粒物的质量浓 光散射法 （透射法、对穿法）利用光衰减技术 利用光散射的概念 度值的。 测量当光穿过含有颗粒物的气流时光强度的损失； 当光照射在颗粒物、气溶胶时，会发生散射，散 由于颗粒物 CEMS基本上是直接安装在烟道或烟囱 校准：插入反光板和跨度板（滤光片） 射改变了光的方向，使光强减少； 上的，因此其实测浓度（实际工况下浓度）值是湿 光源（红光，寿命 40000h） /波长） 前散射/后散射/边散射（粒径 基浓度。 校准：散射光挡板，标准散射板，滤光片
进行CEMS比对监测前的准备工作
（3）掌握对比监测所在污染源的基本情况
• 排放口的基本情况
由采样烟道的形状、尺寸估算出应使用采样枪的长短以及 比对测试工作量的初步情况
• 参比方法检测环境条件
参比监测烟道直管段情况，参比测试孔情况（位臵、数目、 大小满足要求），采样平台、护栏情况，平台高度、爬梯 情况
3.CEMS比对监测项目
• 气态污染物（二氧化硫、氮氧化物）实测干基浓度、颗粒 物实测干基浓度、烟气流速和烟气温度和含氧量。
CEMS比对监测工作的相关内容
4.比对监测频次
• 每年至少4次，每季度至少1次。 • 对颗粒物浓度、烟气流速、烟温用参比方法至少获 取3个测试断面的平均值，气态污染物和氧量至少 获取6个数据，取参比方法测试的平均值与同时段 烟气 CEMS 的平均值进行准确度计算。
直接 抽取 式
冷干
非分散红外 非分散紫外 DOAS GFC 电化学
DOAS 傅立叶红外
非分散红外 非分散紫外 DOAS GFC 电化学
DOAS 傅立叶红外
β射线法
氧化锆 电化学 顺磁氧
干湿氧
热湿
稀释抽取式
直接测量式
紫外荧光
DOAS 非分散紫外
化学发光
DOAS 非分散紫外 浊度法 散射法 光闪烁 S型皮托管 热丝法 超声波法 氧化锆 电容法
环境监测仪器适用性检测 （每型号1套）
验收前调试检测 （每套）
日常运营维护 （每套）
合格
烟尘烟气CEMS
CEMS销售
CEMS安装调试
合格
CEMS运行使用
合格
CEMS数据可作为 环境管理和执法 监督的依据
验收检测 （每套）
比对监测 （每套）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
烟尘烟气CEMS出具有效数据全过程的外部质控过程
开展CEMS比对监测的前提条件
CEMS的组成和监测分析原理
颗粒物CEMS比对监测数据处理
颗粒物无 标准物质
手工参比
相关关 系曲线
CEMS的组成和监测分析原理
（2）气态污染物排放连续自动监测单元 采样方法
{
完全抽取法 稀释抽取法 直接测量法
分析方法
{
非分散红外、非分散紫外、傅立叶红外（FIIR）
紫外差分吸收（DOAS）、气体过滤相关（GFC）
固定污染源烟气排放连续监测系统 （CEMS）
比对监测技术和常见问题分析
湖北省环境监测中心站
目 录
• • • • • • • CEMS比对监测工作的相关内容 CEMS的组成和监测分析原理 开展CEMS比对监测的前提条件 进行CEMS比对监测前的准备工作 CEMS比对监测现场采样和测试工作 CEMS比对监测数据汇总处理分析 CEMS常见故障及问题分析
开展CEMS比对监测的前提条件
（1）CEMS出具有效数据的质控过程
• 烟尘烟气CEMS仪器质量、安装调试和日常运行使用及维 护维修的全过程的外部质控程序 • CEMS仪器研发生产后的适用性检测 • CEMS安装调试后的调试检测和验收监测 • CEMS正式运行使用后，日常的运营维护、校准维修和不 定期的“比对监测”
开展CEMS比对监测的前提条件
（2）人员、仪器设备和分析方法
CEMS比对监测分析方法： CEMS 比对监测中各目标物质均有比较成熟的 采样和检测分析方法（国标A和行业标准B）， 其中有些方法还没有完全上升为国家标准分析 方法，与之对应的相关仪器的《技术要求》也 不完全，这些标准将逐步陆续出台。
参比监测项目分析方法一览表
紫外荧光、化学发光（一般用于稀释法）
测试的原理不同，其检测结果状态不同
CEMS的组成和监测分析原理
采样方式分类（抽取系统）：
• 直接抽取法：前处理方式/后处理方式/不处理方式
• 稀释抽取法：内稀释方式/外稀释方式 • 直接测量法
CEMS的组成和监测分析原理
取样 方式 稀释 抽取 分类 关键部件
内稀释法 外稀释法
数
据
可输入含湿量 采 集 与 完全抽取法 控 制 稀释抽取法 系 统 直接测量法
数 据 处 理 与 远 程 通 讯 系 统
打印 显示
固 定 源 监 控 系 统
气态污染物分析仪 零气、标准气体或校准装置 大气压力变送器 大气压力测量仪
可输入大气压
CEMS的组成和监测分析原理
CEMS的基本技术分类
分类 二氧化硫 氮氧化物 颗粒物 流速 含氧量 湿度
烟气含氧量
顺磁法（热磁/磁力机械）
利用氧的顺磁性，当被测气体和参比气体氧含量不同 时，产生磁风、磁压，从而计算出被测气体的氧含量。
注意：定期校准 必须保证测试气体是经过预处理后的干净的气体，保 证测量精度。
CEMS的组成和监测分析原理
说明：CEMS测量烟气流速、温度、压力 和湿度往往都是烟道或烟囱内的点测量 或线测量，手工参比方法一般都是断面 测量，因此可能存在系统误差，必须进 行相关校正；烟气含氧量则根据烟气预 处理系统是否经过脱水判定其测量的氧 气值是干基值或湿基值。
（1）CEMS出具有效数据的质控过程
“比对监测”作为这个质量控制过程中的末端控制环节， 对控制CEMS数据质量，提高数据有效性起到至关重要的 作用；同时，CEMS“比对监测”必须以完成前两个阶段 的适用性检测和调试、验收检测的工作为前提条件，如 果前两个阶段的质量控制不合格或没有前面的过程，那 么“比对监测”也就失去意义了。
烟气参数测量子系统
烟气温度变送器 烟气压力变送器 烟气流量变送器 烟气湿度变送器 含氧量变送器 或 二氧化碳变送器 气体污染物采样器 气态污染物 CEMS 零气、标准气体 烟气预处理装置 气态污染物采样器 零气、标准气体 稀释气体 或 气体控制器 气态污染物分析仪 二氧化碳测量仪 气态污染物分析仪 温度测量仪 压力测量仪 流量测量仪 湿度测量仪 氧测量仪
CEMS的组成和监测分析原理
烟气压力
• • • • • 静压（压强的大小，作用在管道壁上） 动压（体现在流速上，气体流动的动能） 全压（静压和动压的和） 压力传感器（变送器）法 在流速的测量过程中同时测量。
CEMS的组成和监测分析原理
烟气流速
差压传感器法（S型皮托管法）
两根金属管并联，开口方向面对气流测量全压，背 对气流方向测量静压，利用微差压传感器测出流速 值。 皮托管系数（背对气流方向测量压力值小于真实静 压）