烟气污染源自动监测系统(CEMS)介绍

国家重点监控企业污染源自动监测数据有效性审核
湿度测量：
干湿氧法：
通常利用插入式氧化锆探头直接测量烟道中的湿态氧含量，利 用完全利用抽取法将烟气抽取后降温除湿，测量出干态氧含量，经 计算后得出烟气湿度。 XSW=1-X`O2/XO2 式中：X`O2—湿烟气中氧的体积百分数，% XO2——干烟气中氧的体积百分数，% 两台测氧仪器漂移不一致导致误差叠加。
1. 颗粒物排放浓度监测子系统 2. 气态污染物排放浓度监测子系统
（SO2、NOx、CO、 CO2等）
3. 烟气参数监测子系统
（温度、压力、流速/流量、 氧含量、湿度等）
4. 数据采集与处理系统
（显示、存储、打印、 传输等）
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颗粒物监测子系统主要对烟气排放中的烟尘浓度进行测量。 气态污染物监测子系统主要对烟气排放中NOx 、SO2、CO、CO2等 气态方式存在的污染物进行监测。 烟气排放参数监测子系统主要对排放烟气的温度、压力、湿度、含 氧量等参数进行监测，用以将污染物的浓度转换成标准干烟气状态 和规定过剩空气系数下的浓度，符合环保计量的要求以及污染物排 放量的计算。 数据处理子系统主要是完成测量数据的采集、存储、统计功能，并 根据环保部门的要求的格式将数据传输到环保局相关部门。
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烟气参数测量子系统：
测量项目 氧含量
测量原理 氧化锆法 磁氧法 原电池法 安装位置 烟道、抽取 直接抽取采样 直接抽取采样 插入式 插入式 对穿式 插入式 烟道和抽取 插入式 插入式 直接测量
流速
皮托管差压法 热线法 超声波法
湿度 温度 压力
电容法 干湿氧法 热电偶 热电阻 压阻感应片
气态污染物测量子系统：
直接抽取系统（采样探头）
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气态污染物测量子系统：
采样探头 排气 校准气体 反吹气体
伴热管线 阀门
分析室 采样泵
过滤器
采样接口 中级过滤
流量计
记录单元
加热 除湿
针阀
烟道气体
排水
直接抽取系统
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气态污染物测量子系统：
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含氧量：
氧化锆法
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含氧量：
磁氧法：
顺磁氧分析仪是利用氧气的顺磁性的特性测量O2浓度。氧气 分子是顺磁性的，能够利用这种特性影响样品气体在分析仪中的流 动方式，通常采用磁压法，热磁法，磁力矩法。 它作为抽取系统的一个部件安装在气态污染物分析机柜内，共 用系统的除尘、除湿系统。 因为经过除湿后进行测量，因此它测量的是干基气体的O2浓 度。
稀释抽取系统
直接测量系统（插 入式）
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气态污染物测量子系统：
直接抽取系统：
加热采样探头
加热传输管线
样气预处理系统 分析测量单元 数据运算、输出 标定控制 系统
烟气分析主机
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气态污染物测量子系统：
直接抽取系统
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流速测量：
超声波法：
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流速测量：
热线法：
热平衡法流速测量仪是通过把加热体的热传输给流动的烟气进 行工作的。气体借热空气对流从探头带走热，并导致探头冷却。气 流流经探头的速度越快，探头冷却得越快。供给更多的电量维持传 感器最初的温度，对于加热丝类型的传感器，气体的质量流量正比 于供电量。 水滴将引起热传感系统的测量误差。 防止探头腐蚀和灰尘附着。
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发电厂烟道气体监测系统
烟道出口 O2 分析单元
CO 分细单元 多参数监测单元 烟道脱氮设备
汽轮机
发电机 烟尘分析单元 电除尘器 烟道脱硫设备 锅炉
变压器 Gypsum NOx/SO2/O2 分析单元 SO2 分析单元 引入口 油库 水处理 过滤墙 NOx/O2 分析单元 水
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气态污染物测量子系统：
稀释抽取系统常见故障：
•1. 采样探头堵塞 •2. 管路漏气 •3. 稀释比例不准确 •4. 采样流量降低 •5. 零气处理不纯净
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气态污染物测量子系统：
直接测量法：
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流速测量：
皮托管法：
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流速测量：
超声波法：
在流体中设置两个超声波传感器，他们既可发射超声波又可以 接收超声波，一个装在管道的上游，一个装在下游，通过超声波在 流体中顺流和逆流方向传播时间差来计算出流速在烟气流速。连续 监测中，在烟道或烟囱两侧各安装一个发射/接收器组成超声波流 速连续测量系统，典型的角度为30～60° 。 超声波技术能够测量低至0.03 m/s的气流流速。 安装时应避开有涡流的位置。
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气态污染物测量子系统：
直接抽取系统常见故障：
•1. 采样探头堵塞 •2. 采样管路漏气 •3.加热系统失效 •4. 采样流量降低 •5. 除水系统 •6. 过滤元部件失效
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气态污染物测量子系统：
稀释抽取系统：
稀释采样探头 仪表气控制单元
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CEMS工作原理
数据采集与处理子系统： 采集各测量子系统的数据和状态参数； 对数据进行显示、计算、存储、统计； 保持与环境监控平台（企业）的数据传输； 通常采用工控机。
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CEMS系统的安装与验收
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排水口
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CEMS系统工作原理
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气态污染物测量子系统：
采样方式 分析方法 红外光吸收原理 紫外光吸收原理 紫外荧光原理 化学发光原理 电化学原理 直接抽取系统
SO2，NOx，CO， CO2 SO2，NOx， SO2 NOx NOx SO2，NOx
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颗粒物排放浓度监测子系统 ： 方法：
光学分析方法 直接测量（不采样）
工作原理：
光透射法 后散射法
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光透射法颗粒物监测仪
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排放源 光源
传感器
控制单元
后散射法颗粒物监测仪
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流速测量：
皮托管法：
皮托管由两根相同的金属管并联组成，测量端有方向相反的两 个开口，一根管面正对气体流动方向测量全压，另一根管平行于气 流或背向气流测量静压。皮托管两管连接微压传感器并且连接放大 器，测得的压差由微压传感器测得，经放大调制，输出电压与S型 皮托管测得压差成比例关系。 保持皮托管正对气流测孔表面的清洁是保证准确测量烟气流速 的重要条件，需要采用高压反吹技术定期反吹皮托管。 安装时应避开有涡流的位置。 测量低压差(ΔP)比较困难(实际测定的最小压差约为5Pa，能 够测量的最低流速约为2-3m/s)。
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含氧量：
氧化锆法：
氧化锆分析仪测量O2依据的原理：利用ZrO2在高温（600℃） 时的电解催化作用，形成烟气一侧的电极和与含有O2的参考气体 （通常为空气）接触的参考电极产生电位的不同，从而测量出烟气 中氧气浓度。 探头使用寿命：1 ～ 2年。 氧化锆分析仪测量的是湿基氧的浓度，计算干基浓度时，必须 知道水蒸汽的含量，进行转换。
来自百度文库
气态污染物测量子系统：
直接测量法：
特点： < 通常采用差分吸收光谱原理的分析仪; < 不需要采样和预处理系统，结构简单。 < 测量NOx通常需要配置电化学法插入式仪表； < 氧含量通常采用氧化锆直接测量法； < 测量数据需要转换成标准状态下的干态烟气数值 ； < 温度、压力的变化会显著影响分子吸收能量的效率，需要 随时进行温度压力的修正； < 探头的防护十分重要； < 通常不能在线校准零漂和量漂；
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含氧量：
磁压法
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含氧量：
原电池法：
原电池式氧传感器由两个金属电极、电解质、扩散透气膜和外 壳组成，两个金属电极中Ag为工作电极，Pb为对电极。传感器工 作时O2通过扩散透气膜进入传感器，在工作电极上发生电化学反 应，电池产生的电流正比于样品中的含氧量，通过这个原理测量烟 气中的含氧量。 传感器使用寿命：6 ～ 18个月。 它作为抽取系统的一个部件安装在气态污染物分析机柜内， 共用系统的除尘、除湿系统。 因为经过除湿后进行测量，因此它测量的是干基气体的O2浓 度。
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气态污染物测量子系统：
稀释抽取系统（采样探头）：
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气态污染物测量子系统：
稀释抽取系统：
特点： < 紫外荧光测量SO2，化学发光测量NOx; < 需要多个分析单元组合； < 氧含量需单独配置采样系统或采用直接测量法； < 测量数据需要转换成标准状态下的干态烟气数值 ； < 样气传输不采用加热管线； < 探头稀释用空气需严格控制； < 探头稀释比例需要随时校准；
固定污染源烟气CEMS安装要求
一般要求： • 位于固定污染源排放控制设备的下游； • 不受环境光线和电磁辐射的影响； • 排气管道振动幅度尽可能小； • 监测位置应避免烟气中水滴和水雾的干扰； • 烟道不漏风； • 安装烟气CEMS的工作区域必须提供永久性的电源； • 便于日常维护，安装位置的采样平台易于人员到达，有足够的空间 。当采样平台设置在离地面高度≥5m的位置时，应有通往平台的Z字 梯/旋梯/升降梯； • 为室外的烟气CEMS装置提供掩蔽所，以便在任何天气条件下不影 响烟气CEMS的运行和不损害维修人员的健康，能够安全地进行维护 。安装在高空位置的CEMS仪器要采取措施防止发生雷击事故，做好 接地，以保证人身安全和仪器的运行安全。
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流速测量：
热线法：
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湿度测量：
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。采用薄膜电容和PT100电阻组合专门设计的湿 度传感器，利用水分的变化和电容值变化之间的关系直接测量水气 分压，利用PT100测量温度，可以准确测量高温烟气的水分含量， 并专门根据CEMS烟气特点计算出体积百分比浓度ppmv。 直接插入式测量，探头需要特殊防护。
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颗粒物测量子系统：
特点： < 直接测量法不需要采样系统; < 探头不接触烟气； < 由于标准物质难以获得，出场通常以滤光片进行标定； < 灰尘和水汽影响较大，不适合在湿法净化设施后测量，除 非再加热烟气到高于水的露点温度； < 反吹空气幕需24小时运转（停炉时也要运转）； < 颗粒物组成和粒径的变化影响这类分析仪的校准；
直接抽取系统：
特点： < 红外/紫外光吸收测量分析单元; < 一个分析单元可同时测量SO2、NOx、 CO2、CO； < 可将测氧（O2）单元与红外单元共同置于同一分析仪内； < 测量数据为标准状态下的干态烟气数值 ，数据直观； < 样气传输采用加热管线（120 ℃ 以上）； < 预处理系统复杂； < 要求密封性好。
传输管线
样气预处理系统 SO2分析测量单元 NOx分析测量单元 数据运算、输出 标定控制 系统
烟气分析主机
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气态污染物测量子系统：
稀释抽取系统：
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稀释采样探头
为保证恒定的稀释比，采样探头使用音速小孔。 当系统能够满足设定的最小真空度要求时，音速小 孔两端的压差将大于0.46倍，此时通过音速小孔的气 体流量将是恒定的，温度压力的变化将不会影响稀 释比。 稀释比的正确选择：MAX（量程，环境）
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烟气污染源自动监测系统(CEMS)介绍
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系统组成 系统工作原理 系统安装与验收 系统质量管理要求 系统运行状态分析
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CEMS的系统组成
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