烟气在线监测方法分类以及优缺点

烟气排放连续监测系统含义
对固定污染源颗粒物浓度和气态污染物浓度以及污染物排放总量进行连续自动监测，并将监测数据和信息传送到环保主管部门，以确保排污企业排放污染物浓度和排放总量达标。

固定式污染源连续监测系统是指安装在固定污染源监测口对其排放的污染物浓度和排放率进行连续检测、实时跟踪监测数据的设备，也称为CEMS（Continuous Emission Monitoring Systems）。

直接测量法
监测方法内稀释
抽取式外稀释
完全抽取前处理
冷干法
直接测量法后处理
传感器安装在探头前端，直接插入烟道进行测量（点测量）
（电化学或光电传感器法、氧化锆）（测湿氧）
传感器和探头直接安装在烟道上，采用光学法测量（线测量）
（内置式/外置式）（单光程/双光程）
分析方法：紫外单波长法，紫外双波长法，差分吸收光谱法（DOAS）
优点：
1.无需取样系统；
2.能快速检测出气态污染物浓度，响应时间短(不经过气体预处理)
3精度高（不需要气体处理）
缺点：
1.烟道环境对测量影响很大；
2.开放式测量室，无法在线校准，
3.为了保证光学测量头不被污染，必须用气体幕保护，气体幕也会带来误差；
4. 需定期清洁光学镜片，维护工作量大。

5不容易监测总排放情况
6高空安装造价高
7测量结果为气体湿基值
8由于没有取样装置，日常应注意维护清洁反射镜（尤其内置式）、光源等代表：北京牡丹联友天津蓝宇科工贸有限公司
抽取法
优点：
1.取样过程中不改变气体成分；
2.可同时测量氧含量，无需另外安装氧测量仪器；
2.维护方便，便于校准，便于维修；
3.使用寿命长，使用成本低。

4封闭性气室测量可实现在线校准（相对直接测量法）
5安装方便（相对直接测量法）
缺点：
1.取样点离测量系统距离较远，安装成本较高；
2. 探头粗过滤器需定期更换
3样气需要传输，增加响应时间系统反应慢
4经过气体预处理，容易导致气体成分变化
5预处理环节容易发生故障，导致故障率高
6气体预处理材料需要选用昂贵的材料增加成本
7反吹系统中对反吹气需要除湿除油处理
稀释抽取法
分析方法：
稀释探头（在采样探头顶部，通过音速小孔（临界限流孔，产生恒定流速）进行采样，并用干燥的仪器气进行稀释）
音速小孔是稀释式CEMS的重要元件，其工作原理是：当孔板前后存在一定压差，流体流经孔板，对于一定的孔径，流经孔板的流量随着压差增大而增大。

但当压差超过某一数值(称为临界压差)时，流体通过孔板缩孔处的流速达到音速，这时，无论压差如何增加，只要孔板上游的压力保持一定，流经孔板的流量将维持在一定数值而不再增加
内稀释（稀释部分在烟道内部）
外稀释（稀释部分在烟道外部）（维护方便，但响应时间稍慢）
分析方法
紫外荧光法（SO2）
化学发光法（NOX）
（预处理过程较少）
测氧含量：氧化锆测湿基值（测湿度换算成干基值）
优点：
1.由于大比例稀释，样气中粉尘、水分及SO2等腐蚀性气体的影响极大地降低，对预处理要求很低；
2.样气传送无需伴热,节约能源，
3减少湿气和提高过滤器寿命，采样管（一般不需加热）
4样气经过稀释，降低了水汽对测量的干扰
缺点：
1.稀释气体必需连续供给，增加了使用成本；
2.稀释气体的要求很高，处理要求高，难度大；
3. 校准在探头处进样，校准周期长，校准成本高；
4.稀释比控制难度大，变化会直接影响测量结果
5对于低浓度烟气测量准确度低
6对分析仪测量要求高（测量量程和精度而言）造成计算数据不准确
7设备成本高（分析仪）
完全抽取法----热湿系统
在采样探头上装有过滤器，从探头到分析仪全程伴热，加热温度高于烟气温度，进入分析仪分析测试。

分析方法：紫外差分吸收（DOAS）、傅立叶红外，氧气采样氧化锆方法
优点：
1采样部件采样射流泵，无移动部件，寿命长
2基本没有预处理
3水汽、温度对测量结果不会产生影响
4粉尘对测量结果不会造成影响
5输送中气体不降温，成分不变吸附很少
缺点：
1系统需要全程伴热
2对伴热管伴热稳定性要求高
3测试结果为气体的湿基浓度
完全抽取法----冷凝干燥系统
前处理方式：
在采样探头上装有过滤器，在探头之后进行预处理（除湿），输送气体的管路不需要加热，进入分析仪分析测试。

（维护不方便）
后处理方式：
在采样探头上装有过滤器，气体伴热至分析仪之前进行预处理（除湿），输送气体的管路需要加热，进入分析仪分析测试。

（过程有损失）
分析方法：
非分散红外非分散红外、非分散紫外、DOAS、GFC、电化学氧测量：电化学顺磁法
优点：
1对气体分析仪要求低
2技术成熟
3系统数据温度
4浓度为干基值
5成本低
缺点：
1除湿阶段容易造成气体成分变化
2湿度对结果影响很大
3采样装置采样隔膜泵，采样管线需要全程伴热
4预处理材料需要采样耐酸碱乃腐蚀的聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯材料5探头容易堵塞，需要间断的反吹
6对系统气体采样流速难以控制
CEMS监测原理分类
烟气流速：差压传感器法、热平衡法、超声波法、其他方法
烟气温度：铂电阻法、热电偶，红外热像仪
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
烟气压力：压力传感器
烟气湿度：干/湿氧法、高温电容法、湿敏电阻法、湿敏电容法、干湿球法、高温露点法、氯化锂露点法，电解法，微波湿度计
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湿氧得到湿度。

（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
高温电容法
电容型聚合物薄膜（测湿传感器）测量气体中的水分子，从而测出湿度值，（当电容极间含水分）造成电容量变化现场工况发生变化时（开炉或停炉），造成电容腐蚀损坏
湿敏电阻法
湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的。

工业上流行的湿敏电阻主要有氯化锂湿敏电阻，有机高分子膜湿敏电阻。

湿敏电容法
湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋酸纤维等。

当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比
干湿球法
利用处于同一风速条件下，等精度且彼此距离为20mm的两支干湿球温度传感器，测得其温度示值之差，再通过计算或查表求得相对湿度的方法。

高温露点法
露点湿度计的原理可以通过一个简单的实验来说明。

若将一个光洁的金属表面放到相对湿度低于100%的空气中并使之冷却，当温度降到某一数值时，靠近该表面的相对湿度达到100%，这时将有露在表面上形成。

因为在这个温度下空气中的水汽达到了饱和，冷表面附着的水膜和空气中的水份处于动态平衡，也就是说在单位时间内离开和返回到表面上的水分子数相同，这就是Regnault原理。

该原理可以叙述为：当一定体积的湿空气在恒定的总压力下被均匀降温，直到空气中的水汽达到饱和状态，该状态叫做露点；在冷却过程中，气体和水汽两者的分压力保持不变。

注意：
如果空气的温度是Ta，露生成的温度为Td，则湿空气的相对湿度可以通过下式算出，
U=[(在露点温度Td时的饱和水气压) /(在原来温度Ta时的饱和水气压)] *100%
式中饱和水汽压的数值可以通过查表得到。

在0℃以下，水汽达到饱和时，水在镜面上结冰，此时的温度又叫做霜点。

氯化锂露点法
电解法
含氧量：电化学法、氧化锆法、顺磁法
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。

注意：
易耗品
定期校准，检漏
传感器的寿命1年左右
测试气体中的可燃气体或对氧化锆管腐蚀的气体会损坏元件和干扰测试
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。

气体流速测量原理
皮托管差压法、超声波测流速，靶式流量计，。