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1、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,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
2、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。 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。 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
3、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 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。,颗粒物CEMS,颗粒物测量仪,校零、校标,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,二氧化碳变送器,温度测量仪,压力测量仪,流量测量仪,湿度测量仪,氧测量仪,二氧化碳测量仪,烟气参数测量子系统,或,烟气预处理装置,气体
4、污染物采样器,气体控制器,气态污染物分析仪,气态污染物 CEMS,或,气态污染物采样器,零气、标准气体,气态污染物分析仪,稀释气体,气态污染物分析仪,零气、标准气体或校准装置,大气压力测量仪,大气压力变送器,数 据 采 集 与 控 制 系 统,可输入含湿量,可输入大气压,完全抽取法,稀释抽取法,直接测量法,数据采集及处理系统,数据处理与远程通讯系统,打印,显示,固 定 源 监 控 系 统,零气、标准气体,固定污染源烟气CEMS示意图,CEMS的组成和监测分析原理,CEMS的基本技术分类,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 国内目前主要仪器的分析方法： 浊度法 光散射
5、法,浊度法： （透射法、对穿法）利用光衰减技术 测量当光穿过含有颗粒物的气流时光强度的损失； 校准：插入反光板和跨度板（滤光片） 光源（红光，寿命40000h）,光散射法 利用光散射的概念 当光照射在颗粒物、气溶胶时，会发生散射，散射改变了光的方向，使光强减少； 前散射/后散射/边散射（粒径/波长） 校准：散射光挡板，标准散射板，滤光片,由于颗粒物CEMS基本上是直接安装在烟道或烟囱上的，因此其实测浓度（实际工况下浓度）值是湿基浓度。,目前国内安装的颗粒物CEMS绝大部分测量给出的 初始信号是光电转换信号（透光率、1-5V电压值 或0-20mA电流值转换而来），能反映出颗粒物浓 度变化，但是不
6、能直接给出烟气中颗粒物的质量浓 度值的。,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,（2）气态污染物排放连续自动监测单元,CEMS的组成和监测分析原理,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） 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,CE
7、MS的组成和监测分析原理,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,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
8、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）,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 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
9、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,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,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
10、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。,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 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 CEMS标态干基浓度（0，101.325kPa）,
11、CEMS的组成和监测分析原理,（4）CEMS测试数据的几种数据状态 CEMS标况下折算浓度,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。,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
12、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”,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,（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。,开展CEMS比对监
13、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,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 污染源所在的地理位置 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
14、 烟气温度 烟气静压 烟气湿度,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（位置、数目、大小满足要求），采样平台、护栏情况，平台高度、爬梯情况 比对监测现场的安全性,进行CEMS比对监测前的准备工作,多层采样平台,进行CEMS比对监测前的准备工作,（4）了解安装在该污染源的CEMS的基本情况 CEMS的型号、品牌、配置、安装、调试完成时间等基本信息 CEMS的采样和分析测试原理 CEMS的日常工作运行状态（如何
15、运营）,进行CEMS比对监测前的准备工作,（5）手工参比仪器设备的准备校准维护 采样用品的准备 滤筒的处理和称重、干燥硅胶的贮备 烟尘（烟气）采样器 采样器的气密性 流量计量装置的校准 （温度、压力传感器、流量校正参数、外部磨损等）,进行CEMS比对监测前的准备工作,（5）手工参比仪器设备的准备校准维护 流量计量装置校准内容： 相关压力传感器的校准（静压、动压、流量计前压力等） 相关温度传感器的校准（烟温、流量计前温度等） 流量计的采样流量校准（烟气采样器也适用） S形皮托管流速测量的校准 校准需要使用主要仪器设备 校准周期（计量检定）,进行CEMS比对监测前的准备工作,（5）手工参比仪器设备
16、的准备校准维护 烟气分析仪（电化学、光学） 仪器采样的气密性 标准气体校准（系统误差、漂移） 标准气体的选择：零点气、量程标气 校准标气流量（控制其校准标气的进样流量与实际检测中的采样流量一致或尽量接近）,进行CEMS比对监测前的准备工作,（5）手工参比仪器设备的准备校准维护 校准流程操作：分析仪的校准和测试分析系统的校准 （对于参比仪器如果前端（采样导气过程）管线路径较 长，有可能造成气体被吸附等损失的，应进行参比测试 系统的全过程校准。） 校准周期（每次） 如果现场条件具备（有相应浓度并合格有效的标气）标 准气体校准工作也可考虑在检测现场完成,进行CEMS比对监测前的准备工作,进行CEMS比对监测前的准备工作,（6）监
