CEMS烟气在线监测系统测量技术解析.docx

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1、CEMS烟气在线监测系统测量技术解析气态污染物除了常规监测的二氧化硫(S02)和氮氧化物(NOX),还有一些特殊行业排放的气态污染物,如垃圾焚烧厂需要监测氯化氢、一氧化碳以及近年受到更多关注的气态汞、温室气体二氧化碳、挥发性有机物(VOCs)、氨气等。组分监测按照不同行业排放特征决定监测对象,目前市面主流测量原理为气相色谱结合不同检测器,其所能监测物质种类取决于方法开发能力。固定污染源氨的监测有两个应用场景淇一是合成氨等典型行业的最终排放口,其二是过程控制的逃逸氨监测。氨CEMS的主要分析原理有紫外差分吸收光谱法、可调谐激光二极管法、傅里叶红外法等,系统结构主要有原位式和抽取式。近年来,远距离

2、利用红外扫描有毒气体及云团进行遥测的设备,也应用到了污染源监上,其原理基于被动傅里叶红外技术,通过光学和红外成像系统获得被测区域的视频图像,再定性识别污染物,同时对污染物浓度、浓度梯度、扩散范围进行直观分析。O1颗粒物测量颗粒物监测仪(烟尘仪),也称为颗粒物CEMS,按采样和测量方式分为直接测量式和抽取测量式,十一五“十二五期间我国应用最多的颗粒物监测技术是浊度法和散射法,安装量最大的是原位后散射法烟尘仪。近年随着烟气超低排放推进,抽取式烟尘仪安装量增加迅速。浊度法烟尘仪也称对穿法烟尘仪,应用原理为朗伯一比尔定律。以一定频率调制发射的光,穿过含有颗粒物的气流时光强度会衰减,颗粒物浓度越高,衰减

3、越厉害。在烟道的另一侧设置反光镜,用检测器接收反射回来的光的透过率,转换成电信号,通过用手工采样质量法测定的颗粒物浓度与信号值建立的相关关系,将仪器的电信号转换为颗粒物浓度，此种烟尘仪称为单侧双光程浊度法烟尘仪。另外,还有双侧发射同时双侧接收的双光程浊度法烟尘仪,也为对侧双光程浊度烟尘仪。原位散射法烟尘仪也是用类似于朗伯比尔定律,即波格尔定律而设计的测定烟气中颗粒物浓度的仪器。当光射向颗粒物时,颗粒物能够吸收和散射光,使光偏离它的人射路径,检测器在预设定偏离人射光的一定角度接收散射光的强度。颗粒物浓度越高,散射光强度越大,可以通过计算并得到颗粒物浓度。仪器接收经颗粒物后向散射的光的强度的方式,

4、称为后向散射法烟尘仪。另有前散射法、边散射法烟尘仪,原理与后散射法烟尘仪类似,只是接收的是颗粒物向前还是向侧面散射的光。抽取式烟尘仪的出现是为了解决烟气超低排放后通常需要在饱和湿烟气条件下准确测量低浓度颗粒物的难题。其技术路线是:将烟气从烟道抽取至一个测量腔室,通过加热或稀释的方法将烟气维持在露点温度以上,使待测烟气不含液态雾滴,从而对光学法烟尘仪不再产生干扰。然后再采用光散射原理或B射线方法进行颗粒物浓度的测量。颗粒物测量其他原理主要有动态光闪烁法和静电感应法。光闪烁法是感知测量区截面上浊度的变化来探测颗粒物浓度,类似于浊度法。静电感应法也称电荷法,主要用于布袋除尘器后检测报警的定性判断,极

5、少用于定量判定的颗粒物浓度监测。02烟气参数测量烟气参数连续监测单元是CEMS必不可少的重要组成部分,用于污染物排放浓度状态的转换、折算以及污染物排放速率、排放量的计算。烟气参数包括烟气含氧量、烟气压力、烟气流速、烟气温度和烟气湿度。烟气含氧量是反映燃烧效果的重要指标,因此一些重点行业的污染物排放标准均设置了基准含氧量作为燃烧效果控制指标。当污染源排放烟气实际含氧量高于基准含量时,可认为该排放源排放烟囱或烟道漏风或人为鼓风。因此废气排放浓度限值均指通过含氧量折算后的浓度。含氧量是计算污染物排放折算浓度的重要参数洞时也是环境监督执法中判断污染物排放是否超标的重要参数。常用的含氧量分析仪分析原理主

6、要有氧化错法、顺磁法（磁风、磁压或磁力矩法）、电化学法等。烟气流速监测是烟气在线监测系统中用于计算污染物排放速率和排放总量的重要参数,流速测量方式一般包括点测量和线测量两种,无论点测量还是线测量均必须与手工烟气流速测量得到的烟囱或烟道截面的平均流速进行比较,并通过得到的速度场系数进行校验,从而计算出准确的烟气流量,因此烟气流速测量的测定非常关键。目前烟气流速测量方法主要有压差传感器法（皮托管法、S形皮托管法、阿牛巴皮托管法）、热平衡法、超声波法等。烟气压力包括两个部分,即推动烟囱或烟道内气流前进的动压和烟气对烟道壁造成的静压,动压和静压加和等于全压,一般参与污染物浓度状态转换计算的压力参数指的

7、是烟气的静压,静压一般用表压力或真空度表示,使用压力变送器或传感器直接测量。烟气温度是污染物浓度状态转换计算的重要参数,其监测技术比较成熟,通常采用热电偶法或铀电阻法。烟气湿度一般指烟气的绝对湿度,即水分含量,用于污染物干基浓度和湿基浓度的转换计算。目前烟气湿度在线测量方法主要有阻容法（湿敏传感器法）、红外吸收法、极限电流法、激光法等。03CEMS质量保证和质量控制CEMS的质量保证与质量控制是保证监测数据真、准、全的重要手段。除了企业自己的研发、生产、出厂检验、安装、调试检测等内部质控环节外,CEMS通用性检例,验收以及运行维护等重要的外部质控环节也是必不可少的。适用性检测是CEMS质控规范

8、体系的源头质控措施、首要环节。验收检测是什对安装在污染源现场的每一套CEMS开展的,是外部质控的第二阶段。日常运行维护是确保CEMS在现场正常运行和保持良好状态的基础,是CEMS全过程质控中最重要的环节。04适用性检测环境监测仪器设备适用性检测,是指针对进人环境监测领城使用的各类环境监测专用仪器设备进行的仪器设备性能指标和功能要求以及技术特点和能力水平的抽样测试,考核其是否满足连续自动监测成手工采样监测分析的需求,能否使用与环境质量监测或固定污染源现反场监测的环境条件要求,能否在环境质量或污染源监测中实现长期、可靠的稳定运行,为环境监管服务。CEMS透用性撤测的技木依编是固定行染派借家（So2

9、、N0、粒物）排放途金失能测系统技术要求及检测方法HJ76标准。检测环节分为实验室检测和现场检测两部分,实验室检测通过完善的技术指标体系评估CEMS仪器能力水平、生产过程的一致性和仪器设备的稳定性;现场检测主要考核CEMS在污染源现场的适用性和可靠程度。05安装验收CEMS的安装要求、位置选取以及配套规范应按照固定污染源烟气（SO2、NO,颗粒物）排放连续监测技术规范H75标准执行。CEMS在完成安装、调试检测并和主管部门联网后,由排污企业自主进行验收。虽然技术验收一般包括CEMS技术指标验收和联网验收,但管理制度记录档案也是重要的组成部分,其中准确度的技术指标通常由有资质的第三方用参比方法进

10、行比对监测来完成。06安装验收CEMS运行维护必须以完成适用性检测和安装、调试、验收的工作为前提,如果前两个阶段的质量控制不合格或者没有前面的过程,那么运行维护工作的开展将十分困难。CEMS运行维护是指从事自动监控设施操作、维护和管理,保证设施正常运行的活动,分为专业化运行单位的社会化运行和排污单位自运行两种方式。CEMS日常运行管理的要求是:CEMS运维单位应根据CEMS使用说明书和固定污染源烟气（SO、NO、颗粒物）排放连续监测技术规范要求编制仪器运行管理规程,确定系统运行操作人员和管理维护人员的工作职责。运维人员应当熟练掌握烟气排放连续监测仪器设备的原理、使用和维护方法。CEMS日常运行管理应包括以下方面:日常巡检、日常维护保养、CEMS的校准和校验等。CEMS日常运行质量保证的要求是:当CEMS不能满足技术指标而失控时,应及时采取纠正措施,并缩短下一次校准、维护和校验的间隔时间。运营单位应该做到:定期校准、定期维护、定期校验、分析及排除故障、失控数据判别与修约、对CEMS技术指标抽检。