固定污染源烟气排放连续监测系统

固定污染源烟气排放连续监测系统（CEMS）比对监测技术和质量保证中国环境监测总站王强2009年9月目录•CEMS比对监测的主要工作内容和技术依据•CEMS的组成以及监测分析原理简单介绍•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比对监测全过程的质量控制和质量保证CEMS比对监测的工作内容和技术依据（1）CEMS比对监测的定义不定期抽查检测（2）CEMS比对监测的目的（3）CEMS比对监测的主要工作内容一定时间段的比对CEMS比对监测的工作内容和技术依据（4）CEMS比对监测的完成主体地方各级环境监测部门（5）CEMS比对监测的技术依据HJ/T75-2007《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》（试行）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）排放连续自动监测单元烟气参数（包括烟气流速、温度、压力、含氧量、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。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：激光透射法、光散射法、其他方法说明：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、稀释抽取、直接测量分析方法：吸收光谱技术：非分散红外（NDIR）、非分散紫外（NDUV）、紫外差分吸收（DOAS）、气体过滤相关（GFC）等激发发光技术：紫外荧光、化学发光等说明：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：铂电阻法等烟气压力：压力传感器烟气湿度：干/湿氧法、高温电容法等含氧量：电化学法、氧化锆法、顺磁法说明：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①CEMS实测浓度②CEMS标态干基浓度（0℃，101.325kPa）273273101325静压大气压烟温实测干基浓度标态干基浓度湿度静压大气压烟温实测湿基浓度标态干基浓度1273273101325CEMS的组成和监测分析原理（4）CEMS测试数据的几种数据状态③CEMS标况下折算浓度含氧量实测值系数该污染源实际过剩空气%21%21标准过剩空气系数实际过剩空气系数标态干基浓度标干折算浓度CEMS的组成和监测分析原理（4）CEMS测试数据的几种数据状态说明：HJ/T75-2007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检测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（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比对监测的前提条件（2）人员、仪器设备和分析方法CEMS比对监测人员：各级环境监测部门的技术人员CEMS比对监测仪器设备：现场仪器设备：烟尘采样器、烟气采样器、烟气分析仪等。实验室分析仪器设备说明：序号仪器名称测试对象仪器技术条件1烟尘采样器颗粒物（采样）烟气流速烟气温度烟气湿度HJ/T48-1999烟尘采样器技术条件2烟气采样器气态污染物（采样）HJ/T47-1999烟气采样器技术条件HJ/T46-1999定电位电解法二氧化硫测定仪技术条件3烟气分析仪气态污染物、氧量光学法气体测定仪技术条件（规程，标准编制中）CEMS比对监测现场使用的主要仪器设备情况开展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。序号测试对象测量分析方法方法来源1颗粒物重量法（A）2烟气流速皮托管法（A）3烟气温度玻璃水银温度计（A）热电偶温度计（A）电阻温度计（A）4烟气湿度重量法（A）干湿球法（A）冷凝法（A）5氧含量奥氏气体分析器法（A）电化学法（B）氧化锆法（B）热磁法（B）磁力机械法（B）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《空气和废气监测分析方法》（第四版）6二氧化硫碘量法（A）定电位电解法（A）非分散红外吸收法（B）自动滴定碘量法（B）甲醛吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法（B）溶液电导率法（B）7氮氧化物盐酸萘乙二胺分光光度法（A）紫外分光光度法（A）定电位电解法（B）非分散红外吸收法（B）化学发光法（B）HJ/T56-2000固定污染源排气中二氧化硫的测定碘量法HJ/T56-2000固定污染源排气中二氧化硫的测定定电位电解法HJ/T43-1999固定污染源排气中氮氧化物的测定盐酸萘乙二胺分光光度法HJ/T42-1999固定污染源排气中氮氧化物的测定紫外分光光度法《空气和废气监测分析方法》（第四版）CEMS比对监测中采用的采样和分析测试方法进行CEMS比对监测前的准备工作（1）掌握对比监测所在污染源的基本情况A.污染源所在的地理位置B.排污企业的类型C.排污企业的生产情况和近期生产计划D.污染物处理设施的情况进行CEMS比对监测前的准备工作（1）掌握对比监测所在污染源的基本情况E.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进行CEMS比对监测前的准备工作（1）掌握对比监测所在污染源的基本情况F.排放口的基本情况G.参比方法检测环境条件H.比对监测现场的安全性进行CEMS比对监测前的准备工作（2）了解安装在该污染源的CEMS的基本情况A.CEMS的型号、品牌、配置、安装、调试完成时间等基本信息B.CEMS的采样和分析测试原理C.CEMS的日常工作运行状态进行CEMS比对监测前的准备工作（3）手工参比仪器设备的准备校准维护A.采样用品的准备B.烟尘（烟气）采样器进行CEMS比对监测前的准备工作（3）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进行CEMS比对监测前的准备工作（3）手工参比仪器设备的准备校准维护C.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（3）手工参比仪器设备的准备校准维护校准流程操作：校准周期如果现场条件具备（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（4）监测人员安全防护装备和通讯设备A.安全装备：安全帽、安全带（平台较高、较窄）、工作服、隔热手套、防护口罩（烟道正压情况）等B.通讯设备：现场对讲机、笔记本电脑等进行CEMS比对监测前的准备工作（5）“CEMS比对监测现场实施方案”“方案”的内容主要包括：比对监测污染源基本情况、CEMS系统安装、配置、主要工作原理等情况、现场测试时间安排、人员安排、比对测试内容和指标要求、基本操作过程要求、使用的仪器设备、标准物质、安全防护通讯设备以及相关的记录表格等等内容。CEMS比对监测现场采样和测试工作（1）现场安装的CEMS仪器的检查到达CEMS比对监测现场后，首先应该对现场安装的CEMS仪器的运行情况和运行状态进行检查；以确认CEMS是在正常、稳定（非故障）的状态下运行，从而保证CEMS比对监测结果有效。CEMS比对监测现场采样和测试工作（1）现场安装的CEMS仪器的检查主要的检查内容：检查CEMS仪器整体运行状态查看CEMS仪器操作软件的相关设置查看现场CEMS运营维护、维修、校准记录（如果有）CEMS比对监测现场采样和测试工作（1）现场安装的CEMS仪器的检查说明：了解现场CEMS的相关参数设定也有助于我们对比对监测数据的综合汇总分析和对比对监测结果的总体判定。CEMS比对监测现场采样和测试工作（2）颗粒物CEMS的比对监测这部分的操作要求参见GB16157-1996中的第8部分内容①采样点布设颗粒物参比方法的采样测试断面的平均浓度，其采样是整个断面的采样（与CEMS不同，CEMS是单点测试）说明：矩形（长方形、正方形）烟道断面参比测孔和测点圆形烟囱或烟道断面参比测孔和测点CEMS比对监测现场采样和测试工作（2）颗粒物CEMS的比对监测②采样时间的确定每个采样点位的采样时间长短一般应根据监测污染源颗粒物排放浓度高低来确定，颗粒物排放浓度高则可缩短每点的采样时间，反之则加长采样时间，正常情况下每点的采样时间在3～5分钟左右。CEMS比对监测现场采样和测试工作（2）颗粒物CEMS的比对监测③采样嘴的选择和方向采样嘴的选择依据是烟囱或烟道内的烟气流速，一般来说应是烟气流速越大所选取的采样嘴直径越小。国内目前使用的烟尘采样仪器提供直径5mm～12mm的不同采样嘴，而且均可以通过预测流速来提示选择使用多大的采样嘴。烟气流速（m/s）采样嘴直径（mm）5左右1210左右7或815左右620左右5＞205烟尘采样器采样嘴示意图及使用选择标准CEMS比对监测现场采样和测试工作（2）颗粒物CEMS的比对监测③采样嘴的选择和方向说明：输入采样器时一定与之对应采样嘴的方向：采样嘴必须对准气流方向，其与气流方向的偏差不得大于10°。CEMS比对监测现场采样和测试工作（2）颗粒物CEMS的比对监测④采样方式方法采样方法应采用等速跟踪采样的原理方法，也就是采样器采样嘴的吸引速度与测点处的实际烟气流速相等。等速采样的原理和采样结果影响等速跟踪率的概念不同采样速度时颗粒物进入采样嘴的运行轨迹Vn＞Vs时，颗粒物测量结果偏小；Vn＜Vs时，颗粒物测量结果偏大；Vn＝Vs时，颗粒物测量结果准确。CEMS比对监测现场采样和测试工作（2）颗粒物CEMS的比对监测④采样方式方法GB16157要求采样嘴吸引速度与测点实际烟气流速相对误差（等速吸引误差）要≤10%采样方式一般使用移动采样的方式，用于测定烟道断面的颗粒物平均浓度CEMS比对监测现场采样和测试工作（2）颗粒物CEMS的比对监测⑤样品的数量和空白样颗粒物CEMS比对监测样品数量为至少3对（烟道断面的平均值）空白样品：了解采样中系统误差的影响CEMS比对监测现场采样和测试工作（2）颗粒物CEMS的比对监测⑥滤筒的烘干称重滤筒采样完成后放105℃烘箱烘烤至少1小时，用干燥器干燥并冷却至室温，用最小刻度0.1mg的天平称量至恒重。说明：CEMS比对监测现场采样和测试工作（2）颗粒物CEMS的比对监测⑦其它需要说明的问题A.现场静电干扰轻微的造成测试信号的干扰或采样器不停重起或死机；严重时则会击穿采样器内部电路板使采样器无法工作。一般采取在烟枪上接地线的方法可有效避免静电对参比仪器的干扰。CEMS比对监测现场采样和测试工作（2）颗粒物CEMS的比对监测⑦其它需要说明的问题B.比对监测同一时间段问题CEMS比对监测中，颗粒物参比方法样品的采样一定注意要与CEMS测试在同一时间段进行，也就是采样前参比采样器和CEMS仪器的时间设置必须保持一致，否则测试结