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污染源在线监控技术培训资料湖南省国家环境监理信息系统及污染源在线监控技术培训班二二年十一月目录烟气污染源在线监控技术第一章烟气连续排放监测系统概述1 CEMS 的概念2 CEMS 的组成和描述3 CEMS 的分类和测试技术4 CEMS 主要技术要求5 CEMS 安装和测量位置6 参比方法采样位置和采样点7 CEMS 检测质量保证第二章烟气连续排放监测系统采用的测量技术1 烟尘浓度测量技术2 气态污染物测量技术3 烟气参数测量技术第三章国内烟气连续排放监测系统介绍1 国内 CEMS 仪器生产和销售情况2 典型 CEMS 仪器介绍3 CEMS 仪器的运行与维护4 CEMS 发展趋势废水污染源在线监控技术第四章废水在线监测系统概述1国家环境监理信息系统工作原理2废水在线监测系统描述3废水在线监测系统功能4废水在线监测系统应用软件5废水在线监测系统监测设备第五章废水在线自动监测系统采用的测量技术1智能环境监理适配器2数据采集器（黑匣子）3流量计4 COD 在线监测仪5 PH 计第六章国内废水在线监测仪器介绍1国内废水在线监测仪器设备2在线监测设备的校准与维护烟气污染源在线监控技术/何煌辉第一章烟气连续排放监测系统概述随着我国环境管理制度的不断完善，我国的环境管理已从浓度控制转向总量，相应的在排放标准、排污收费、排污许可证、环境影响评价等重要管理制度上已逐步从对污染物排放浓度的限制转向对污染物排放总量的控制。在管理制度转变中一个亟待解决突出的问题是作为管理监督手段的排放监测系统必须迅速建立适合总量控制要求的体系。过去我国的污染物排放监测主要是以污染物浓度为主的监测，监测频次低，大部份污染源的排放是根据估算，随意性很大。这种情况极大地影响了排污许可证制度、排污收费等管理制度的实施。同时，由于污染源排放的基础数据是环境管理、规划、质量预测等的基础，不准确的数据极大地影响了我国环境能源及经济发展重大决策的科学性和准确性，急需建立能够连续测量污染物排放总量的监测系统。1CEMS 的概念烟气连续排放监测系统（Continuous emission monitoring systems for flue gas）简称CEMS，测定污染源颗粒物和/或气态污染物浓度或排放速率所需的全部设备。它是由采样、测试、数据采集和处理三个子系统组成的监测体系。采样系统：采集、输送烟气或使烟气与测试系统隔离。测试系统：检测污染物，显示物理量或污染物浓度。数据采集、处理系统：采集并处理数据，生成图谱、报表，控制生动操作功能。2CEMS 的组成和描述烟气 CEMS 是由颗粒物 CEMS 和/或气态污染物 CEMS（含 O2或 CO2）、烟气参数测量子系统、数据采集处理子系统组成（图1）。通过采样方式和非采样方式，测定烟气中污染物浓度，同时测量烟气温度、烟气压力、流速、流量、烟气含湿量（或输入烟气含湿量）、烟气含氧量（或二氧化碳含量）；计算烟气污染物排放率、排放量；显示和打印各种参数、图表并通过数据图文传输系统传输至管理部门。3CEMS 的分类及测试技术3.1 CEMS 的分类烟气 CEMS 按测量方式分可分为三类：抽取式监测系统、现场监测系统和遥测系统。按测量技术或项目分则主要有如下几个方面：3.1.1 点测量 CEMS在烟道或管道断面某一点上或沿着等于或小于断面直径 10%的路径上测量的 CEMS。3.1.2 线测量 CEMS在沿着大于烟道或管道断面直径 10%的路径上测量的 CEMS。3.1.3 不透明度颗粒物 CEMS测量入射光通过含有颗粒物的烟气时，其光强度因颗粒物对光的吸和散射作用而减弱的百分比的颗粒物 CEMS。3.1.4 后向散射颗粒物 CEMS测量入射光所照射烟气中颗粒物对光向后散射光强度的颗粒物 CEMS。3.1.5射线颗粒物 CEMS测量烟气中颗粒物对射线吸收的颗粒物 CEMS。3.1.6直接抽取式烟气 CEMS湖南省国家环境监理信息系统及污染源在线监控技术培训资料烟气污染源在线监控技术/何煌辉烟气通过前端填有滤料并具有防止烟气中水份在管路中冷凝的加热、保温装置的采样管和导气管，整体控温在120160，在烟气进入分析仪前快速除去烟气中的水份，把烟气温度冷却到15，或比环境温度低 11后，再进行测定的 CEMS。颗粒物 CEMS颗粒物测量仪烟气参数测量子系统烟气温度变送器温度测量仪烟气压力变送器压力测量仪数据采集与控制系统数固定源监控系统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流量测量仪湿度测量仪氧测量仪二氧化碳测量仪可输入含湿量据采集与控数据处理与远程通讯打印显示气态污染物 CEMS系气态污染物采样器气态污染物分析仪直接抽气法制统校验标准气体烟气预处理装置气体控制器气态污染物采样器气态污染物分析仪校验标准气体稀释气体气态污染物测量仪稀释抽气法现场监测法系统MODEM环保行政主管部门表示任选一种气体参数测量仪和气态污染 CEMS图 1 烟气连续排放监测系统示意图3.1.7 稀释抽取式烟气 CEMS烟气通过前端填有滤料的“恒流稀释探头”和导气管，经纯净空气稀释的烟气进入分析仪进行测量的 CEMS。3.1.8 现场烟气 CEMS由直接插入烟道或管道安装在探头前端的电化学或光电传感器或发射一束光穿过烟道或管道对烟气进行测量的 CEMS。湖南省国家环境监理信息系统及污染源在线监控技术培训资料3.2 CEMS 采用的分析技术烟气污染源在线监控技术/何煌辉抽取和现场 CEMS 分析技术中采用了许多化学的、物理的方法。如：先进的光电技术、气体滤光相关光谱技术、付里叶转换红外光谱技术等，如表 1。表 1 CEMS 应用的分析技术现场监测系统抽取式监测系统气体颗粒物吸分光光度技术光后向散射收光谱发光方法电化学法差分吸收技术气体滤光相关技术付里叶转换红外技术荧光（SO2）化学发光（NOX）火焰光度（SO2）极谱法电位测定法电解催化法（O2）顺磁法（O2）点测量线测量吸收光谱（二阶导数光谱）电解分析（极谱、电催化）吸收光谱（差分吸收、气体滤光相关）点测量线测量带电离子转移分子辐射衰减光散射光吸收4CEMS 主要技术要求4.1 外观要求仪器应有制造计量器具 CMC 标志和产品铭牌，仪器各部连接可靠，刻度、数字清晰，仪器外壳或外罩应耐腐蚀、密封性能良好、防尘、防雨。4.2 环境条件仪器在以下环境中应正常工作。环境温度：-1045相对湿度：90%大气压：86106kPa烟气温度：2604.3 供电电压 AC220V/50Hz4.4 安全要求仪器应有漏电保护装置，防止人身触电。4.5 校准仪器应能用手动和/或自动方法进行零点漂移和量程漂移校准，对于气态污染物CEMS能用手动和自动方法输入标准气体校准仪器。4.6 净化仪器应具有防止光学镜头、插入烟道或管道探头被烟气污染的净化系统；净化系统能克服烟气压力，保持光学镜头、插入烟道或管道探头的清洁。湖南省国家环境监理信息系统及污染源在线监控技术培训资料4.7 数据采集和处理烟气污染源在线监控技术/何煌辉仪器应具有记录、存贮、显示、数据处理、数据输出、打印、故障告警、安全管理和数据、图文传输功能。仪器应设置 RS232、RS422、RS485 中任一种通讯接口。4.7.1 数据采集控制器4.7.1.1 数据采集和控制由仪器数据的采集和控制功能协调整个系统的时序，记录测定数据和仪器运行状态数据，根据状态数据诊断仪器运行状态并在测定数据后面给出状态标记（P电源故障、F排放源停运、C校准、M维护、O超排放标准、Md丢失数据、T超测量上限、D仪器故障，），当仪器运行不正常时发出告警信息。当 1h 监测数据滑动平均值超过排放标准时，仪器发出超标报警信息。4.7.1.2 数据存贮仪器数据采集控制器应保证存储一年的原始数据，当存储空间不足保存 10 天原始数据时，系统将自动提示告警信息。4.7.1.3 文档管理仪器应能对数据文档进行保存和备份，能自动生成运行参数报告，数据报告，掉电记录报告和操作记录报告。4.7.1.4 接口仪器接口应具有扩展功能，模块化结构设计，可根据使用要求，实现单路或多路配置。4.7.1.5 安全管理仪器应具有安全管理功能，操作人员需登录密码后，才能进入控制界面，系统对所有的控制操作均自动记录并入库保存。4.7.1.6 异常情况自动恢复功能受外界强干扰或偶然意外或掉电后又上电等情况发生时，造成程序中断，系统应能实现自动启动，自动恢复运行状态并记录出现故障时的时间和恢复运行时的时间。4.7.2 数据处理和数据通讯4.7.2.1 数据通讯仪器应具有数据通讯功能，周期地采集各个现场数据采集器发来的各种信息，进行处理、存储，显示告警信息和相应数据。提供网络接入功能，向有关部门定时传送数据和图表，并随时接受数据查询。并时发送时钟命令并校准时钟。4.7.2.2 数据查询和检索显示仪器现场工作状态，可设置条件查询和显示历史数据，打印告警信息和各种图表，实时显示污染物排放数据和相关烟气参数。仪器应每 10s 获得一个累计平均值，能显示和打印1min、15min的测试数据，生成小时、日、月报表，报表中应给出最大值、最小值、平均值、参加统计的样本数。4.7.2.3 丢失数据修复仪器应具有对丢失数据进行修复的功能。4.7.2.4 污染物浓度和排放率计算仪器应具有计算污染浓度和排放功能。4.8 排气参数测定与污染物浓度换算和排放率计算4.8.1 排气参数测定4.8.1.1 排气温度的测定由 CEMS 配置的热电偶或热电阻温度传感器连续测量。4.8.1.2 排气含湿量的测定湖南省国家环境监理信息系统及污染源在线监控技术培训资料烟气污染源在线监控技术/何煌辉a 采用冷凝法、干湿球法、重量法中的一种方法测定，取平均值输入 CEMSb 由 CEMS 配置的电容式湿度传感器连续测量或氧传感器测量除湿前、后氧量计算排气含湿量。c 工艺参数估算法。4.8.1.3 排气中 O2、CO2的测定a由 CEMS 配置的 O2传感器或分散红外 CO2检测仪分别连续测量排气中的 O2或 CO2含量。b按下式计算排气中的 O2、CO2含量。 OCO2=CO2max124.8.1.4 排气密度和气体分子量的计算20.9 / 100 按 GB/T161571996 计算排气气密度和气体分子量。4.8.1.5 排气流速、流量的测定a 测量大气压力：由 CEMS 配置的大气压力传感器测出。b 测量排气流速：由皮托管连续测量系统、或靶式流量计测定烟道或管道断面某一固定点的排气流速、或热平衡仪测定某一固定点的排气质量流量、或由超声波测速仪测定断面排气平均流速。c 排气流速和流量的计算皮托管法、或靶式流量计法、热平衡仪法按下式计算烟道或管道断面平均流速：V= K V式中： Kv 速度场系数；svpVp测定断面某一固定点的湿排气平均流速或平均质量流量，m/s 或 kg/h；Vs测定断面的湿排气平均流速，m/s。超声波测速法按下式计算烟道或管道断面平均流速：VS=l112COSttAB式中：l安装在烟道上两侧 A（接收/发射器）与 B（接收/发射器）间的距离，m；烟道中心线与 AB 间的距离 l 的夹角；tA声脉冲从 A 传到 B 的时间（顺气流方向），stB声脉冲从 B 传到 A 的时间（逆气流方向），s。排气流量的计算工况下的湿排气流量按下式计算：Qs= 3600 FVs式中：Qs工况下湿排气流量，m3/h；F测定断面面积，m2。标准状态下干排气流量按下式计算：湖南省国家环境监理信息系统及污染源在线监控技术培训资料烟气污染源在线监控技术/何煌辉273BP(sw)=QQa+S 1 Xsns273+ts101325式中：Qsn标准状态下干排气流量，m3/h；Ba大气压力，Pa；Ps排气静压，PaTs排气温度，Xsw排气中水份含量体积百分比，%4.1.8.6 颗粒物或气态污染物浓度和排放率计算a.颗粒物或气态污染物浓度按下式计算：C = bX + a式中： C 标准状态下干排气中颗粒物或气态污染物浓度，mg/Nm3，XCEMS 显示的物理量；b回归方程斜率；a回归方程截距，mg/Nm3。b.颗粒物或气态污染物折算排放浓度按下式计算：C = C 式中： C 折算成过量空气系数为时的颗粒物或气态污染物排放浓度，mg/Nm3；C 颗粒物或气态污染物实测浓度，mg/Nm3； 在测点实测的过量空气系数； 有关排放标准中规定的过量空气系数。c.过量空气系数按下式计算： =2121 XO2式中：X排气中氧的体积百分数，%。O2d.颗粒物或气态污染物排放率按下式计算：G = C Qns106式中：G颗粒物或气态污染物排放率，kg/h； Qns标准状态下干排气量，m3/h。5CEMS 的安装和测量位置5.1 颗粒物 CEMS 的安装要求和测量位置颗粒物 CEMS 应安装在能反映颗粒物排放状况有代表性的位置丰，具体要求如下：5.1.1一般要求a. 位于所有控制设备下游；b. 光学原理颗粒物 CEMS 所在监测位置没有水滴和水雾；c. 便于日常维护，安装位置易于接近，有足够的空间，便于清洗光学镜头、检查和调整光路准直、检验仪器性能和更换部件。湖南省国家环境监理信息系统及污染源在线监控技术培训资料5.1.2 安装位置烟气污染源在线监控技术/何煌辉安装位置优先选择在垂直管段。应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。安装位置应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于 4 倍直径，和距上述部件上游方向不小于 2 倍直径处。对矩形烟道，其当量直径 D=2AB/（A+B），式中 A、B 为边长。5.1.2.1 当监测位置在烟道或管道垂直管段上，离弯头下游的距离小于 4 倍直径时，安装位置位于弯头下游大于 2.5 倍直径的地方。5.1.2.2 当监测位置在烟道或管道垂直管段上，离弯头上游的距离小于 4 倍直径时，安装位置位于弯头上游大于 2.5 倍直径的地方。5.1.2.3 当监测位置在烟道或管道垂直管段两弯头之间，离弯头下游的距离小于 4 倍直径，离弯头上游的距离小于 1 倍直径,安装位置位于弯头上游大于 3 倍直径的地方。5.1.2.4 当监测位置在烟道或管道的水平管段上，安装位置离垂直弯头下游的距离至少 4 倍直径，位于烟道或管道底部向上垂直轴的 1/3 与 1/2 距离之间的地方。5.1.2.5 当监测位置在烟道或管道的水平管段上，安装位置离垂直弯头下游的距离少 4 倍直径，气流在垂直管段向上流动时，位于烟道或管道底部向上垂直轴的 1/2 与 2/3 距离之间的地方；气流在垂直管段向下流动时，位于烟道或管道底部向上垂直轴的 1/3 与 1/2 距离之间的地方。5.2 气态污染物 CEMS 的安装和测量位置5.2.1 一般要求a. 位于气态污染物混合均匀的位置，该处测得的气态污染物浓度或排放率能代表固定污染源的排放。b. 便于日常维护，安装位置易于接近，有足够的空间，便于清洗光学镜头、检查和调整光路准直、检验仪器性能和更换部件。5.2.2 安装位置5.2.2.1 安装位置应设置在距离最近的控制装置、产生污染物和污染物浓度或排放率可能发生变化部位下游不小于两位直径。5.2.2.2 离排气或控制装置上游不小于半倍直径。5.2.3 测定位置5.2.3.1 点测量 CEMS 的测定位置测量点应符合下列条件之一：a 离烟道或管道壁距离不小于 1m。b 位于或靠近烟道或管道矩心区域。5.2.3.2 线测量 CEMS 的测定位置有效性测量线应符合下列条件之一：a 离烟道或管道 1m 以外。b 至少测量线的 70%在烟道或管道断面的 50%区域内。c 在矩心区域中心。5.3 流速连续测量系统的安装和测定位置5.3.1 一般要求安装位置不得影响颗粒颗物和气态污染物 CEMS 的测量。5.3.2 测定位置测量点应符合下列条件之一：a 离烟道或管道壁距离不少于 1m。湖南省国家环境监理信息系统及污染源在线监控技术培训资料烟气污染源在线监控技术/何煌辉b 靠近烟道或管道矩心区域，但不影响 CEMS 的测量。6参比方法采样位置和采样点采样位置优先选择在垂直管段，应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。采样点位置和数目按 GB/T16157-1996 设置。7CEMS 检测质量保证分为安装时的质量保证、校准时的质量保证和复检时的质量保证三个方面。上述具体内容请参考 HJ/T762001 国家环保总局固污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法湖南省国家环境监理信息系统及污染源在线监控技术培训资料烟气污染源在线监控技术/何煌辉第二章烟气连续排放监测系统采用的测量技术1.烟尘浓度测量技术1.1 测量原理1.1.1不透明度法当一束光通过含有烟尘的烟气时，光强因烟尘的吸收和散射作用而衰减，并遵循Lambert-Beer 定律：I=I0exp(-aL) （1）式中，I0为入射光辐射强度；I 为出射光辐射强度；a 为与入射光波长、烟尘粒子半径、烟尘浓度相关的衰减系数；L 为光束透过烟气层的距离，即光程。式（1）的另一种表达式为：I=I010-D（2）其中，D 定义为光密度。可以看出 D 值只与入射和出射光强度有关，直接反映了光的衰减程度。光密度法就是通过测定光束通过烟气后的光强与原光强的比值来定量光密度或烟尘浓度。测定仪主要由激光发射端、激光接收端组成。激光发射端、激光接收端均为法兰安装形式，留有反吹气接口、电源及信号线缆连接插座。1.1.2 射线衰减法使用等速采样设备对烟气进行等速采样，烟气通过滤带过滤后烟尘积集于样品滤带上，通过射线对空白和样品滤带的对比测量，从而得出颗粒物的精确质量。1.1.3 电荷转移监测仪法任何两种不同的物质在动态状况下会互相之间产生静电荷。如果颗粒物互相碰撞，电子将从一种物质传导至另一种物质。这时，此静电荷会产生微弱电流，这就是我们熟悉的“摩擦生电”原理。如果颗粒物只是流经过一种材料(探头)，两者之间会形成一种感应电荷：当流动中带正电荷的颗粒物接近探头的有效距离时，探针内的电子将被吸引到接近颗粒物的外层。当此颗粒物流过探头安装位置后，探针内的电子将被推移至远离颗粒物的另一面。当颗粒物离开有效感应距离时，探针内电子将恢复原来的分布状况。这种电子群的移动现象也能形成一股可被探测到的微弱电流。这就是 电荷感应原理。电荷法监测设备就是利用探测各烟尘颗粒物与探针之间所产生的静电荷，经过放大分析和处理，转换成一种电子信号并传送进监测系统。利用“摩擦生电”原理来获取信号的烟尘排放监测设备称为“直流耦合”技术；利用“电荷感应”原理来获取信号的烟尘排放监测设备称为“交流耦合”技术。烟尘颗粒物排放量与“交流耦合”技术监测探头感应信号具有线性关系。1.2 颗粒物 CEMS 各种测量方法比较常用的颗粒物 CEMS 主要有：不透明度、向后散射、射线吸收原理的 CEMS。颗粒物 CEMS 的性能比较如表 1。湖南省国家环境监理信息系统及污染源在线监控技术培训资料原理不透明度烟气污染源在线监控技术/何煌辉表 1颗粒物 CEMS 性能比较后散射射线（国外）射线（国内）方式波长光源或辐射源灵敏度线测量非抽取式400700mn几万小时30mg/m3点测量非抽取式880mn几万小时高点测量抽取式C14 5000 年高点测量非抽取式2 年高干扰安装粒径、分布、颜色、水雾滴较易易较易易应用1.2.1 不透明度 CEMS建立专一经验关系式特点：直接测量（非抽取式）、实时连续采样、经几个国家认定机构认定、测量整个烟道（园形）、国外有仪器标准。不足：测量不直接与颗粒物质量浓度成正比、要求发射源与接收器/反射器严格成一条线、对低于 30mg/m3的颗粒物浓度的灵敏度低。影响：颗粒物的颜色、粒径的大小、颗粒物的分布、烟气中的水份以水雾或水滴状态存在、仪器镜面聚集尘和水雾。读取方法：建立参比方法与 CEMS 法的校正曲线，将 CEMS 显示物理量转换为质量浓度（mg/m3）。减少干扰：给出校正曲线的置信区间，选择适合的安装位置，在直接与烟气接触的镜面周围形成气幕，要求燃料来源稳定，净化设施正常运行。1.2. 2 后向散射 CEMS特点：直接测量（非抽取式）、实时连续采样、经几个国家认定机构认定、点测量、易于安装。不足：测量不直接与颗粒物质量浓度成正比（校准）。影响：颗粒物的颜色、粒径的大小、颗粒物的分布、烟气中的水份以水雾或水滴状态存在、仪器镜面聚集尘和水雾。读取方法：建立参比方法与 CEMS 法的校正曲线，将 CEMS 显示物理量转换为质量浓度（mg/m3）。减少干扰：给出校正曲线的置信区间，选择适合的安装位置，在直接与烟气接触的镜面周围形成气幕，要求燃料来源稳定，净化设施正常运行。1.2.3 射线连续 CEMS特点：高灵敏度可达大气标准（g/m3级）、与实际质量浓度紧密相关必须为等速采样、颗粒物的特征不干扰测量、可对湿烟气进行测量。国内产品为无动力、等速、非抽取式、实时连续测量，点测量、价格低、易安装。不足：国外产品为抽取式仪器要求等速采样、点测量、非实时连续测量、要求有核辐射源、初始价格高，高的维护要求。读取方法：建立参比方法与 CEMS 法的校准曲线，将 CEMS 测定的点测量值转换为断面测定值。减少干扰：给出校准线的置信区间和允许区间，定期用高压气体反吹，吹扫采样嘴正对烟气截面上的积尘。湖南省国家环境监理信息系统及污染源在线监控技术培训资料1.2. 4 电荷转移监测仪烟气污染源在线监控技术/何煌辉原理：通过电荷收集/转移探测移动微粒的冲击。主要用途：裂袋探测仪，过程混乱探测仪。优点：低成本、直接测量、实时测量。不足：测量对速度敏感、不直接与颗粒物质量浓度成正比（校准）。影响：烟气速度的变化、颗粒物的粒径大小、分布、电场、烟气中含湿量的变化都有影响。2. 气态污染物测量技术2.1 红外或紫外荧光屏法测量气体浓度一般情况，可以采用红外或紫外光谱，利用吸收或荧光原理对气体浓度进行测量。针对谱吸收法介绍如下：（以 SO2为例）特定波长的紫外或红外光源通过敏感通道和参考通道组成的测量单元时，由于 SO2对光谱的吸收，使得从敏感通道得到的光信号有所衰减，且衰减的程度直接与 SO2的浓度有关，而参考通道的光信号不衰减，因此经光探测器，光电转换器就可以得到 SO2吸收光谱的程度，进而得到 SO2的浓度。其数学模型可由朗伯-比尔（Lambert-Beer）原理表达为：( )I=I0( )e K ( ) CL式中：I0()：入射光的强度，由参考通道得到I()：透射光（吸收光）的强度，由敏感通道得到L：光程长C：吸收气体的浓度，即待测量K()：吸收系数，是光波长的函数在具体测量时，要选择对 SO2吸收程度高的波峰，L 是固定量，故由上式可得到待测气体 SO2的浓度。2.2 二氧化硫等气体浓度连续测量2.2.1 直接抽取法这种方法是最传统的烟气连续分析方法，它将被测烟气连续地进行抽取，经过采样探头过滤、加热保温、冷凝脱水和细过滤，进入气体分析仪。这种方法在欧洲最为流行，但预处理系统复杂、维护工作量大、总体价格较高。2.2.2 抽取式稀释法抽取式稀释法，是在抽取的基础上，用干净的空气将抽取的烟气进行确定倍数的稀释（如100倍）。这样可避免抽取方式中复杂的样品预处理系统，同时由于无需除水，因而是带湿测量的，这也是美国环保局（EPA）的优选方法，在美国甚为流行。但这种方法要求高精度稀释头（设计制造相当困难），同时稀释头也需要定期更换过滤装置。2.2.3 现场直接测量法现场直接测量方式是目前为止最为简明的方式，免去了复杂的取样管道及预处理系统，维护工作量小，几乎没有消耗品，其难点是在线标定，同时探头和分析仪直接置于现场，防护要求较高。湖南省国家环境监理信息系统及污染源在线监控技术培训资料烟气污染源在线监控技术/何煌辉2.3 各种测量方法性能比较气态污染物 CEMS 主要分为三大类：直接抽气法、稀释抽气法、在线直接测量法。2.3.1 直接抽气法：粗滤、加热、保温（120）、除湿、细滤、测量烟气中污染物原始浓度（测量气体温度降低到15或比环境温度低 11），用零气和标准气体标定、点测量。2.3.2 稀释抽气法：内、外（加热）稀释法、典型稀释比1：100、烟气输送距离远、露点低、测定稀释烟气污染物浓度、用零气和标准气标定、点测量。2.3.3 在线直接测量法：不锈钢或陶瓷烧结材料滤尘、光吸收、用零气和标准气体标定或校准器件标定、点或线测量。气态污染物测量技术中，二氧化硫 CEMS 及氮氧化物 CEMS 性能比较如表 2、表 3。表 2 二氧化硫 CEMS 性能比较原理方式点、线波长特点红外非分散红外吸收直接抽取非抽取式点点、线7.3m烟气原始浓度烟气原始浓度荧光稀释抽取点214nm稀释烟气浓度紫外紫外吸收抽取、非抽取点、线280320nm烟气原始浓度输送76m不用输送长76m、不用输送原理表 3 氮氧化物 CEMS 性能比较非分散红外紫外化学发光方式点、线波长特点输送抽取、非抽取点、线NO 5.3mNO2NO原始浓度76m、不用输送抽取、非抽取点NO 195225 nmNO2 350450 nm原始浓度长稀释抽取点、线NO+O3NO2590875 nmNO2NO稀释浓度76m、不用输送3 烟气参数测量技术3.1 氧化锆电化学法测量含氧量仪器所使用的氧化锆材料是一种氧化锆固体电解质，是在纯氧化锆中掺入氧化钇或氧化钙，在高温烧结成的稳定氧化锆。在 600以上高温条件下，它是氧离子的良好导体，一般做成管状。如果在氧化锆管内外两侧涂制铂电极，用电炉对氧化锆加热，使其内外壁接触氧分压不同的气体，氧化锆管就成为一个氧浓差电池，在两个铂电极上将发生如下反应：在空气侧（参比侧）电极上：O2+4e2O2-湖南省国家环境监理信息系统及污染源在线监控技术培训资料烟气污染源在线监控技术/何煌辉在低氧侧（被测侧）电极上：2O2-O2+4e即空气上一个氧分子夺取电极上四个电子而变成两个氧离子，氧离子在氧浓差电势的驱动下，通过氧化锆管迁移到低氧侧电极上，留给该电极四个电子而复原为氧分子，电池处于平均状态时，两电极间电势值 E 恒定不变。氧电势值 E 符合能斯特议程：式中：R气体常数N4F法拉第常数E=RT4FINPaPxPa被测气体氧浓度百分数Px参比气体氧浓度百分数，一般为 20.6%这样，如果把氧化锆管加热至大于 600的稳定温度，在氧化锆管两侧分别流过被测气体和参比气体，则产生的电势与氧化锆管的工作温度和两侧的氧浓度有固定的关系。如果知道参比气体的浓度，则可能根据氧化锆管两侧的氧电势和氧化锆管的工作温度计算出被测气体的氧浓度。3.2 烟气流速 CEMS各种流速测量 CEMS 性能比较如表 4。表 4 流速 CEMS 性能比较测量方法压差传感法靶式流量计法热平衡法超声波法测量方式点测量要用速度场系数校准点测量要用速度场系数校准点测量要用速度场系数校准线测量优点结构简单、安装方便、易于维护、运行可靠。结构简单、安装方便、易于维护、运行可靠、成本低。结构简单、安装方便、易于维护、运行可靠，不需要测量烟气温度、压力。与气体密度、温度压力无关，测量断面排气平均流速。不足要用高压气体定时反吹。当垂直于气流的靶面积发生变化时影响流量测定的准确性。质量流量与烟气密度有关，由于是直接插入烟道测量，要防止烟气对热丝的污染。安装要求高、价格贵。湖南省国家环境监理信息系统及污染源在线监控技术培训资料烟气污染源在线监控技术/何煌辉第三章国内烟气连续排放监测系统介绍1.国内 CEMS 仪器生产和销售情况表 5 我国生产和销售 CEMS 仪器情况序号产地测试项目测试原理或方法光学法（朗伯-比尔定律、插入式在线烟尘（不透明度）测定）备注经 国 家 环 保 总1北京牡丹电子集团有限公司二氧化硫氧紫外法（插入式在线测定）电化学法（氧化锆）局 质 检 中 心 检定合格2北京长风益来自动化科技有限公司流速（流量）涡街流量计法烟尘（不透明度）光学法（朗伯-比尔定律）二氧化硫紫外荧光法（烟道内稀释抽取）氧电化学法（氧化锆）流速（流量）热导法烟尘（不透明度）后向散射法二氧化硫紫外荧光法（烟道外稀释抽取）经 国 家 环 保 总局 质 检 中 心 检定合格经 国 家 环 保 总3深圳市中兴新通讯设备有限公司二氧化氮化学发光法（烟道外稀释抽取）局 质 检 中 心 检定合格4太原中绿环保技术有限公司流速（流量）皮托管法烟尘（不透明度）光学法（朗伯-比尔定律）二氧化硫定电位电解法（烟道外稀释抽取）氧电化学法（氧化锆）流速（流量）靶式流量计法烟尘（不透明度）光学法（朗伯-比尔定律）经 国 家 环 保 总局 质 检 中 心 检定合格经 国 家 环 保 总5青岛佳明科技有限公司二氧化硫紫外法（直接抽取法）局 质 检 中 心 检6大连中环科技有限公司7中国北京分析仪器厂流速（流量）皮托管法二氧化硫定电位电解法（直接抽取法）不透明度光学法（朗伯-比尔定律）非分散红外（导气管加热、检测仪前二氧化硫快速冷凝除水）氧电化学法（氧化锆）流速（流量）超声波定合格环保质检合格经 国 家 环 保 总局 质 检 中 心 检定合格8北京天融环保设备中心二氧化硫非分散红外环保质检合格9武汉天虹智能仪表厂10北京地海天科技有限公司烟尘（不透明度）光学法（朗伯-比尔定律）流速（流量）皮托管法烟尘射线法（烟道内测试）流速（流量）皮托管法11 南京电力环保科研所烟尘光学法（朗伯-比尔定律）12南京创旗激光电子仪器有限公司二氧化硫、一氧化氮非分散红外烟尘（不透明度）后向散射法13美国环境系统（ESC）公司二氧化硫氮氧化物紫外荧光法（烟道内稀释抽取）化学发光法（烟道内稀释抽取）流速（流量）皮托管法湖南省国家环境监理信息系统及污染源在线监控技术培训资料序号产地烟气污染源在线监控技术/何煌辉表 5 我国生产和销售 CEMS 仪器情况(续)测试项目测试原理或方法电荷法（仪器未校正烟气流速和静电备注14澳大利亚高原科技有限公司烟尘对测定的影响）烟尘（不透明度）光学法（朗伯-比尔定律）15美国热电子（TE）公司二氧化硫氮氧化物氧脉冲荧光法（烟道内稀释抽取）化学发光法（烟道内稀释抽取）电化学法16广洲光通技术有限公司17法国 Seres 公司流速（流量）质量流量计法烟尘光学法（朗伯-比尔定律）烟尘（不透明度）光学法（朗伯-比尔定律）二氧化硫紫外荧光法（烟道内稀释抽取）氮氧化物化学发光法（烟道内稀释抽取）氧电化学法电荷法（仪器未校正烟气流速和静电烟尘对测定的影响）18英国 CODEL 公司二氧化硫氧脉冲荧光法（烟道内稀释抽取）电化学法流速（流量）光闪烁法烟尘（不透明度）光学法（发射光、光散射）19摩特威尔发展有限公司二氧化硫氮氧化物氧紫外法（插入式在线测定）紫外法（插入式在线测定）电化学法（氧化锆）20美国大气仪器与监测（AIM）有限公司烟尘（不透明度）光学法（光透射）二氧化硫红外或紫外法（直接抽取式）氮氧化物红外或紫外法（直接抽取式）氧电化学法（氧化锆）烟尘（不透明度）光学法（光透射）二氧化硫红外或紫外法（直接抽取式）21日本岛津株式会社氮氧化物氧红外或紫外法（直接抽取式）磁流式22日本纪本株式会社流速（流量）皮托管法烟尘后向散射法23日本柴田科学烟尘后向散射法24德国 SICK 公司25英国 TWIN-TEK26芬兰 MIP 公司烟尘（不透明度）光学法（光透射）烟尘（不透明度）光学法（光透射）烟尘（不透明度）光学法（光透射）27美国联合科技公司28法国 WESTNNO 公司德国 DURAG industrie Elektronik 29GmbH & CoKG烟尘烟尘烟尘后向散射法射线法（烟道外测试）电荷法（仪器未校正烟气流速和静电对测定的影响）30美国光学公司烟尘（不透明度）光学法（光透射）流速（流量）光闪烁法湖南省国家环境监理信息系统及污染源在线监控技术培训资料2.典型 CEMS仪器介绍烟气污染源在线监控技术/何煌辉HP5000 在线式烟气连续排放监测系统主要特点：直接对