烟气分析仪--中兴

初1 翻_ _补 F NV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .、 一 砚 扑中 兴深 训 市 中 兴 断 班 H 1 1a 备 有 限 公 司 主 办忘 菊 ， 。 期 ( 。 刊 ) 2 002 年 1 月 1 5 日 . . . Z E - C E M 2 0 0 0 专栏 专拦一: Z E - C E M 2 口 口 口 怒述 扮一 户 秒 0 0 呷 气 连 续 监 测 奔 娜 娜邹秘 烟气连续监测系统 ( C o n t i n u o u s E mi s s i o n M o n i t o r i n g S y s t e m)即C E MS ，主要监测燃煤释放 的颗粒物、二氧化硫等污染物，为环境管理、环境监 测、排污收费、污染物治理、改善大气环境质量、实 施污染物排放总量控制等提供科学可靠的依据。 C E MS 一般由颗粒物分析仪和气态污染物分析仪、 烟气参数测量子系统、 数据采集和处理子系统等组成。 空监测器和稀释混合器以及定标气、样气、稀释气传 送管线等部分组成。 烟气通过惯性过滤器进人两级过 滤器， 经过过滤的烟气通过声速孔进人混合泵与稀释 气混合后由样气导引管输人分析仪。理论分析证明: 当声速孔满足临界条件，即临界孔下流压力与上流压 力比低于0 . 5 3 时，孔板达到临界状态;超过临界状 态后，流体流过孔板的流速被限制在声速，此时流 过临界孔的流量不再与孔两侧的压差有关， 质量流量 1 Z E - C E M2 0 0 0 原理保持为恒定值。 Z E - C E M2 0 0 0 烟气连续监侧系统是中 兴新通讯设 备 郁 淞司 依 据 国 寡 制的具有自主知识 Z E - C E M2 0 0 0 是运fat,j,K o * DS201 9* 术采样、紫外荧采样技术， 一 声速孔恒温 一黯蘸孽 娜一砂么翼一一黔胜森 N O X tK 茸 麻 后 滞 裱 尘浓度、 多点鳅 先进的滩 力 舞 杨 修正方法。 香 接 呆 俞孰ha一 协 一彝 级的 广泛 ao; 妹 器、 声速 孔， 叙子 真 ，一秘 晰 哪 攀 一二 结 二 .V n 认、 * 与 灿入 仪 器 的 反 应 巾 兴 琢 侃 . 丫 在1 9 0 - 2 3 0 n m 的 紫 外 光 照 射 下 生 成 激 发 态 的S O 2 。 这 个波 段， 大气中 的N 2 , 0 : 基 本上不引 起“ 荧光 淬灭效 应” 。 激 发态S O 2 主 要通过 荧光 过程回 到基 态， 其 发射 的 荧光 强 度与S O 2 的浓 度成正比。 利 用光电 倍 增管接 受 荧光 ， 从而 可以得到 待 测样气中S O : 的 浓 度。 1 . 3 化学发 光法 测N O , 浓 度 大 气中 的N O 、 主 要以N O 和N O 2 形 式存 在。 他们 主要来源于石化燃料高温燃烧和硝酸、化肥等生产排 放的废气，以及汽车尾气排放。 化学发光是指化合物吸收化学能后，被激发到激 发态，再由激发态返回至基态时，以光量子的形式释 放能量的现象。通过测量化学发光强度对物质进行分 析测定的方法称为化学发光分析法。有若干种方法可 以对氮氧化物进行化学发光测定，最广泛使用的是采 用臭氧的发光反应， 该反应的发射光谱在6 0 0 - 3 2 0 0 n m 范围内，最强发射波长为1 2 0 0 n m o 大气中氮氧化物反应产物的发光强度可用下式表 示: 2 Z E - C E M 2 0 0 0 组成 Z E - C E M2 0 0 0 系统由监测仪器和监控中心两大 部 分组成。 扮。 介 一亩1 I=K W0 1 4 0 3 M 式中:工 发光强度; N O , 0 3 一一分 别 为 一 氧 化 氮和 臭 氧的 浓度 ; M参与反应的第三种物质的浓度，通 常是空气; K与化学发光反应温度有关的常数。 如 果0 : 是过 量的， 而M也是 恒定的 ， 则 发光强 度 与N O 浓度 成正比， 这 是定量 分析的 依据。 测 定N O . 的 总 浓 度 时 ， 需 要 先 将N 0 2 转 换 成N O . 化 学发 光法测 量N O X 的 特点是 : 灵敏 度 高， 可 达 p p b 级 选择性好， 对于多种污染物质共存的大气， 通 过化学发光反应和发光波长选择，可不经分离有效地 进行测定 线性范围宽， 通常可达5 - 6 个数量级， 在环 境监测、生化分析等领域得到广泛的应用。 监测仪器部分主要包含稀释采样器、 烟尘监测仪、 烟气参 数测 量子系 统、 S O 2 分析仪、 N O 二 分 析仪、 零 空 气发生器、气路控制器、数据采集器、气路管道和标 准气体等几大部件。稀释采样器将烟气按比例稀释后 通 过 气 路 管 道 传 送 到S O 2 分 析 仪 和N O X 分 析 仪 进 行 气 体浓度分析;零空气发生器将高压仪表气或压缩机产 生的高压空气转变成为纯净空气，提供给系统作为稀 释空气和零标气;烟气参数测量子系统对烟气的温 度、压力、流速等参数进行测量，同时对烟尘监测仪 及稀释采样器的工作状况进行监视;数据采集器汇集 各智能化仪器的测量数据和系统工作状态并上报给监 控中心，同时控制整套监测仪器的运行流程。 监控中心由一台P C 机及其外围设备构成， 负责收 集、存储监测仪器传送过来的数据，对上报的信息进 行分析处理， 实现故障定位、 故障告警、 报表统计、 报 表打印等功能，提供磁盘、磁带或刻录光盘资料和完 备的系统维护软件，定时向管理部门发送排放数据报 告，并随时响应管理部门的远程数据查询。 . 巾 兴 琢佩 渺 监测数据实时显示 ( 数据刷新时间:2 0 秒钟)实时动态显示监控曲线 历史数据 1口 a 目 a . 0 钓 让翻 历史 数 据 甲 1 1 : N 匆 因 t o t / 咚 瓜 州 因 盯 到 : 1 s L 1 : 翻1 1 : 叭 / 贾 嘎 习 5000/01/02 鱿 濒2000/01/02V I A l .r o 条形图分析方法曲线图分析方法 3 Z E - C E M 2 0 0 0 的技术特点 1 )同时监测污染物排放浓度和排放总量; 2 )采用外置式大比例稀释采样器进行烟气稀释 采样; 3 )紫 外荧 光法 测量S O 2 浓度 4 )化 学发 光法 测量N O , N O 2 , N O X 浓度 ; 5 )激光后向散射法测量烟尘浓度 6 )多点皮托管测量烟气流速 7 ) 先进的网 络数据传输技术。现场数据实时传 送，远程故障诊断，强大的报表统计和图形数据分析 功能，实现工作现场的无人值守。 4 Z E - C E M 2 0 0 0 的技术参数 NO, NO2, NOx 温度 一0-9999 mg/m3 馨 0 - 3 0 0 1 C 士 2 压力 流速 O z 湿度 0 - 0 . 1 1 Mp a喊 士 2 0f o 士 2 0f o 0 - 2 5 0f o 士 1 -0f o 0 - 1 0 0 0 f o RH 土 1 0f o ( 吕俊鹏 供稿) 巾 兴 环 侃 . 丫 蟀式 烟 尘 率 韶 军絮，异魂摆冬 竹汀脉一抓姨 七二从产奈丫认寿 1在线式烟尘监测仪的分类 目前在线式烟尘监测仪可分为以下几类 静电法、 p 射线法、透射法 ( 也称浊度法、对穿法) 、散射法。 其原理分述如下: 激光后散射法 激光后散射法则是目前较为新颖的方法， 将一激 光束投射人烟道/ 烟囱，激光束与烟尘颗粒相互作用 产生散射， 散射光的强弱与烟尘的散射截面成正比， 当 烟尘浓度升高时烟尘的散射截面增大，散射光增强， 通过测量散射光的强弱，可以得到烟尘中烟尘颗粒物 的浓度。 E S C公司的P 5 B , MO N I T O R L AB S 公司的 3 0 0 L 等都采用激光后散射方法， 中兴新公司的D M2 0 1 烟尘监测仪也采用了激光后向散射原理。由于激光后 散射法安装维护方便，灵敏度高，动态范围大，既可 用于低浓度烟尘监测，也可应用于高浓度场合，一经 出现就得到了用户的认可。 透射法 应用较多的一种方法是透射法。透射法基于烟尘 的消光比与烟尘浓度的负指数关系，透射法有激光光 源和红外光源两种，激光光源采用半导体激光器寿命 较长，且不受水气的影响，红外光源主要受到水气含 量变化的干扰，测量精度较低。早期的透射法采用一 端 发射、 另 一 端接收 的双 端方式， 近来则 采用 利用角 反射镜将光束返回单端发射接收方式。透射法的缺点 在于安装复杂、两端需要对准，无论发射/接收端还 是反射端都需要洁净空气保护，维护复杂;另外由于 光束通过烟气时存在的振动及偏移，仪器需采用较大 的光电接收器件，从而带来电路部分的非线性问题。 口 射线法 通过导管将烟气引出并通过滤带将烟尘滤留在滤 带上，由口 射线穿过含烟尘滤带后的衰减程度推知烟 气中的含尘量，进而通过烟气抽气量得出烟尘浓度， 这是p射线法的原理。p 射线法通过导管取样，烟尘 颗粒的惯性会导致颗粒在传输过程的冲击损失，而且 仪器传动部件较多，不适应长期连续的现场测量。 静电法 静电法有直流藕合与交流藕合两种。高速运动的 烟尘颗粒与气体之间摩擦及碰撞产生静电电荷，静电 电荷的量与烟尘的质量浓度、运动速度、烟尘粒子的 介电常数等参量有一定的关系，通过测定流经静电探 头处感应静电电荷可以推断烟尘浓度值，这就是静电 法的原理。静电法目前在国外普遍用来进行布袋除尘 器的破漏检测， 当布袋破漏时会产生一个浓度的突变， 静电法会捕捉到这种情况并进行报警。由于静电信号 与烟尘浓度之间的关系极大的依赖于烟气的宏观量 ( 流速、 温度、 湿度、电阻率) ， 定量的应用于连续测量 方面 目前还没有成功的例子。 2 D M 2 0 1 烟尘监测仪 D M2 0 1 烟尘监测仪采用激光散射原理， 将一经过 调制的激光束投射人烟道/烟囱，激光束与烟尘颗粒 相互作用产生散射， 采用光纤将烟尘的后向散射光导人 到精密光电探测器，通过信号处理板进行处理，最后 转化成烟尘浓度信号。 烟尘监测仪一般都在高尘高温的现场使用，对于 光学测量方法必然存在烟尘与光学窗口的隔离问题。 烟尘在光学窗口的积累会带来维护及数据不准确等一 系列问题，这是导致光学监测仪不能正常工作的一个 重要问题。 一般的办法是采用风机将干净的空气导人， 在光学窗口与烟尘之间形成一个干净空气组成的隔离 . 巾 兴 环佩 物 a 带。但在实际条件下，光学窗口仍会逐渐地污染，为 此， D M2 0 1 烟尘监测仪专门设计了一套光路系统实时 监测光学窗口的尘染情况并进行实时的修正。 当窗口 污染累积达到一定限度时，系统报警提示用户需清洁 光学窗口。这样使得系统的维护时间大为减少，同时 数据更为可靠。 为增大仪器取样测量区， 提高仪器测量数据的取 样代表性， D M2 0 1 烟尘监测仪在光路及光探测器上作 了特殊的结构设计，使得仪器测量区大小可调，最小 5 0 0 毫米，最大可大于5 0 0 0 毫米，可以应用在2 米至 2 0 米直径的烟囱或烟道上。 D M 2 0 1 烟尘监测仪与等动采样法具有很好的一致 性，在电厂的烟囱上使用时测量结果与手动平行等速 采样法的 相关系 数在0 .9 5 左右。 D M 2 0 1 烟尘监测仪具有以下特点: . 内部设置专门的监测装置监测灰尘对镜头的污染清 况， 实时对镜头污染进行修正，即使镜头被污染， 仍能正 常工作， 提供准确的读数。当 镜头污染超过门限时，提供 报警信号。 .采用光散射原理， 具有 较高的灵敏度， 同比透射法 ( 浊 度法) 灵敏度 可提高一 个数量 级， 可用于 可 献渡排放 源 的监测。 .在光路上采取措施， 使得照射到对面烟囱壁的反射 光抖 滁 在接收系统的视场之 乡卜 ， 不用设置 “ 光陷” ， 即可排 除烟囱壁反射的干扰。 . 光 路采取措施， 采样区大 小可 调整， 最 小0 .5 米， 最 大可达5 米以上， 可适应各种尺寸的 rp m源洞时具有很好 的采样代表it . .采用自 动增益， 为保证足够的采样精度，当 信号较 娜寸 系统会自动改变增益值， 保证系统具榭良 大的动态测 量范围。 .采用光源调告 啦术，测量不受背景杂散光干扰。 . 单 端安装，不需 准直。 安 装简单、 容易。 .在控制端通过软件修改系统参数设置， 不必对仪器 硬件进行操作，维护大为方便。 .仪器整体无运动部件， 光源采用半导体激光器，电 子器件集成度高。 可长期稳定工作在现场条件下，仪器故 障可自动报警，使得系统运行可靠。 .配有零标、 跨标、 满刻度校正装置， 保证数据可靠。 3几种烟尘测量方法的比较 测f方法激光后散射法透射法p 射线法静电法 优点安装容易、灵敏度高、维技术成熟，价格适中，当烟气流速、烟尘粒- 护量小，价格适中，结果结果可靠。径分布合适可以得到安装容易、价格低。 可靠。测最动态范围大。较为准确的连续测t 可用于大中小各种尺寸的一 ， 一 排放源。 一 结 果。 缺点燃料种类变化较大时需进双端安装，需进行光路对中. 结构复杂，将烟尘导用于烟尘浓度定里_ _ 一 _ 行标定.属于新型仪器，安装维护不方便。当安装在_ 人仪器时颗拉有冲击 - 侧f时，测f结果 目前在国内已安装量较少. 烟气流速波动较大、烟气温损失，只能用于较短- 不准确。 度不均匀的烟道上时，探测时间的连续测t，对 光束可能会离开探测器 导致环境条件要求较高. 瞬时的数据错误。一_ 适用性可适用于燃煤、燃油排放可用于国内的各种燃煤_只可进行短期的连续只可用于布袋除尘器的 源的测t，也可用于粉体烟尘排放源的烟尘浓度测氮不适用于进行破漏报警，不适用于烟 加工传送过程的 浓度测量。测量。长期的连续m il k. 尘 浓度的连续监测。 ( 尉士民 供稿) 巾 兴 环 侃 . 犷 攀 专栏三:几种烟气采样方法的比较 烟气连续排放监测系统 ( C E MS ) 的方法目 前主要有两大类:直接测量法和抽取法， 其中抽取法又分稀释采 样法和热管法两种。下表分别就这几种方法进行了比较。 取样方法I 测量方法 优点 缺点 运行效果结论 市场占 有率 价格 性价比 用稀释气体在 探头内与烟气 按一定 比例进 行稀释混合， 稀释后烟气进 人连续监测系 统进行测定。 维 护 量 极 小， 使用最 多， 湿基测 量 。 1 、 技术复杂。 2 、反映较慢。 在国外绝 大 多 数 采用这 种方 法， 在国内大量 长期稳定运行， 维护量极小。 适用于各 种场合。 8 5 .5 % I高I 高 稀释法 烟 气被 除 尘， 通过加热保温 的采样管，在 经细除尘、除 湿后，进人导 气管等预处理 设施，最后进 人测量分析仪. 多为干基， 也有湿基。 1 , 维 护量大， 易 堵、易腐蚀。 2 、怕漏。 3 、 管线长。 4 、 反映 较慢. 在 国外 烟 尘 浓度很低， 可 连续工作3 个 月左右， 在国 内 条件 下 需 经常 清 理 过 滤器。 用于除尘 效果好的 场合 。 5 %中 直接抽取 撮Ia 4- 黔 ) F 瓣 1. 1 . fii 彝 黝 薰 馨 薰 篡 ? . 馨蒸蘸)翼肇瓣撇彝 窦 ( 魏泽富 供稿) 羚 鲜 淋魏 * 虱 黔_ .巾兴 嫌 侃 ”瞥 专栏四: C E MS误差来源分析 1 误差来源分类 C E MS 的主要误差来源可以分为两类， 一类是与 测量仪器无关的普遍性问题;另一类则与所用方法相 关。 普遍性问题主要由采样位置和流场层结现象引起， 在烟尘测量中尤其显著， 在多个烟道进气的烟囱里由 于不同烟道气温度不同气态污染物的层结现象也有发 生。C E MS的偏差来源总结如下: 1 )采样位置和烟气成层现象; 2 ) 稀释抽取采样系统的偏差; 3 )直接抽取采样系统的偏差; 4 ) 在线气体和流量检测器的偏差; 5 ) 污染和稀释分析器的偏差; 6 )数据采集和控制问题。 t 矛 岁 加 w P 翻 臼. 的口 曰 p . . . . . .)C O R 场 的 .月 . .句协 . 脚 目 肠勺 F ig u r e 2 - 5 . C o n d i t 勿 ” . U n d e r W h i c h F l o w S t r u t i f i e s t f o n 。 C y d o n i c F l o w C o n d i t i o n s M a y O c c u r 2由于流体层结现象和探测位置导致的偏差 C E MS的主要误差来源之一是流量和浓度的层 结。 所谓层结是指流体的流场和载体浓度的规律性不 均匀，这种不均匀的空间分布随时间变化称为不稳定 层结;它的空间分布不随时间变化称为稳定层结。 层结造成C E MS 测量误差， 主要表现在两个方 面: 1 )相对精度检验审计时产生误差; 2 )采样代表性误差。 层结有两个方面:浓度层结和流速层结。 流体通常都是良好混合的， 但是当存在温差时或 由不相似的气体流进人时能够发生层结现象。 通常空 气泄露会产生浓度层结现象，在燃烧器之后已经观察 到 高 浓度 不混合 的N O . 气柱。 下图 列出 了可 能产 生层 结现象的几种情况。 速度层结是由于排气筒壁和流动的烟气之间的动 力效应产生的，从流体廓线理论可以进行理论计算。 甚至对排气筒内测量探头的支撑物都会对流动测最产 生影响。当排气筒中出现柱状流时将出现特殊问题， 采样应尽量避免出现柱状流。多股不相关气流进人一 个排气筒时就会产生柱状旋转流。而速度检测器一般 都对流体的方向敏感。 层结程度可以定量化表示，我们用九个点的值得 到截面上的平均值，用某一点对平均值的偏离表示该 点的层结程度: 层 结 程 度 二 三 二C A V G ， ， 00 吼V G 实际层结程度的测试是非常困难的，计算机模拟 研究是非常有用的方法。计算机仿真与实际检测的一 致性非常好。详细的结果可以参见Gi e l ow 和 Mc N a m e e 1 9 9 3 年的研究结果。 币 .灭斌撅一 -一 - 一 - 一 - 一一 一一 一一 三翻旧 翻日 曰 ， .川勺曰以口 . .甲 . 丫 3抽取式C E M S 的误差来源 抽取式C E M S 误差来源一览表 误差名称影响描述一解决方法 插人颗粒物堵塞采样器一增加过滤器面积，反吹清洗 稀压力效应烟气压力改变影口 向 稀释比导致测，误差一计算修正 释 法温度效应烟气温度改变影响稀释比导致测量误差一 计算修正，附加探头加热器采用外置采样 雾滴汽化雾滴在声速探头上的蒸发能阻塞采样器或引 起附加除雾器采用外置式恒温采样头 预稀释和测t不一致 多成分定 标气 体问 题多 种定标气体混合可以改 变预期的流过声速临计算修正，使用匹配的气体混合器 界孔的气体速度， 形成侧蚤偏差 稀释气的 污染问题稀释气中的 微最成分导致低浓度时的测t误差用高 质最零空气检验零基线 稀释气压力变化问 题稀释气量不足对 稀释比产生不利影响安装流最控制器或更好质 f的压力调节 鉴 直水气雾沫状问题采集液化能洗掉可溶型气体，稀释了样品气体，重新设计 接或导致腐蚀泄漏 抽 取泄漏在负压系统中，泄漏会稀释样气找出并解决泄漏 法 管壁 吸附气体吸附在管壁上引 起侧量误差，特别是在低增加流 速 排放浓度时 皿收气 体 在 露 点 凝 结 时 被 吸 收 在 水 系 统 中x 肖 除 水 气 酸 性 凝 结 ， 改 变 系 统 设 计 湿度测盘湿度检测可能产生系 统误差一检时得， “ 误差订正因 子计 算 标 定 误 差一 标 气 “ 实 际 烟 气 含 湿 ， 不 同 造 成 标 定 误 差一 - 抽 气 量 大 ， 带 人 烟 尘 造 成 过 ， 器 堵 塞 ， 形 成 堵 定 时 反 吹 ， ” 常 更 换 过 器 堵塞吸附I塞 式吸附 / 西卜 鱿一 魁蕊孰 淤一黝澎;一 : K r . 缸摺 鹭龚 粼 轰 嘿 舞 攀 1 粤 拿 竺 书 苏 吧 、 ， 竺 翼 藻 禅旁 1 ， 礴一 缓确 !矫: ，溉 缈 盏 吧瓶 耀 一 叙 解滋 卿 临似 粼 倒 一 行 纽熟- 嚎 梦琳粉士 含 气. 华 粼 一 恤 借 : . 巾 兴分 i,o r 3 . 1稀 释采样法的误差 由于稀释法可以在含有水气的条件下直接测量烟 气中污染物的浓度，配合流量测量可以直接得到污染 物的排放率，因此得到广泛的应用。另一个明显的优 点是稀释采样法抽取的烟气量明显的小于源气直接抽 取法， 前者是2 0 ml / mi n ，后者是2 0 0 0 m l / mi n 的数量 级。气量小的时候吸附的粒子数也将明显减小，从而 使得过滤器的寿命延长。 在潮湿使用环境下， 水滴粒子也可能进人采样头， 在声速孔处形成蒸发效应。蒸发效应会形成预稀释效 应，预稀释会导致测量的不稳定。在某些应用中可以 考虑安装除雾器。 稀释采样器会受到烟囱的绝对压力、烟气温度、 烟气分子量变化的影响。稀释比会随着这些参数的变 化而变化。对于在常温下定标的系统在烟气上测量时 会产生明显变化，不能得到正确的值。因此稀释比在 现场必须进行重新标定。 对于稀释采样器，压力效应被发现是线性的，绝 对 压 力 增 加3 . 4 i n H 2 0 ( 8 . 3 毫巴 ) ， 浓 度 增 加1 % 左 右 ( J a h n k e e t a l . 1 9 9 4 ) 。 温度效应是非线性的，温度 下降5 0 华氏度 ( 2 7 .7 8 1C) ，浓度大约增加1 % 。 很多 发明者都对烟气温度和烟气压力进行测量，稀释采样 器可以利用经验的和理论的计算方法对测量数据进行 温度和压力修正以提高数据精度。 1 9 9 3 年， F i s c h e r 提出了外置式稀释采样器， 外置 式稀释采样器相对比较容易实现加热控制。另外，外 置式采样器比较容易解决水气雾滴问题。 稀释采样器运行时完全依赖于稀释空气的量。 如 果稀释空气中含有微量的待测成分，利用背景含量分 析仪的系统可以观察到读数。 当压缩空气被使用时， 或空气清洁系统失效时，可以临时使用高质量的瓶装 零空气。另一个稀释系统的问题是稀释气压力变化产 生误差。对于压力调节器较差的系统，在工厂仪表 气压力起伏时， 能够引起稀释比的起伏。 事实上， 当 通过临界孔的气体流速为亚音速时，稀释比将不再 是常数。 3 . 2直接抽取法的误差 . 直接抽取方法的主要问题是堵塞和凝结 堵塞是凝结的结果， 水气在管壁某处发生凝结， 样 气中的颗粒物不可避免的会私结上去，首先由于吸附 和蒸发效应产生测量误差，逐渐形成堵塞。 . 水沫的影响 直接抽取法的抽气量很大，水沫会进人直接抽取 采样器，引起测量数据的下降。在水滴进人采样器或 过滤器前设置一个加热器，由于水滴蒸发增加体积也 会导致样气被稀释。如果水气进人探头内部，但没有 蒸发，它会从样气中吸收溶解性分子。如果采样系统 没有适当的加热 ( 包括探头，连接输送管，阀以及与 热烟气连接的调节器等) ， 水气和酸液都会凝结。 这种 凝结液会再次吸收溶解性气体。 水滴和凝结液会腐蚀系统导致泄漏现象发生。如 果颗粒物进人系统还会导致产生污泥阻塞系统。 . 泄漏问题 直接抽取采样管低压部分的泄漏会引起测量值偏 低，而稀释采样法正压系统出现泄漏偏差的机会比负 压系统小得多。 同样直接抽取方法中定标气管中的泄漏也会成为 问题。如果在进人分析仪之前气体被稀释，定标偏差 将会产生。根据系统的构型，这种系统在采样方式下 空气可能会通过定标气管漏人导致稀释效应发生。 巾兴 环 侃 . 令公 对于直接抽取采样系统， 最好的检验方法是首先 对仪器不通过采样器进行定标。 由于采样系统被旁路， 分析仪应该读出正确的零和定标值。然后，进行一次 采样器定标。 如果定标数值减小， 则采样器存在泄漏、 吸收、或吸附效应。换一种方法，在采样器中注人氮 气，可以从氧分析仪上发现是否泄漏。 . 气体吸附问题 用干燥定标气对系统进行检验时都可以发现气体 的吸附效应。 任何一个系统可能都需要一个“ 钝化” 过 程。 干燥的零空气会破坏这种钝化，使系统达到平衡 的时间不正常地加长。 这种过程在任一次低浓度 ( 小 于l o p p m) 定标中都能观察到。 由于吸附的影响是几 个p p m的量级， 在应用低浓度标气时吸附引起的偏差 会较大。Mc Nu l t y e t a l . 1 9 7 4 年的研究表明， 吸附不 影响定常态的测量， 只是使得系统的响应时间变长。 如 果操作者没有等待足够时间让系统达到平衡，就会产 生测量偏差。 解决吸附问题的几种方法:a ) 用一种规定的定标 程序考虑吸附效应，b )以大气体流率采样，c ) 减少 采样线的长度，d )加热采样线，e )用无吸附材料重 新设计样品池，f ) 用没有吸附效应的分析仪更换 ( 如 采用在线测量系统) 。 吸附也是条件函数，如使用年龄，抽取系统元器 件使用不当等。表面腐蚀、颗粒物沉积、有机物凝结 都会导致很大的吸附效应出现。因此，确信采样管线 不会发生凝结，确信干的抽取系统不会断裂并接人分 析仪是十分重要的。 铸味 捧 枷 知 手 珍 明 蔗 棒 如 如 乐 祷 向 翰 名称描述修正方法 点检测 阻塞过滤器上的沉积物塞死采样器的烟气进人清洁或更换过滤器 气体引人审计缺陷不正确的定标气流量导致在采样腔中的浓度偏差调节流t，仔细按照定标步 骤执行 温度畸变如果温度娜器工作不正常，能够导致排放误差产生计算修正。调节或更换传感器 路径检测 内 置定标池缺陷当内 部定标池泄漏或它的气体分解会导人误差跳过每日 定标或漂移检测。 更换定标池 气体池 温度问题数学修正。 将池体安装在 “ 零管” 中 或 如 果 气 体 池 温 度 与 烟 气 F . ft 有 较 大 的 差 别 时 测 量安 装 在 烟 囱 外 面 的 加 热 区 中 结 果 产 生 偏 差一- 定 标 气 通 过 的 有 效 性内 置 标 准 气 体 经 常 在 要 求 的 滚 度 上 无 效 - -一 _ 只 使 用 有 效 性 经 过 确 认 的 气 体 重 新设计系统一使用较长的池子 .协c ( i 1 K NO 一_一 口 爪 东咨 碑 冬 价价 - 一一势 一 月 妙扭 犷 书 介 川 撰 魏 准鬃 爵 举 排 译 称 一: 铸靡 单 礴 和 攀 ) 禅 雀 拜 黔 雄库 终 珍 释 筹 如 冷 导 井 一 一礴f R 1.t诊 牛牛 份 娜 甘 畔幸 F5m Q-一 一一一俩户 叫 攀 粉 牟 坤 筹 价 价一一一-一 一俏书 膺 筑 一- 一一 价甘件 _奴千 扰_一 一 _ 一 * M f rW K E N o z il A f J辫 m 一it X T 一一 _ _一 _ _ - 一 四巾 兴环 翻 瞥 . 吸收问题 对 于很高 浓度 的S O : 在 条件变 化 时， 在 一 个冷凝 器 里S O Z 的损 失可以 达到3 5 % ， 即 使 在l o p p m 时， 2 0 % 的 相 对 湿 度 下S O : 的 损 失 可 以 达 到3 0 % 0 对于不需要除水的 C E M系统一般没有溶解吸收 损失问题。但是那些方法在低浓度时都有测量困难 ( 灵敏度问题) 。 4直接擂人式C E M S 的误差 直接插人式C E MS 比抽取式C E MS 面临的问题更 严重，这主要是为了在高温、高湿、高尘的环境中长 期稳定工作对仪器仪表的稳定性可靠性设计提出了较 大的挑战，对仪器仪表的成本也提出严重的挑战。 所 有插人式仪表都必须采用热稳定性好的材料制造， 采 用光学法的仪表必须克服烟气中高浓度水气、烟尘、 燃烧产物以及不明污染物的干扰。因此，采用相同原 理基础的分析仪表， 在达到相同技术指标的基础上直 接插人式的制造成本将远大于抽取式仪表系统的造价。 由于上述原因，直接插人式仪表的应用非常稀少，而 它的误差分析资料更是十分缺少。 本文将仅限于简单 描述现象而主要对应用较为普遍的颗粒物测量仪器进 行讨论，其余的留待研究人员探索。 插人 式( I n -s i t e ) 系 统 被用于 监测 污染 气体、 O z , C O Z 、 烟 气 速 度 和 烟 气 浊 度。 这 类 仪 器 在 线 监 测 烟 气 而不需要抽取。 在线气体监测系统被研制用于代替在 采用源级抽取系统维护有困难或存在有效性问 题的场 合。 但是在线监测系统并不能解决监测系统用户的问 题。不同类型的测量误差和偏差还能发生，如烟气层 结造成的问题。 在线监测仪可以区分成两类基本构型，点探测和 路径探测。点测量器测量烟囱内一个单点 ( 严格地 说，通常是在5 . 0 厘米以内的短路程) 。路径探测测 量从烟囱一边到另一边的整个路径上或来回路径上的 平均值 。 与路径监测系统和所有速度监测系统相关的主要 问题之一是校验系统定标的独立性受到限制。 骥 勒 沙 分价 参 5烟尘测试系统中的误差来源分析 烟尘测试常用的方法有两种，透过率法和散射法。 5 . 1透过率仪器的偏差 如下几种方式可以在不透明测量中导致误差: 1 )不正确的系统设计引起的误差; 2 )不正确的光谱范围; 3 )投射角度大于三度; 4 ) 接收角度大于三度; 5 )截面积中光强不一致; 6 )窗口脏污引起误差; 7 )不适当安装颗粒物层结现象; 8 )水滴干扰; 9 ) 烟道震动干扰造成光束偏移。 5 .2散射法仪器的偏差 以下几种原因可以在散射法仪器的测量中造成 误 差: 1 )不正确的系统设计引起的误差; 2 )不正确的光谱范围; 3 )窗口脏污引起的误差; 4 ) 不适当安装颗粒物层结现象; 5 )水滴干扰。 申 兴 环 保 . 致 渗 6流量监测系统中的偏差来源 与流量监测系统相关的主要偏差问题是烟囱和烟 道中烟尘的速度层结问题。烟囱的面积是一个误差来 源，一般应采用实测值，不要采用假定值。图纸上的 数值通常会对质量流量产生1 % - 2 %的误差， 在水平烟 道中流场的扭曲和洼陷将产生进一步的误差。如果在 相对精度检验中采取尺寸修正这种误差将不会很明显。 为了计算烟气流速，需要确定气体的密度，不论 是采用差压方法还是热传感方法。大部分的系统都是 采用测量烟气的温度值，假定分子量和压力，计算得 到气体密度。温度测量相对较为容易，一般对流速测 量不产生明显的偏差。 但是当温度廓线与压力廓线不 相同时，同时温度测点与压力传感器不在同一测量点 时将会产生偏差。 ( 高军毅 供稿) .巾 兴 环 侃 卜 vylin G E M S 在 大 气 坏 境 管 理 方 面 的 应 用 研 究 赞 消狱一 1 C E M S 在排污收费中的应用 1 . 1我国排污收费政策简介 排污收费是环境经济中用于环境治理的补偿费用 的一种形式。它对于积聚环保治理专项费用并投人到 主要污染源的治理起到了积极的作用。最初的排污费 是由环保行政主管部门依据排污单位的主要污染物的 数量与浓度现状进行征收，并由排污单位申请治理项 目 时返还所收取排污费额度的8 0 % 。后来为加强治理 项目的过程控制与实施效果管理，排污单位对所缴纳 的排污费的申请拨款改为 “ 贷款” ， 即排污单位根据治 理项目需要， 先到环保行政主管部门申请 “ 贷款” ，待 项目验收合格后再拨款冲抵原 “ 贷款” 。 这些排污费的 使用都还是基于排污单位交费的额度。 近年来，一些地区实行了区域排污总量控制，在 该区域的各排污单位交费实行统筹，集中用于区域内 主要污染源的治理。最近国家基于区域排污总量控制 的实践，开始制定有关排污权交易的试点方案，排污 收费与使用更趋向环境补偿的经济学理论。 污染物在不同气象条件时扩散到地面的浓度分布进行 计算与规划，在保证一定概率条件下不超标时所分配 给污染源的指标。这种方法对于地面浓度贡献率是等 权的。二是大气管理目标法。它依据区域内大气质量 逐年变化的实际监测资料为约束条件，对大气固定排 放污染源排放的污染物调查与监测后进行规划，制定 的污染源的削减比例指标。 这种方法对于空间浓度总 量控制是有效的。三是大气质量现状趋势法。它依据 区域内大气质量现状趋势中污染物浓度要求递减的实 际情况，对大气固定排放污染源排放的污染物制定的 污染源的零排放指标。这种方法规定只要排放该污染 物就必须进行收费。 1 . 2排污收费依据问题 我国的排污收费依据经历了对主要污染源人工评 估、监测、排污许可证等阶段的实践，排放污染物浓 度与数量的确定也经历了定性到定量、间歇到连续、 人工到自动、程控到智能、单点到网络等阶段，起步 虽晚但速度很快，已接近发达国家的监测与收费管理 水平。同时排污收费的额度所依据的标准、许可证等 也不断修订完善。 那么，排污许可证是如何科学的确定的呢?现阶 段大气固定排放污染源的排污许可证确定主要有三种 方法。一是大气质量目标法。它依据区域内大气质量 标准等级为约束条件，对大气固定排放污染源排放的 巾兴 环 侃 1 . 3 C E MS 在排污计量中的作用 综上所述，无论排污收费以何种形式、排放许可 以何种方法，排污计量问题都是重要的依据。酝酿已 久的国家排污收费条例草案， 将验收合格的C E M S 大 气固定排放污染源排放连续自动监测仪，作为国家排 污收费规定的法定计量器具，将动态反映污染物的排 放情况作为收费依据。而在安装使用C E MS 之前，排 放量的核定主要有物料衡算法、 工艺定额法、 年检法、 申报法等，这些办法在当时收费管理中确实起到了积 极作用，但随着排污权贸易等环境管理高级形式的出 现，这些方法显然不能客观的反映出排污与管理双方 的需要。例如，煤烟型污染物排放量物料衡算法， 依 据燃烧时的固硫系数、锅炉年平均负荷率、年运行时 间等参数而得，是一种宏观的平均状态。由于锅炉负 荷率权重并不是均衡的，加之固硫系数对不同的炉型 也不完全一致，实际的偏差是客观的。 如果排污收费 的单位定价较低，排污与管理双方均可以协商。但是 当 排污收费 的草位 定价 提高较多 时， 物 料衡 算法显 然 不适应排污与管理双方的需要，大气固定排放污染源 . 气曹了 排放连续自动监测仪 C E MS无疑是排污计量工作的 唯一选择。 2 G E M S 在火电 厂大气总量控制信息工程中的应用 2 . 1如何确定合理的排放量 在大气环境规定的质量标准范围内，排人大气中 的污染物在一定的环境容量下，可不致对生态环境造 成危害。 环境容量的大小除了取决于该地区的气象和 地形条件外，还和污染源的布局以及源高比例结构有 关，也和环境规划和综合治理对策有关。目前控制火 电 厂S O : 排放是 关 键， 但由 于各 地的 地理和 气象条 件 差 异 很 大 ， 产 业 结 构 、 S O Z 污 染 源 的 结 构 ， 以 及 经 济 、 技术和环境管理水平存在着很大差异， 反映到排放量 和环境质量的关系上也很不相同， 合理地确定排放量 是一个急需解决的环境问题。 C E MS 一 气象一 地面浓 度”项目的开发，是大气污染物排放总量控制的信息 技术解决方案，是大气环境管理崭新的尝试。 它不仅 具有环境管理应用价值， 而且符合环境管理发展趋势 和需要 。 公司提供C E M系统集成。 中国进人WT O , C E MS 市场竞争不宣而战。 国夕 C E MS产品具有先人为主的优势，有在国外的良好止 绩。 我国C E MS 系统具有标准出台晚、 产品起步晚、 扛 术要求高、用户接受心理差等不利因素，在中国刚进 人WT O的前期， 还有机遇开拓市场， 需要用户的关心 和培育。 为迎接2 0 0 2 年1 月1 日 起实施的国家C E MIS 产品技术条件行业标准出台，公司将开展 “ 创中兴环 保品牌，壮民族仪器工业”系列项目组织活动，为控 制电厂排放总量服务。 3环保监测网络 3 . 1概述 随着环境保护意识的加强，环保部门已 经配备了 各类在线监测仪器，而目前所取得的数据绝大多数还 处于孤立分散的状态，对环境指标和污染源不能实时 有效监控，应急处理能力十分有限，往往造成决策滞 后。 环保管理部门急需及时掌握相关信息，督促相关 单位、人员及时处理，以减少环境污染，从而达到减 少污染、防止污染的目的，因此建设功能完善的环保 2 . 2 G E MS 一 气象一 地面浓度”信息工程系统 信 息 工 程 系 统 硬 件 V- M EH # b 斌 _耘传0 c B . pk J 9 -4 P- 感 5 gj 鲜,t o 示系统等设备硬件 高架源C E MS 兼容 市所有的 牲 布 配 舞 应 蒸 黔 翼 撇夔 据 -:-5MOJ GEM S Jh - f c 默翼 翼环境污 坏保地理信息系 性事件应急处理 应用。 信息工程系 统软 等 拳 今 性 监 控 管 舞 篆 功 能 。 终LK tj 木 气 黝 案和已有的防洽方 监 侧 甲 终 臀 稗 盖 宽 广 针 对 不 戛 蒙 在 线 监 测 的接人 7 H C , 皿甲 的 终 11 7P 茸 攀 择 卸 精 磷咖A M f Q R 子 砂 郎0 咋 输 技术， 方式0 具有很 电 话/ 数据网络 安 装 的 施 理 政 融合各种现代先 靠 性 、 兼 蓉 性 和 位参加。羁 滋 粼 珊 妙 料 婆_ 妙 花 恤 形 2系 统构 成一 A -9 1保 监 测 网 络 是 由 监 控 中 心 、 传 输 网 络 、 网 络 数 . 中 兴 琉 侃 、弩 据采集器和在线监测设备组成的复合型网络。监控中 心由数据接人系统、语音系统、数据处理系统和应急 处理系统组成。传输网络采用成熟的公共网络以满足 高可靠性和低维护性要求。网络数据采集器对下与不 同类型的在线监测设备的接口要求，对上适配公共网 络不同的接人要求，完成数据采集和数据格式归一化 功能，最终通过传输网络将数据、语音、图像、视频 传人监控中心。 正常情况下，系统采用巡回监测各点数据，循环 周期约1 0 分钟。 紧急情况下， 某个监测点发现有重大 污染事故时，采用中断方式及时将监测结果传到监控 中J b o 3 . 3系统特点 环保监测网络的应用是环保工作向数字化时代迈 进的重要标志，是数字环保的重要组成部分。它以全 新的方式给管理者提供了科学决策的工具。 .直观地给出地区总量排放的时空分布. .准确、及时、高效地了解各监测点烟气排放 情况。 .完善的总量排放统计功能，既提高了环保治理 的力度，又方便收费管理。 .应急救灾的处理及时、高效。 .可以实现移动监测。 .管理人员只需在办公室里操作电脑，便可轻易 完成数据监测、报表处理及分类统计工作。 .为环境治理的决策机构提供全面详细的技术资 料支持，具有很大的社会效益和环境效益。 .可以完全取代传统测试方法给管理人员带来的 巨大工作量。 极大地节约人力资源， 降低监理运行费用。 ( 孙淮林 杜永强 供稿) 上 级 监 测 网 下 级 监 测 网 荤 拼 之 鑫 髯 ; 朴 扔 监测 中 心 一妙 盆、困.路| 一卜5石链 ，.里 、卫 短 信 息 中 心 P S T N/ D D N)IP S T N /D D N T 无妓接入设各 鞍攀 怒 厂 、一 致 传 电 台 网 络 数 据采 集 器 嘴 s . ta r -z - : 魏烈 誓 梦冲 撇霭 落 沁 侃 沈 珊 龚 纂 纂 棍 巾 兴 环 侃 . 哭形 专栏六:固定污染源排放烟气连续监测 系统国家标准简介 1 9 9 9 年前，我国火电厂安装的C E MS 全部为进 口产品，2 0 0 0 年开始，国产C E MS逐步进人市场。 由于C E MS 技术多种多样， 原理、 方法各不相同， 各 种技术均有不同的适应范围和不同的使用条件，同 时个别厂家的不规范宣传客观上也造成了用户在选 型工作中的困难。因此急需国家出台相关技术标准 与法规来指导用户， 规范市场。 新颁布的H J / T 7 5 - 2 0 0 1 与H J / T 7 6 - 2 0 0 1 是我国污染排放连续监测的 纲领性文件。 环境条件、供电电压、安全要求、校准、净化、数据 采集和处理及烟气参数测定与污染物浓度和排放率计 算等提出了要求。 明确要求仪器应该有制造计量器具 C MC 标志 ( 进口 仪器应取得我国质量技术监督部门 的计量器具型式批准证书) ， 另外还对颗粒物C E MS , 气态污染物C E MS 和流速连续测量系统主要技术指标 作了明确的规定， 使C E MS 具有法定计量器具的法律 地位 。 1固定污染源排放烟气连续监测系统国家标准 的基本内容简述 此次颁布的国家标准主要规定了固定污染源排放 烟气连续监测系统的安装、主要技术指标、参比方法 采样位置和采样点、检测项目 、 检测方法和检测时的 质量保证措施等内容，并用事例简述了怎样用参比方 法校准颗粒物。 技术要求 在颁布标准的技术要求中主要对C E MS的外观、 1 . 1 . 1颗粒物C E MS主要技术指标 1 ) 测定范围:当仪器只设置一个测量档时， 测量 范围的上限应高于排放源最大排放浓度的1 - 2 倍;当 仪器设置多个测量挡时，最低挡测定范围的上限应不 超过5 0 0 r n g / m 3 ; 2 )零点漂移:2 4 小时零点漂移不超过满量程的 士2 %; 3 )量程漂移:2 4 小时量程漂移不超过满量程的 士5 % ; 4 )校准曲线应符合的条件 a . 相关系数:大于0 . 8 5 ; b .置信区间二9 5 %的置信水平区间应落在由距校 准曲线为颗粒物最高允许排放浓度土1 0 % 的两条直线 组成的区间内; c . 允许区间:允许区间应具有9 5 %的置信水平， 即7 5 %的测定值应落在由距校准曲线为颗粒物最高允 许排放浓度土2 5 %的两条直线组成的区间内。 5 ) 复检和校验时应符合的条件: a .参比方法测定结果落在校准曲线允许区间内; b .用参比方法测定颗粒物排放浓度 当5 0 m g / m ， 时，C E M S 法与参比方法测定结 果平均值的绝对误差应不超过1 5 m g / m 3; 巾兴 琢 佩 当5 0 m g / m - 1 0 0 m g / m ， 时，C E M S 法与参 比方法测定结果平均值的相对误差不超过士2 5 % ; 当 1 0 0 m g 1 m 3 - 2 0 0 m g / m ， 时， C E M S 法与 参比方法测定结果平均值的相对误差不超过士2 0 % ; 当2 0 0 m g / m ， 时，C E MS 法与参比方法测定 结果平均值的相对误差不超过士1 5 % ; 1 . 1 . 2气态污染物C E MS主要技术指标 1 ) 线性误差:用低、