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文档简介
山东省地方计量技术规范
JJF(鲁)157—2022
烟气中二氧化碳排放连续监测系统
计量要求
MetrologicalRequirementsofContinuousEmissionMonitoringSystemof
CarbonDioxideinFlueGas
2022—11—09发布2022—12—01实施
山东省市场监督管理局发布
JJF(鲁)157-2022
烟气中二氧化碳排放连续监测系统计量要求
1范围
本规范适用于企业或运维单位对固定污染源烟气中二氧化碳排放连续监测系统的校
准和计量管理。
本规范规定了烟气中二氧化碳排放连续监测系统的技术要求、计量特性、校准方法及
计量管理要求。
2引用文件
本规范引用了以下文件:
HJ76固定污染源烟气(SO2、NOx、颗粒物)排放连续监测系统技术要求及检测方
法
凡是注明日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文
件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。
3术语及定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1连续监测系统continuousmonitoringsystem
连续监测固定污染源烟气参数所需要的全部设备,简称CMS。
3.1二氧化碳排放连续监测系统CO2continuousemissionmonitoringsystem
连续监测固定污染源烟气中二氧化碳浓度和排放量所需要的全部设备,简称
CO2-CEMS。
4概述
4.1系统组成
CO2-CEMS由二氧化碳监测单元、烟气参数监测单元、数据采集与处理系统组成(见
图1)。也可在固定污染源现有的气态污染物CEMS上增加二氧化碳监测单元,借助已有
数据自动处理和传输设备,实现二氧化碳排放连续监测。
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图1CO2-CEMS系统组成示意图
4.2系统结构
4.2.1结构概述
CO2-CEMS系统一般采用完全抽取式,结构主要包括样品采集和传输装置、预处理设
备、分析仪器、数据采集和传输设备以及其它辅助设备等。
4.2.2样品采集和传输装置
样品采集和传输装置主要包括采样探头、样品传输管线、流量控制设备和采样泵等;
采样装置的材料和安装应不影响仪器测量。
4.2.3预处理设备
预处理设备主要包括样品过滤设备和除湿设备等,预处理设备的材料和安装应不影响
仪器测量。
4.2.4分析仪器
分析仪器用于对采集的污染源气体样品进行测量分析。
4.2.5数据采集和传输设备
数据采集和传输设备用于采集、处理和存储监测数据,并能按中心计算机指令传输监
测数据和设备工作状态信息。
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4.2.6辅助设备
辅助设备主要包括尾气排放装置、反吹净化及其控制装置、稀释零空气预处理装置以
及冷凝液排放装置等。
4.3系统功能
CO2-CEMS应具有以下功能:
(1)连续测量烟气中二氧化碳浓度;
(2)连续测量烟气参数(温度、压力、流速或流量、湿度);
(3)计算烟气中二氧化碳排放速率和排放量;
(4)显示和记录各种数据和参数,形成相关图表;能通过数据、图文等方式传输信
息。输出参数按附录A的要求进行计算。
5通用技术要求
5.1外观要求
5.1.1CO2-CEMS应具有产品铭牌,铭牌上应标有仪器名称、型号、生产单位、出厂制造
日期、仪器量程等信息。
5.1.2CO2-CEMS仪器表面应完好无损,无明显缺陷,各零部件连接可靠,各操作键、按
钮使用灵活,定位准确。
5.1.3CO2-CEMS主机面板显示清晰,涂色牢固,字符、标识易于识别,不应有影响读数
的缺陷。
5.1.4CO2-CEMS外壳或外罩应耐腐蚀、密封性能良好、防尘、防雨。
5.2工作条件
CO2-CEMS在以下条件中应能正常工作:
(1)室内环境温度:(15~35)℃;室外环境温度(-20~50)℃;相对湿度:≤85%;
(2)大气压:(80~106)kPa;
(3)供电电压:AC(220±22)V,(50±1)Hz。
注:低温、低压等特殊环境条件下,仪器设备的配置应满足当地环境条件的使用要求。
5.3安全要求
5.3.1绝缘电阻
在环境温度为(15~35)℃,相对湿度≤85%条件下,系统电源端子对地或机壳的绝
缘电阻不小于20MΩ。
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5.3.2绝缘强度
在环境温度为(15~35)℃,相对湿度≤85%条件下,系统在1500V(有效值)、50Hz
正弦波实验电压下持续1min,不应出现击穿或飞弧现象。
5.3.3系统应具有漏电保护装置,具备良好的接地措施,防止雷击等对系统造成损坏。
5.4功能要求
5.4.1样品采集和传输设备要求
5.4.1.1样品采集装置应具备加热、保温和反吹净化功能。其加热温度一般应在120℃以
上,且应高于烟气露点温度10℃以上,其实际温度值应能够在机柜或系统软件中显示查询。
5.4.1.2样品采集装置的材质应选用耐高温、防腐蚀和不吸附、不与二氧化碳发生反应的
材料,且不影响二氧化碳的正常测量。
5.4.1.3样品采集装置应具备颗粒物过滤功能。其采样设备的前端或后端应具备便于更换
或清洗的颗粒物过滤器,过滤器滤料的材质应不吸附和不与二氧化碳发生反应,过滤器应
至少能过滤(5~10)μm粒径的颗粒物。
5.4.1.4样品传输管线长度应适中。当使用伴热管线时应具备稳定、均匀加热和保温的功
能,其加热温度一般应在120℃以上,且应高于烟气露点温度10℃以上,实际温度值应能
够在机柜或系统软件中显示查询。
5.4.1.5样品传输管线内包覆的气体传输管应至少为两根,一根用于样品气体的采集传输,
另一根用于标准气体的全系统校正。
5.4.1.6样品传输管线应使用不吸附和不与二氧化碳发生反应的材料,其技术指标应符合
HJ76标准附录E中表E.1的技术要求。
5.4.1.7采样泵应具备克服烟道负压的足够抽气能力,并且保障采样流量准确可靠、相对
稳定。
5.4.2预处理设备要求
5.4.2.1CO2-CEMS预处理设备及其部件应方便清理和更换。
5.4.2.2CO2-CEMS除湿设备出口烟气露点温度应≤4℃,冷凝除湿设备的设置温度应保
持在4℃左右,正常波动在±2℃以内,其实际温度值应能够在机柜或系统软件中显示查询。
5.4.2.3预处理设备的材质应使用不吸附和不与二氧化碳发生反应的材料,其技术指标应
符合HJ76标准附录E中表E.2的技术要求。
5.4.2.4除湿设备除湿过程产生的冷凝液应采用自动方式收集和排出。
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5.4.2.5为防止颗粒物污染二氧化碳分析仪,在气体样品进入分析仪之前可设置精细过滤
器;过滤器滤料应使用不吸附和不与二氧化碳发生反应的疏水材料,过滤器应至少能过滤
(0.5~2)μm粒径的颗粒物。
5.4.3辅助设备要求
5.4.3.1CO2-CEMS的排气管路应规范敷设,不应随意放置,防止尾气排放不畅。
5.4.3.2当室外环境温度低于0℃时,CO2-CEMS尾气排放管应配套加热或伴热装置,确
保排放尾气中的水分不冷凝或结冰,造成尾气排放管堵塞和排气不畅。
5.4.3.3CO2-CEMS应配备定期反吹装置,用以定期对样品采集装置等其它测量部件进行
反吹,避免出现由于颗粒物等累积造成的堵塞状况。
5.4.3.4具备除湿设备的CO2-CEMS,应能通过冷凝液排放装置将除湿过程产生的冷凝液
及时、顺畅排出。
5.4.3.5CO2-CEMS机柜内部气体管路以及电路、数据传输线路等应规范敷设,同类管路
应尽可能集中汇总设置;不同类型的管路或不同作用、方向的管路应采用明确标识加以区
分;各种走线应安全合理,便于查找维护维修。
5.4.3.6CO2-CEMS机柜内应具备良好的散热装置,确保机柜内的温度符合仪器正常工作
温度;应配备照明设备,便于日常维护和检查。
5.4.4校正功能要求
5.4.4.1应能用手动和(或)自动方式进行零点和量程校正。
5.4.4.2应具备固定的和便于操作的标准气体全系统校正功能;即零气和标准气体应能够
通过预设管线输送至采样探头处,经由样品传输管线回到站房,经过全套预处理设施后进
入气体分析仪。
5.4.5数据采集和传输要求
5.4.5.1应能够显示和记录超出其零点以下和量程以上至少量程10%的数据值。当测量结
果超过零点以下和量程以上10%时,数据记录存储其最小或最大值。
5.4.5.2应具备显示、设置系统时间和时间标签功能,数据为设置时段的平均值。
5.4.5.3能够显示实时数据,具备查询历史数据的功能,并能以报表或报告形式输出,相
关日报表、月报表和年报表的格式要求见附录B。
5.4.5.4系统应设置通信接口,并具备数字信号输出和通讯功能。
5.4.5.5具有中文数据采集、记录、处理、存储、表格及图文显示、故障警告和打印等功
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能的操作软件。CO2-CEMS的数据采集、记录、处理和存储要求详见附录D。
5.4.5.6应具备系统日志功能,记录登录、操作、运行状态、参数修改等能够影响数据的
信息,不得具有选择性删除功能。
5.4.5.7仪器掉电后,能自动保存数据;恢复供电后系统可自动启动,恢复运行状态并正
常开始工作。
6计量特性
CO2-CEMS的主要计量特性见表1。
表1CO2-CEMS的主要计量特性
测量参数项目技术要求
系统响应时间≤200s
零点漂移≤2.5%F.S.
量程漂移≤
二氧化碳浓度2.5%F.S.
与标准气体标称浓度值的相对误差不
示值误差
超过±5%
重复性≤2%
>10m/s时,±;
烟气流速示值误差10%
≤10m/s时,±12%。
烟气温度示值误差±3℃
注:
1.F.S.为对应仪器的满量程;
2.表中的计量特性仅供参考,不作为合格判定依据。
7CO2-CEMS的校准
7.1校准环境条件
7.1.1室内环境温度:(15~35)℃;室外环境温度(0~40)℃;相对湿度:≤85%;
7.1.2大气压:(80~106)kPa;
7.1.3供电电压:AC(220±22)V,(50±1)Hz。
7.2校准用标准器及相应设备
7.2.1气体标准物质
二氧化碳气体标准物质,相对扩展不确定度不大于1.5%(k=2)。
当采用气体稀释装置时,稀释后标准气体的相对扩展不确定度应满足上述要求。
7.2.2零点气体
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零点气体(零气)应采用纯度不小于99.999%的氮气。
7.2.3烟气流速测量装置
a)皮托管系数K=0.81~0.86;
b)测量范围(5~30)m/s;
c)示值误差不超过±2.5%。
7.2.4测温仪
a)测量范围(0~500)℃;
b)最大允许误差不超过±1℃。
7.2.5秒表
分度值0.01s。
7.3校准方法
7.3.1二氧化碳监测部分
7.3.1.1示值误差
CO2-CEMS系统运行稳定后进行全系统校正,通入零点气体校正仪器的零点,通入高浓
度气体标准物质(80%~100%的满量程值)校正仪器的示值。然后采用相同的通气方式,
依次通入低浓度气体标准物质(20%~30%的满量程值)、中浓度气体标准物质(50%~
60%的满量程值)和高浓度气体标准物质(80%~100%的满量程值),每种浓度重复测量
3次,取3次示值的算术平均值作为系统各浓度点的示值,按公式(1)计算各浓度的示值
误差。
cicsi
i100%(1)
csi
式中:
i——浓度相对示值误差,%;
ci——每种浓度3次示值的算术平均值,%;
csi——气体标准物质浓度标称值,%;
i——第i种浓度的气体标准物质;
7.3.1.2重复性
按照7.3.1.1中的方法校正系统零点和示值后,通入中浓度气体标准物质(50%~60%
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的满量程值),待显示稳定后,得到测量值。上述步骤重复6次,重复性按照公式(2)
计算。
n
2
(cjc)
1j1
sr100%(2)
cn1
式中:
sr——重复性,%;
cj——第j次测量值,j=1,2,3,4,5,6,%;
c——6次示值的算术平均值,%;
n——测量次数,n6。
7.3.1.3系统响应时间
系统通入零点气体,待示值稳定后,通入高浓度气体标准物质(80%~100%的满量程
值),读取仪器稳定初始值。然后通入零点气体,让仪器回零,再通入上述浓度的标准气
体,同时用秒表记录仪器达到初始值90%的时间,重复上述步骤3次,取3次测得值的算
术平均值为系统的响应时间。
7.3.1.4零点漂移和量程漂移
将零点气体通入系统,待示值稳定后计录零点示值初始值;通入高浓度气体标准物质
(80%~100%的满量程值),待示值稳定后记录量程示值初始值;每隔2h通入零点气体,
记录零点示值,再通入高浓度气体标准物质(80%~100%的满量程值),记录量程示值。
连续重复操作4次。
按公式()计算零点漂移。
3Zd
MaxZiZ0
Zd100%(3)
R
式中:
零点漂移,;
Zd——%
零点示值初始值,;
Z0——%
第次零点示值,;
Zi——i%
R——仪器满量程值,%。
8
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按公式()计算量程漂移。
4Sd
Max(SiZi)(S0Z0)
Sd100%()
R4
式中:
量程漂移,;
Sd——%
量程示值初始值,;
S0——%
第次量程示值,;
Si——i%
7.3.2烟气流速
将烟气流速测量装置按照说明书的要求放置在现场操作平台,将皮托管放入系统测试
断面,设置采样间隔为5s,采样时间为5min,进行烟气流速测量,记录采样时间内的平均
流速值作为测量值,重复测量六次。被校烟气流速CMS和流速测量装置同时进行流速的
测量,取对应时间段内烟气流速CMS所测量的流速平均值作为被校系统的测量值。得到6
组烟气流速测量装置和烟气流速CMS的测量值。
按照下列公式(5)计算流速示值误差。
16vv
isi(5)
v100%
6i1vsi
式中:
v——流速的示值误差平均值,%;
第次烟气流速测量装置测量的烟气流速平均值,,;
vsi——ii1~6m/s
次烟气流速测定的烟气流速平均值,,。
vi——第iCMSi1~6m/s
7.3.3烟气温度
将测温仪放入烟气温度CMS测试断面,与被校烟气温度CMS温度探头安装位置一致。
被校烟气温度CMS和测温仪同时进行烟气温度的测量,同时读取6组烟气温度CMS和测
温仪的示值。按照公式(6)计算烟气温度的示值误差。
6
1()
TTiTsi6
6i1
式中:
烟气温度的示值误差均值,℃;
T——CMS
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组,烟气温度显示的烟气温度,℃;
Ti——第iCMS
组,测温仪测量的实际温度值,℃。
Tsi——第i
7.4复校时间间隔
CO2-CEMS使用单位可根据实际使用情况自主决定校准时间间隔,建议仪器的复校时
间间隔一般为1年。在相邻两次校准期间,如果对仪器的检测数据有怀疑或仪器更换主要
部件及修理后应对仪器重新校准。
8计量管理要求
8.1企业或运维单位应设专人负责CO2-CEMS和校准用标准器具的管理,负责CO2-CEMS
的定期校准及校准用标准器具的配备、使用、量值溯源、维修、报废处理等管理工作,确
保量值的准确可靠。
8.2企业或运维单位应建立CO2-CEMS档案,内容包括但不限于:
a)使用说明书;
b)出厂合格证及验收材料;
c)校准记录;
d)计量器具维修记录;
e)其他相关信息。
8.3应按照使用说明书或操作规程要求定期对CO2-CEMS进行零点校正和量程校正。
8.4CO2-CEMS校准用标准器具应定期送有资质的计量技术机构进行检定或校准,确保检
定或校准结果合格。应使用在有效期内的国家有证二氧化碳气体标准物质。
8.5CO2-CEMS能够实时采集监测数据,并对采集和记录的实时数据按照规定的格式进行
自动处理和存储,并可以自动上传至行政部门监管平台。
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附录A
CO2-CEMS输出参数计算方法
A.1烟气中二氧化碳排放浓度计算
A.1.1标准状态下烟气中二氧化碳质量浓度按照公式(A.1)计算。
44
cSncS10
22.4(A.1)
式中:
3
cSn——标准状态下烟气二氧化碳质量浓度,g/m;
cS——CO2-CEMS测得的二氧化碳体积浓度,%。
注:公式中质量浓度和体积浓度干湿基状态应一致。
A.1.2标准状态下二氧化碳干基质量浓度和湿基质量浓度换算按照公式(A.2)计算。
cw
cd(A.2)
1Xsw
式中:
3
cd——标准状态下二氧化碳干基质量浓度,g/m;
3
cw——标准状态下二氧化碳湿基质量浓度,g/m;
Xsw——烟气含湿量。
A.2烟气体积流量计算
A.2.1湿烟气平均流速按照公式(A.3)计算。
vsKvvp(A.3)
式中:
测定断面的湿烟气平均流速,;
vs——m/s
Kv——速度场系数;
vp——测定断面流量CMS测得的湿烟气平均流速,m/s。
A.2.2实际工况下湿烟气流量按照公式(A.4)计算。
()
QS3600AvsA.4
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式中:
3
QSn——实际工况下湿烟气流量,m/h;
A——测定断面的面积,m2。
A.2.3标准状态下干烟气体积流量按照公式(A.5)计算。
273patmps
QSnQS(1Xsw)(A.5)
273ts101325
式中:
3
QSn——标准状态下干烟气体积流量,m/h;
ts——烟气温度,℃;
patm——大气压力,Pa;
ps——烟气静压(表压),Pa。
A.3二氧化碳排放质量流率计算
二氧化碳排放质量流率按照公式(A.6)计算。
6
GhcdQSn10(A.6)
式中:
Gh——二氧化碳排放质量流率,t/h。
A.4二氧化碳累计排放量计算
二氧化碳累计排放量计算按照公式(A.7)~(A.9)计算。
24
()
GdGhiA.7
i1
Dm
()
GmGdiA.8
i1
Dy
GG'(A.9)
ydi
i1
式中:
Gd——二氧化碳天排放量,t/d;
Ghi——该天中第i小时二氧化碳排放量,t/h;
Gm——二氧化碳月排放量,t/m;
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Gdi——该月中第i天二氧化碳排放量,t/d;
Gy——二氧化碳年排放量,t/a;
G'——该年中第i天二氧化碳排放量,t/d;
di
Dm——该月天数;
Dy——该年天数。
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附录B
CO2-CEMS日报表、月报表和年报表
B.1烟气中二氧化碳排放连续监测小时平均值日报表
排放源名称:
排放源编号:监测日期:年月日
CO2
时间标干流量温度湿度负荷
标干浓度排放量(3)℃备注
/h/m/h//%/%
/(g/m3)/(t/h)
00~01
01~02
02~03
03~04
04~05
05~06
06~07
07~08
08~09
09~10
10~11
11~12
12~13
13~14
14~15
15~16
16~17
17~18
18~19
19~20
20~21
21~22
22~23
23~24
平均值
最大值
最小值
样本数
14
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日排放总量
/t——
烟气日排放总量单位:×104m3/d。
上报单位(盖章):负责人:报告人:报告日期:年月日
B.2烟气中二氧化碳排放连续监测日平均值月报表
排放源名称:
排放源编号:监测月份:年月
CO2标干流量温度湿度负荷
标干浓度排放量备注
日期/(×104m3/d)/℃/%/%
/(g/m3)/(t/d)
1日
2日
3日
4日
5日
6日
7日
8日
9日
10日
11日
12日
13日
14日
15日
16日
17日
18日
19日
20日
21日
22日
23日
24日
25日
26日
27日
28日
15
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29日
30日
31日
平均值
最大值
最小值
样本数
月排放总
量——
/t
烟气月排放总量单位:×104m3/m。
上报单位(盖章):负责人:报告人:报告日期:年月日
B.3烟气中二氧化碳排放连续监测月平均值年报表
排放源名称:
排放源编号:监测年份:年
CO2排放量标干流量温度湿度负荷
时间备注
/(t/m)/(×104m3/m)/℃/%/%
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
平均值
最大值
最小值
样本数
年排放总量
—
/t
烟气年排放总量单位:×104m3/a。
上报单位(盖章):负责人:报告人:报告日期:年月日
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附录C
校准记录格式
被校单位:
生产厂商:
CO2-CEMS型号:出厂编号:
校准环境温度:相对湿度:大气压:
外观:校准地点:
校准所用标准器:
C.1二氧化碳监测
C.1.1零点和量程漂移
系统量程
零点/%量程/%
标准气体浓度
初始值Z0读数值Zi初始值S0读数值Si
零点漂移/%FS
量程漂移/%FS
C.1.2响应时间
响应时间
(T)/s
标准气体浓度标称值/%
123平均值
17
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C.1.3示值误差
20%~30%满量程50%~60%满量程80%~100%满量程
标准气体备注
标准气体/%标准气体/%标准气体/%
标称值
1
2
实测值
3
平均值
示值误差(%)
C.1.4重复性
标准气体浓度示值/%相对标准偏差
/%123456/%
C.2烟气流速
多次测量数据/(m/s)
项目
系统1实际1系统2实际2系统3实际3系统4实际4系统5实际5系统6实际6
流速示值m/s
示值误差/%
示值误差平均值/%
C.3烟气温度
多次测量数据/℃
项目
123456
CO2-CEMS系统示值
/℃
测温仪示值/℃
示值误差/℃
示值误差平均值/℃
校准员:核验员:校准时间:
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附录D
CO2-CEMS数据采集、记录、处理和存储要求
CO2-CEMS应具有数据采集、处理、存储、表格和图文显示、故障警告、安全管理和
打印等功能;系统应设置通信接口,用于数据输出和通讯功能。
D.1数据采集记录要求
D.1.1由CEMS的控制功能协调整个系统的时序,系统能够将采集和记录的实时数据自动
处理为1min数据和1h数据。
D.1.2至少每5s采集一组系统测量的实时数据;主要包括:二氧化碳体积浓度、烟气流速、
烟气温度、烟气静压、烟气湿度等。
D.1.3至少每1min记录存储一组系统测量的分钟数据,数据为该时段的平均值;主要包括:
二氧化碳体积浓度/质量浓度、烟气流速和流量、烟气温度、烟气静压、烟气湿度及大气压
值。若测量结果有湿/干基不同转换数值,则应同时显示记录该测量值湿基和干基的测量数
据。
D.1.4小时数据应包含本小时内至少45min的分钟有效数据,数据为该时段的平均值;主
要包括:二氧化碳体积浓度/质量浓度、二氧化碳排放量、烟气流量、烟气温度、烟气静压、
烟气湿度和生产负荷等。小时数据记录表即为日报表。
D.1.5日数据应包含本日至少20h的小时有效数据,数据为该时段的平均值。主要包括:
二氧化碳质量浓度和排放量、烟气流量、烟气温度、烟气静压、烟气湿度和生产负荷等。
日数据记录表即为月报表。
D.1.6月数据应包含本月至少25天(其中二月至少23天)的日有效数据,数据均为该时
段的平均值;主要包括:二氧化碳排放量、烟气流量、烟气温度、烟气静压、烟气湿度和
生产负荷等。月数据记录表即为年报表。
D.1.7数据报表中应统计记录当日、当月、当年各指标数据的最大值、最小值和平均值。
D.1.8CO2-CEMS日报表、月报表和年报表中的二氧化碳浓度和烟气流量均为干基标准状
态值。
D.2数据格式
CO2-CEMS记录处理实时数据和定时段数据时,数据格式应至少符合表D.1和D.2的
要求。
19
JJF(鲁)157-2022
表D.1CEMS数据格式一览表
序号项目名称单位小数位
1CO2体积浓度%V/V2
2CO2质量浓度g/m33
3烟气流速m/s2
4烟气温度℃1
5烟气静压(表压)Pa(或kPa)0(或2)
6大气压kPa1
7烟气湿度%V/V2
8烟道截面积m22
9二氧化碳排放速率t/h3
10二氧化碳排放量t3
11小时烟气流量m3/h0
12日排放量×104m3/d3
13污染源负荷%1
表D.2CO2-CEMS数据时间标签一览表
数据时间类型时间标签定义描述与示例
时间标签为数据采集的时刻,20140628130815为2014年6
实时数据YYYYMMDDHHMMSS数据为相应时刻采集的测量月28日13时8分15秒的测
瞬时值量瞬时值
为年
时间标签为测量开始时间,数20140628130820146
月日时分秒至
分钟数据据为此时刻后一分钟的测量2813800
YYYYMMDDHHMM时分秒之间的测量
平均值13900
平均值
为年月
时间标签为测量开始时间,数201406281320146
日时分秒至
小时数据据为此时刻后一小时的测量2813000014
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