CEMS比对监测常见问题分析ppt课件.ppt

固定污染源烟气排放连续监测系统（CEMS）比对监测技术和常见问题分析湖北省环境监测中心站湖北省环境监测中心站湖北省环境监测中心站湖北省环境监测中心站 目 录•CEMSCEMS比对监测工作的相关内容比对监测工作的相关内容•CEMSCEMS的组成和监测分析原理的组成和监测分析原理•开展开展CEMSCEMS比对监测的前提条件比对监测的前提条件•进行进行CEMSCEMS比对监测前的准备工作比对监测前的准备工作•CEMSCEMS比对监测现场采样和测试工作比对监测现场采样和测试工作•CEMSCEMS比对监测数据汇总处理分析比对监测数据汇总处理分析 •CEMSCEMS常见故障及问题分析常见故障及问题分析CEMS比对监测工作的相关内容1.CEMS1.CEMS比对监测条件比对监测条件•自动监测设备已按规范安装调试、并经地市级以上环保主管部门验收合格后方可开展比对监测•比对监测期间，生产设备应正常稳定运行，且负荷率达到75%以上2.CEMS2.CEMS比对监测的目的比对监测的目的•监督、考查CEMS日常监测分析的监测数据是否准确、有效，是否能够成为环境管理部门进行监督执法和排污收费等的主要参考依据。

3.CEMS3.CEMS比对监测项目比对监测项目•气态污染物（二氧化硫、氮氧化物）实测干基浓度、颗粒物实测干基浓度、烟气流速和烟气温度和含氧量CEMS比对监测工作的相关内容4.比对监测频次 •每年至少4次，每季度至少1次•对颗粒物浓度、烟气流速、烟温用参比方法至少获取3个测试断面的平均值，气态污染物和氧量至少获取6个数据，取参比方法测试的平均值与同时段烟气 CEMS 的平均值进行准确度计算5.CEMS比对监测的技术依据•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》•HJ/T 75-2007《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》•《污染源自动监测设备比对监测技术规定（试行）》（中国环境监测总站） 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）排放和含氧量连续自动监测单元•烟气参数（包括烟气流速、温度、压力、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颗粒物CEMS颗粒物测量仪校零、校标烟气温度变送器烟气压力变送器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温度测量仪压力测量仪流量测量仪湿度测量仪氧测量仪二氧化碳测量仪烟气参数测量子系统或烟气预处理装置气体污染物采样器气体控制器气态污染物分析仪气态污染物 CEMS或气态污染物采样器零气、标准气体气态污染物分析仪稀释气体气态污染物分析仪零气、标准气体或校准装置大气压力测量仪大气压力变送器数据采集与控制系统可输入含湿量可输入大气压完全抽取法稀释抽取法直接测量法数据采集及处理系统数据处理与远程通讯系统打印显示固定源监控系统零气、标准气体固定污染源烟气固定污染源烟气CEMS示意图示意图 CEMS的组成和监测分析原理CEMS的基本技术分类分类分类二氧化硫二氧化硫氮氧化物氮氧化物颗粒物颗粒物流速流速含氧量含氧量湿度湿度直接抽取式冷干非分散红外非分散紫外DOASGFC电化学非分散红外非分散紫外DOASGFC电化学β射线法氧化锆电化学顺磁氧干湿氧热湿DOAS傅立叶红外DOAS傅立叶红外稀释抽取式紫外荧光化学发光直接测量式DOAS非分散紫外DOAS非分散紫外浊度法散射法光闪烁S型皮托管热丝法超声波法氧化锆电容法 CEMS的组成和监测分析原理（（1 1）颗粒物排放连续自动监测单元）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： 浊度法 光散射法浊度法： （透射法、对穿法）利用光衰减技术 测量当光穿过含有颗粒物的气流时光强度的损失； 校准：插入反光板和跨度板（滤光片） 光源（红光，寿命40000h）光散射法 利用光散射的概念 当光照射在颗粒物、气溶胶时，会发生散射，散射改变了光的方向，使光强减少； 前散射/后散射/边散射（粒径/波长） 校准：散射光挡板，标准散射板，滤光片由于颗粒物CEMS基本上是直接安装在烟道或烟囱上的，因此其实测浓度（实际工况下浓度）值是湿基浓度。

目前国内安装的颗粒物CEMS绝大部分测量给出的初始信号是光电转换信号（透光率、1-5V电压值或0-20mA电流值转换而来），能反映出颗粒物浓度变化，但是不能直接给出烟气中颗粒物的质量浓度值的 CEMS的组成和监测分析原理 颗粒物颗粒物CEMSCEMS比对监测数据处理比对监测数据处理 颗粒物无标准物质手工参比相关关系曲线（（2 2）气态污染物排放连续自动监测单元）气态污染物排放连续自动监测单元CEMS的组成和监测分析原理采样方法{完全抽取法稀释抽取法直接测量法分析方法{非分散红外、非分散紫外、傅立叶红外（FIIR）紫外差分吸收（DOAS）、气体过滤相关（GFC）紫外荧光、化学发光（一般用于稀释法）测试的原理不同，其检测结果状态不同 CEMS的组成和监测分析原理 采样方式分类（抽取系统）：采样方式分类（抽取系统）： •直接抽取法：前处理方式/后处理方式/不处理方式•稀释抽取法：内稀释方式/外稀释方式 •直接测量法  CEMS的组成和监测分析原理取样取样方式方式分类分类关键部件关键部件稀释抽取内稀释法稀释探头、零气系统外稀释法稀释探头、零气系统直接抽取冷干法烟道边脱水Nafion管脱水Nafion管脱水系统冷凝器脱水冷凝器、泵分析小屋内脱水冷凝器脱水伴热管、冷凝器、泵热湿法全程伴热伴热管 CEMS的组成和监测分析原理（（3 3）烟气参数连续自动监测单元）烟气参数连续自动监测单元 •烟气压力：压力传感器（动压/静压/全压）•烟气流速：皮托管法、热平衡法、超声波法、其他方法•烟气温度：铂电阻法、热电偶法等•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 CEMS的组成和监测分析原理烟气压力 •静压（压强的大小，作用在管道壁上）•动压（体现在流速上，气体流动的动能）•全压（静压和动压的和）•压力传感器（变送器）法• 在流速的测量过程中同时测量。

 CEMS的组成和监测分析原理烟气流速 差压传感器法（S型皮托管法） 两根金属管并联，开口方向面对气流测量全压，背对气流方向测量静压，利用微差压传感器测出流速值 皮托管系数（背对气流方向测量压力值小于真实静压） CEMS的组成和监测分析原理 通过测量烟囱或烟道中烟气的全压和静压的压差来计算出烟气流速，克服可能由于颗粒物堵塞造成的流速测量问题  CEMS的组成和监测分析原理烟气温度 热电偶法 测量热电偶自由端和工作端的热电势大小计算温度 铂电阻法 铂热电阻的阻值与温度的线性关系 CEMS的组成和监测分析原理烟气湿度 干/湿氧法 测量烟气中湿氧含量，再将烟气除湿后测出干氧含量，从而用干氧与湿氧的差值再除以干氧得到湿度。

（测试点不相同）造成测试误差 （测试原理不同）造成测试系统误差，漂移等 CEMS的组成和监测分析原理烟气湿度 高温电容法 采用电容式传感器，探头直接插入烟道中，探头周围采用特制的过滤器进行保护  CEMS的组成和监测分析原理烟气含氧量 电化学法 原电池式传感器当氧气进入是发生电化学反应，根据输出电流与氧气含量的关系测量  CEMS的组成和监测分析原理烟气含氧量 氧化锆法 利用高温氧化锆管两侧分别流过被测气体和参比气体，产生的电势以及锆管的工作温度计算出被测气体的氧含量 直接测量式/烟道抽取式 CEMS的组成和监测分析原理烟气含氧量 顺磁法（热磁/磁力机械） 利用氧的顺磁性，当被测气体和参比气体氧含量不同时，产生磁风、磁压，从而计算出被测气体的氧含量 注意：定期校准 必须保证测试气体是经过预处理后的干净的气体，保证测量精度。

 CEMS的组成和监测分析原理说明：CEMS测量烟气流速、温度、压力和湿度往往都是烟道或烟囱内的点测量或线测量，手工参比方法一般都是断面测量，因此可能存在系统误差，必须进行相关校正；烟气含氧量则根据烟气预处理系统是否经过脱水判定其测量的氧气值是干基值或湿基值  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 ① CEMS实测浓度 实际工况条件下（烟道或烟囱内实际的温度、压力湿度等条件下），CEMS分析仪测量的数值 ② CEMS标态干基浓度（0℃，101.325kPa）  CEMS的组成和监测分析原理（（4 4））CEMSCEMS测试数据的几种数据状态测试数据的几种数据状态 ③ CEMS标况下折算浓度 注意区分CEMS软件界面上监测数据的数据状态 理论上，比对监测中参比数据和CEMS数据在任一相同状态下均可以进行数据比对 CEMS的组成和监测分析原理（（4 4））CEMSCEMS测试数据的几种数据状态测试数据的几种数据状态 说明： HJ/T 75-2007和《污染源自动监测设备比对监测技术规定（试行）》（中国环境监测总站）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 1））CEMSCEMS出具有效数据的质控过程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监测 •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” 合格烟尘烟气烟尘烟气CEMSCEMS环境监测仪器适用性检测环境监测仪器适用性检测（每型号（每型号1 1套）套）合格CEMSCEMS销售销售CEMSCEMS安装调试安装调试验收前调试检测验收前调试检测（每套）（每套）验收检测验收检测（每套）（每套）CEMSCEMS运行使用运行使用合格日常运营维护日常运营维护（每套）（每套）比对监测比对监测（每套）（每套）CEMSCEMS数据可作为数据可作为环境管理和执法环境管理和执法监督的依据监督的依据ⅠⅡⅢ烟尘烟气CEMS出具有效数据全过程的外部质控过程  开展CEMS比对监测的前提条件（（1 1））CEMSCEMS出具有效数据的质控过程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 2）人员、仪器设备和分析方法）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 序号监测分析项目监测分析方法方法标准编号1颗粒物重量法GB/T 16157-19962氧量电化学法《空气和废气监测分析方法（第四版）》3二氧化硫非分散红外吸收法HJ629-2011碘量法HJ/T 56定电位电解法HJ/T 574氮氧化物非分散红外吸收法《空气和废气监测分析方法（第四版）》定电位电解法紫外分光光度法HJ/T 42盐酸萘乙二胺分光光度法HJ/T 435烟气流速皮托管法GB/T 16157-19966烟气温度热电偶法、电阻温度计GB/T 16157-1996参比监测项目分析方法一览表参比监测项目分析方法一览表  进行CEMS比对监测前的准备工作（（3 3）掌握对比监测所在污染源的基本情况）掌握对比监测所在污染源的基本情况 •污染源所在的地理位置 •排污企业的类型 •排污企业的生产情况和近期生产计划 •污染物处理设施的情况  进行CEMS比对监测前的准备工作 （（3 3）掌握对比监测所在污染源的基本情况）掌握对比监测所在污染源的基本情况 •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 （（3 3）掌握对比监测所在污染源的基本情况）掌握对比监测所在污染源的基本情况 •排放口的基本情况 由采样烟道的形状、尺寸估算出应使用采样枪的长短以及比对测试工作量的初步情况•参比方法检测环境条件 参比监测烟道直管段情况，参比测试孔情况（位置、数目、大小满足要求），采样平台、护栏情况，平台高度、爬梯情况•比对监测现场的安全性  进行CEMS比对监测前的准备工作多层采样平台多层采样平台 进行CEMS比对监测前的准备工作 （（4 4）了解安装在该污染源的）了解安装在该污染源的CEMSCEMS的基本情况的基本情况 •CEMS的型号、品牌、配置、安装、调试完成时间等基本信息 •CEMS的采样和分析测试原理•CEMS的日常工作运行状态（如何运营）  进行CEMS比对监测前的准备工作（（5 5）手工参比仪器设备的准备校准维护）手工参比仪器设备的准备校准维护 •采样用品的准备 滤筒的处理和称重、干燥硅胶的贮备 •烟尘（烟气）采样器 采样器的气密性 流量计量装置的校准 （温度、压力传感器、流量校正参数、外部磨损等）  进行CEMS比对监测前的准备工作（（5 5）手工参比仪器设备的准备校准维护）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：1.相关压力传感器的校准（静压、动压、流量计前压力等）2.相关温度传感器的校准（烟温、流量计前温度等）3.流量计的采样流量校准（烟气采样器也适用）4.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（计量检定）  进行CEMS比对监测前的准备工作 （（5 5）手工参比仪器设备的准备校准维护）手工参比仪器设备的准备校准维护 •烟气分析仪（电化学、光学） 1.仪器采样的气密性2.标准气体校准（系统误差、漂移）3.标准气体的选择：零点气、量程标气4.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 （（5 5）手工参比仪器设备的准备校准维护）手工参比仪器设备的准备校准维护 校准流程操作：分析仪的校准和测试分析系统的校准 （对于参比仪器如果前端（采样导气过程）管线路径较 长，有可能造成气体被吸附等损失的，应进行参比测试 系统的全过程校准。

校准周期（每次） 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 进行CEMS比对监测前的准备工作 （（6 6）监测人员安全防护装备和通讯设备）监测人员安全防护装备和通讯设备 •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 •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（（7 7））“ “CEMSCEMS比对监测现场实施方案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 依据《CEMS比对监测现场实施方案》并完成比对前的各项准备工作，我们可以选择在合适的时间赴现场开展CEMS的对比监测。

 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 1）现场安装的）现场安装的CEMSCEMS仪器的检查仪器的检查 说明： 通过现场观察、检查确认CEMS运行不正常则应暂停比对监测工作，待相关运营单位对其维护、校准甚至维修并运行正常后再考虑开展比对监测； 了解现场CEMS的相关参数设定也有助于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CEMSCEMS的比对监测的比对监测① 采样点布设② 采样时间的确定③ 采样嘴的选择和方向④采样方式⑤样品的数量和空白样⑥滤筒的烘干称重滤筒的烘干称重 ⑦⑦其他问题其他问题矩形（长方形、正方形）烟道断面参比测孔和测点矩形（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圆形烟囱或烟道断面参比测孔和测点采样嘴方向示意图及偏差影响情况采样嘴方向示意图及偏差影响情况粒径较大的颗粒物（＞粒径较大的颗粒物（＞4 4μmμm），），影响尤为明显影响尤为明显 不同采样速度时颗粒物进入采样嘴的运行轨迹不同采样速度时颗粒物进入采样嘴的运行轨迹VnVn＞＞VsVs时，时，颗粒物测量结果颗粒物测量结果偏小；偏小；VnVn＜＜VsVs时，时，颗粒物测量结果颗粒物测量结果偏大；偏大；VnVn＝＝VsVs时，时，颗粒物测量结果颗粒物测量结果准确。

准确 CEMS比对监测现场采样和测试工作（（3 3）气态污染物）气态污染物CEMSCEMS（（含含O O2 2））的比对监测的比对监测 现场比对的情况分析 1.初步的判定2.量程选择3.采样位置4.比对测试中参比测试与CEMS测试获取数据同步性变化情况5.标准气体校准的一致性6.观察含氧量7.SO2、NOx的监测8.测试原理造成的误差 CEMS比对监测现场采样和测试工作 （（4 4）烟气流速、温度）烟气流速、温度CEMSCEMS的比对监测的比对监测 烟气流速和烟气温度的参比比对测试一般都是在颗粒物烟气流速和烟气温度的参比比对测试一般都是在颗粒物烟气流速和烟气温度的参比比对测试一般都是在颗粒物烟气流速和烟气温度的参比比对测试一般都是在颗粒物采样的同时来完成采样的同时来完成采样的同时来完成采样的同时来完成 组合式的采样管组合式的采样管  CEMS比对监测现场采样和测试工作（（4 4）烟气流速、温度）烟气流速、温度CEMSCEMS的比对监测的比对监测 现场比对情况分析 •烟气流速和烟气温度的参比测试•参比测试采样点位置是否合理•速度场系数•烟气流速 CEMS比对监测数据汇总处理分析 （（1 1））CEMSCEMS比对监测技术指标要求比对监测技术指标要求 全部满足表中各项要求才能判定为合格；如某一项指标不合格，应就该项指标测试查找原因、重新调试并检测直到符合表中要求为止。

注意： 分段的浓度值当单位是mg/m3时，均指的是标态干基浓度 表中NOX浓度单位变换mg/m3时应以NO2计 CEMS比对监测技术指标要求检测项目考核指标颗粒物准确度当参比方法测定烟气中颗粒物排放浓度：≤50mg/m3时，绝对误差不超过±15mg/m3；＞50mg/m3～≤100mg/m3时，相对误差不超过±25%；＞100mg/m3～≤200mg/m3时，相对误差不超过±20%；＞200mg/m3时，相对误差不超过±15%气态污染物准确度当参比方法测定烟气中二氧化硫、氮氧化物排放浓度：≤20μmol/mol 时，绝对误差不超过±6μmol/mol；＞20μmol/mol～≤250μmol/mol 时，相对误差不超过±20%；＞250μmol/mol 时，相对准确度≤15%氧量相对准确度≤15%烟气流速相对误差流速＞10m/s 时，不超过±10%；流速≤10m/s 时，不超过±12%烟气温度绝对误差不超过±3℃ CEMS比对监测数据汇总处理分析 （（2 2）气态污染物（含）气态污染物（含O O2 2））CEMSCEMS比对监测数据处理比对监测数据处理 •数据状态•样品数量•查找数据对•计算误差  CEMS比对监测数据汇总处理分析 （（3 3）颗粒物、烟气流速和烟温）颗粒物、烟气流速和烟温CEMSCEMS比对监测数据处理比对监测数据处理 •计算手工监测结果•查找CEMS数据并计算•计算误差 抽取法CEMS常见故障排除稀释抽取法CEMS•数据随压力变化明显•数据随烟道温度变化明显•异常高的数据•错误的数据•无气体流量•无法正常校准抽取法CEMS常见故障排除完全抽取法CEMS•采样流量过低•测试数据异常（过低）•采样管中有冷凝水•校准结果不稳定•线性和漂移测试不合格CEMS常见问题分析系统安装（烟道）示意图CEMS常见问题分析1.采样点的选择2.采样孔的型式问题3.楼梯和平台问题4、伴热管存在的问题：5、热电偶安装及腐蚀问题6.颗粒物测定仪安装及防腐问题7、制冷器温度控制问题谢谢！。