烟尘烟气连续自动监测系统技术现状和发展趋势

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烟尘烟气连续自动监测系统技术现状和发展趋势

作者：张 荣 焦 渊 李子军 来源：《新农村》2010年第10期

摘要：烟尘烟气连续自动监测系统（CEMS，Continuous Emission Monitoring System）到目前全国已安装近万套，本文分别介绍了不同因子自动连续监测采用的方法。通过对比不同取样法的优缺点，分析了取样技术的现状及发展方向。 关键词：烟尘烟气连续自动监测系统

烟尘烟气连续自动监测系统（CEMS，Continuous Emission Monitoring System）是一种对烟气成份（SO2 、NOx、烟尘）及相关烟气参数进行在线自动连续监测的设备。烟尘烟气连续自动监测系统是由气态污染物（SO2、NOX）、颗粒物（粉尘）、烟气参数测量子系统、数据采集和处理子系统、数据通讯系统等组成。通过现场采样方式，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、烟气含氧量等参数，送至工控单元计算出烟气污染物排放率、排放量，显示和打印各种参数、图表并通过数据、图文传输系统分别传输至企业污染源监控站和环保行政管理部门。

一、自动监测仪器分析和监测技术现状和发展

按取样方式和检测原理而分，目前，国内主要采用的技术如表1-1。 1.二氧化硫和氮氧化物

二氧化硫和氮氧化物按取样方式可分为直接抽取式、稀释抽取式和直接测量式，而直接抽取式又可分为冷干法和热湿法，冷干-直接抽取式的测量结果为干基浓度，热湿-直接抽取式的测量结果为湿基浓度，稀释抽取式目前国内所采用的技术其测量结果均为湿基浓度，直接测量式也为湿基浓度。由于我国的排放限值是在干基浓度基础上的折算浓度，因此湿基浓度的结果无法回避湿度的测量。

我国CEMS发展初期，曾经装了一些电化学原理的CEMS，目前已较少使用，基本均为光学原理的仪器。就分析技术而言，目前国外发达国家有的，我国目前也均在使用。采用直接抽取式取样方式的CEMS，监测原理80%以上采用非分散红外技术。红外分析仪表和化学发光以及紫外荧光分析仪表，主要依赖进口，DOAS原理的CEMS技术则基本为国产。

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气体过滤相关（GFC，Gas Filter Correlation）做为非分散红外技术的变型，在国内应用较少，主要用于垃圾焚烧厂，在连续自动监测二氧化硫和氮氧化物同时，利用气体过滤相关技术，一并监测烟气中的一氧化碳和氯化氢。

傅立叶红外监测作为一种全谱分析技术，充分地利用了红外光谱的吸收信息，不仅能连续自动监测二氧化硫和氮氧化物，而且可以同时监测其它众多在红外波段具有吸收特性的有毒有害气体，但由于价格因素，目前在国内较少安装。与全谱分析技术相对，近来CEMS技术领域又出现了线状光谱分析技术，即可调谐二极管激光分析技术。该技术采用的线状光谱谱宽可以窄至10-2nm数量级，有效地避免了组分干扰。傅立叶红外和可调谐二极管技术是CEMS领域分析技术的发展方向。

以后，随湿度监测技术的成熟，并伴随法律法规要求连续自动监测污染因子的增多，取样方式似有向直接测量式发展的趋势，进而向遥测方式发展。分析技术则以光学技术为主导，向全谱分析和线状光谱技术方向发展。测量范围则逐渐向低浓度发展，追求更高的准确度和精密度。 2.颗粒物

由于不易获得较好的稳定性和重复性的标准颗粒物浓度，与气态污染物的监测相比，颗粒物的连续自动监测更不被看好。正应为如此，颗粒物CEMS准确性的要求则更为宽泛。 监测技术的发展直接受法律法规的影响，我国颗粒物的连续自动监测发展非常明显体现了这点。“十一五”之前由于颗粒物的排放浓度较高，因此2005年前，我国主要安装的颗粒物CEMS基本为适合测量高浓度的浊度法，2005年后，颗粒物的排放浓度逐渐降低，尤其是2007年后，湿法脱硫技术的广泛应用，导致许多颗粒物浓度低于150mg/m3，则主要安装的为适合测量低浓度的散射法。以后，随环保法律法规进一步严格，散射法的应用将更多。 颗粒物连续自动监测技术尽管国外和文献中经常提及直接抽取-β射线法，但这种半连续的自动监测技术在我国则几乎很难见到，在我国主要使用的仍然是浊度法和散射法。此外，用于布袋除尘器后检漏报警的电荷法，则由于仅为定性判断，极少用于定量判定的颗粒物浓度监测。

为适应现场低维护量的需求，近年来，颗粒物CEMS技术领域出现了光闪烁技术（动态浊度法），这种技术对光学镜头的轻微污染不敏感，但此技术由于无法客观判断仪器的漂移情况，不能满足现有的技术要求，尽管安装了一些，其数据的准确性仍备受质疑。

无论是浊度法、散射法，还是光闪烁法，均为光学技术，无法克服烟气中存在液滴的情况。而湿法脱硫后的烟气往往不升温，十一五后期，这是颗粒物CEMS监测技术必须解决的问题。国外湿法脱硫后的烟气升温后排放，即使存在高湿的场合，如垃圾焚烧炉后的烟气，湿度可能高达50%，国外往往采取旁路烟道并升温的解决方式。