CEMS煙氣分析系統及其采樣方式概述

       CEMS是英文Continuous Emission Monitoring System的縮寫,是指對大氣污染源排放的氣態污染物和顆粒物進行濃度和排放總量連續監測并將信息實時傳輸到主管部門的裝置，被稱為“煙氣自動監控系統”。

       CEMS分別由氣態污染物監測子系統、顆粒物監測子系統、煙氣參數監測子系統和數據采集處理與通訊子系統組成。氣態污染物監測子系統主要用于監測氣態污染物SO2、NOx等的濃度和排放總量；顆粒物監測子系統主要用來監測煙塵的濃度和排放總量；

　　煙氣參數監測子系統主要用來測量：煙氣流速、煙氣溫度、煙氣壓力、煙氣含氧量、煙氣濕度等，用于排放總量的積算和相關濃度的折算；

      數據采集處理與通訊子系統由數據采集器和計算機系統構成，實時采集各項參數，生成各濃度值對應的干基、濕基及折算濃度，生成日、月、年的累積排放量，完成丟失數據的補償并將報表實時傳輸到主管部門。

      煙塵測試由跨煙道不透明度測塵儀、β射線測塵儀發展到插入式向后散射紅外光或激光測塵儀以及前散射、側散射、電量測塵儀等。根據取樣方式不同，CEMS主要可分為直接測量、抽取式測量和遙感測量3種技術。

　　煙氣排放連續監測系統主要的三種采樣方式：

　　1. 人工采樣法煙氣分析系統

　　傳統的分析方法如化學分析法、氣相色譜法較多采用人工采樣法。人工采樣法的特點是采用人工取樣的方式，抽取某一時點的樣氣進行分析。簡單，成本低廉。而缺點同樣是顯而易見的：必須對氣體進行人工取樣，在實驗室進行分析，其中操作者的操作技能對分析的精度有很大影響；只能單一成份地逐個進行檢測分析，不具備多重輸入和信號處理功能；分析費時費力，響應速度慢，效率低，難以實時地反映工況信息。

　　2. 連續采樣法煙氣分析系統

　　這是時下最為流行的采樣方式，連續采樣法主要有紅外線式、紫外線式和熱導式三種測量方法。連續采樣法的特點是采用不同測量方法的氣體分析系統都由采樣預處理系統和分析儀表兩部分組成，采樣探頭將被測氣體從煙道或管道中引出并進行預處理后，連續送入儀器的氣體室中，分析儀器通過不同的方法完成氣體濃度的測量。上述三種測量方法的系統集成方式、適應性和性價比有很大的區別。

　　應用最廣泛的紅外線式氣體分析儀基于非色散紅外吸收光譜（NDIR）的原理，其測量方法是基于氣體對紅外線進行選擇性吸收的原理，當被測氣體通過測量管道時吸收紅外光源發出的特定頻率光（與被測氣體成分有關）使光強衰減，測出光強的衰減程度即確定了被測氣體的濃度。

　　紫外線式氣體分析儀是基于被測氣體對紫外光選擇性的輻射吸收原理，可以測量SO2、NOx、HCl、NH3等氣體，但在同等性能、功能情況下儀器價格略高與紅外法。

　　熱導式氣體分析儀的工作原理是利用各種氣體不同的熱導系數，即具有不同的熱傳導速率來進行測量的。當被測氣體以恒定的流速流入分析儀器時，熱導池內的鉑熱電阻絲的阻值會因被測氣體的濃度變化而變化，運用惠斯頓電橋將阻值信號轉換成電信號，通過電路處理將信號放大、溫度補償、線性化，使其成為測量值。熱導式氣體分析器的應用范圍很廣，如H2、Cl2、NH3、CO2、Ar、He、SO2、H2中的O2、O2中的H2和N2中的H2等等；它的測量范圍也很寬，在0%~100%圍內均可測量。熱導式分析儀器是一種結構簡單、性能穩定、價廉、技術上較為成熟的儀器。

　　3. 原位測量法—激光分析儀煙氣分析系統

　　現場在線測量法中以半導體激光吸收光譜技術（TDLAS）最具有代表性。TDLAS(可調諧半導體激光吸收光譜)技術的特點是無需采樣預處理系統，分析儀器直接安裝在測量現場， TDLAS技術可實現多種氣體的自動檢測，尤其能夠測量紅外分析法無法測量的氧含量，廣泛應用于鋼鐵、石化、環保、等各行業領域。

　　相比其他吸收光譜氣體分析技術，由于激光分析儀（TDLAS）技術采用了專用的激光光源以及對應的光譜技術，相對的，背景氣體交叉干擾和粉塵、視窗污染的干擾，并可自動修正氣體溫度、壓力等氣體參數變化的影響，因此可以將分析儀器直接安裝在測量現場，實現其他光譜吸收技術無法或很難實現的現場在線連續氣體測量。 TDLAS技術的優勢在于能適應高溫、高水分、高粉塵、強腐蝕性和高流速的被測氣體環境，無需采樣預處理系統，測量精度高，響應速度快。

　　同樣的，激光分析儀在氧氣測量上有其獨特優勢，并且維護的不錯的話，可以用的很好，原位測量的首選，但同時由于其特性，在比較復雜的環境中需要氮氣長期吹掃鏡面，設備價位略高，適合預算充足的客戶采購。

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