火电厂烟气排放CEMS系统与参比方法 监测数据的差异性研究

摘要：火电厂烟气排放连续监测系统CEMS是为环境执法机构提供数据，对企业的排污状况进行跟踪和管理的一个重要手段，环保技术部门参比方法国家或行业发布的标准方法是作为检验CEMS准确度的重要方法。环保技术部门的参比方法是由国家或者行业发布的一种标准方法，主要用于检验CEMS系统的准确度。实际上，在进行排污状况检测的过程中，CEMS系统的检测数据往往会与参比方法得到的数据存在一定的差异。

随着我国快速的经济发展，环境问题己经成为人们热切关注的重点问题，大气质量的不断恶化日益威胁着人类的生存和发展。燃煤是我国能源的主要来源，火电行业是氮氧化物NOx 排放量最多的行业。火电厂烟气中NOx 的排放已经成为我国大气环境质量恶化的主要原因之一。为了改善大气环境的质量，国家对污染物的排放逐步实施了总量控制的方针，并严格执行大气污染物排放许可证制度，国家环保总局相继出台了一系列的法律法规，以强化对大气环境污染状况的监督和管理。随着国家对环境保护的重视，火电厂烟气CEMS系统监测系统已经在大部分火电厂中得以应用，其可以促进火电行业NOx 的减排，对我国环保工作的开展有着重要的意义。

一、CEMS 系统概述

CEMS系统由多个子系统组成，主要包括气态污染物的监测子系统，数据的采集、传输以及处理的子系统，烟气排放的参数测量子系统，以及颗粒物监测的子系统等。通过选择不同的采样方式以及测量原理，对烟气中的气态污染物浓度、颗粒物浓度进行测定，电厂在线颗粒物监测仪用得最多的是光学方法，其原理分浊度法测量和激光散射法测量两种；在线气体流速测量有三种方法：压差法、热差法和超声波方法，热差法适宜于便携式测量，超声波法测量结果最好，但超声波流量计的成本过高，皮托管差压法为常用方法；气态污染物监测系统有三种方法：直接抽取法，稀释取样法和现场安装型。与此同时，还会对烟气的压力、温度、流量、流速、含湿量以及含氧量等参数进行实时的监测。在此基础上，计算烟气中的污染物浓度以及排放量，并将其以图文、数据的方式传输给相应的监测系统。

二、参比方法

目前环保系统使用较多的烟尘（颗粒物）及烟气参数测量仪器，火电厂大气污染物参比的监测颗粒物分析方法为重量法，流速流量多为S型皮托管采样法，SO2 /NOX浓度多为定电位电解法。参比方法是为验证CEMS 系统监测数据准确性而采用的一项分析方法，在实际检测中，参比方法包含的检测项目有多种，具体检测项目的测量方法如表。

三、CEMS 和参比方法监测数据的差异性分析

1、颗粒物、流速测量的差异性。CEMS系统在进行颗粒物的检测过程中，大多采用光学方法进行监测，而参比手工监测采用的检测方法则是以重量法为主，依照每一种方法的检测原理，光学检测法往往会受到颗粒物的分布以及湿度的影响，且该种方法中光学镜面比较容易受到污染，因此所测结果变化较多，相反，对于重量法而言，其受到以上因素的影响相对较小，因此检测的结果并没有较大的变化。在进行烟气流速的连续监测时，采用的检测方法往往是皮托管法，该种方法与参比手工监测方法是相对一致的，但是在线式流速仪存在一定的缺陷，即易堵塞，需要进行不断的吹扫。

2、气态污染物检测的差异性。对于气体污染物的检测采样方法主要可以分为三种，分别为稀释取样法、现场安装型以及直接抽样法。针对目前火电厂脱硫系统的工艺流程，采用高温处理的伴热直接抽取法是最为合适的。采用该种方法，在维护方面相对较为方便，且校验时也较为简单，在测量值方面，也相对更加准确。目前，无论是CEMS系统还是参比手工监测都多采用该种采样方法。实际状况下，气体污染物的分布相对较为均匀，因此在避开漏风以及涡流等区域之后，分析多次的监测结果可以发现：对同一股气流进行监测时，双方气态污染物的监测浓度存在的差异较小。

3、其他因素造成的差异性。在进行CEMS系统与参比手工监测方法进行数据的监测时，双方需要取二者的有效小时均值进行对比有效小时均值：一小时中，不少于45分钟有效数据的算术平均值。在进行实际检测的过程中，装机容量300MW以上机组大部分CEMS由厂内热控专业人员进行维护，缺少专业人员管理，维护不到位，供货仪器单位进行校准、校验周期较长，对测量值精度影响较大。参比监测和CEMS监测数据取有效小时均值比对，有效小时均值指的是一小时不少于45分钟的有效数据的算术平均值，目前江苏省在线污染源监控平台每五分钟采集一次电厂CEMS信号，采用一个小时内的12组值平均来计算小时均值，而手工监测规范要求，颗粒物采集不少于45分钟的有效数据为小时均值，气态污染物是一小时内等时间间隔采集四个瞬时值的平均值为小时均值，一小时内的CEMS监测有效数据取样时间点不同，也可能造成数据轻微差异。为了避免此情况的产生，要求在比对监测过程中，电厂燃料成分波动不要太大，污染处理设施和工况要稳定，保持污染物排放相对稳定。另外由于CEMS安装位置受环境光线和电磁辐射的影响、烟道振动幅度大、烟气中水滴和水雾的干扰以及安装位置的漏风影响等也会有数据的差异。

4、系统工作应对对策

（1）火电厂在进行设计的过程中，应当考虑CEMS相关检测装置的安装位置，新增的CEMS检测装置的安装位置应当满足检测到的监测数据能够具有代表性，与此同时，CEMS检测装置的安装位置还需要满足具备当量直径的直型管道要求，并且有利于CEMS检测装置能够进行正常的运行与日常的维护。

（2）对已经运行的系统，需要进行定期的系统校正、维护、保养以及检查，同时，也包括了对设备的校正、维护、保护以及检查工作。在整个监测的过程中，都需要进行对质量的掌控与把握。

（3）对于新安装的CEMS检测装置，要进行验收工作，针对正在运行的系统，要定期的进行全系统的比对监督性检测，定期对CEMS系统进行系统校验，采用参比手工监测的相关方法对CEMS系统的准确性、代表性进行监测。

结论

参比监测方法耗时比较长，不能提供连续的、实时的和系统的测试数据，监测方法是检验CEMS监测数据的准确度的一个重要手段，让CEMS准确地反映污染物的排放状况，更好地服务于环境管理，应从以下几个方面做起：

电厂在设计时，应考虑CEMS安装位置，新增CEMS安装位置应满足监测数据具有代表性的采样要求，CEMS安装位置满足具有当量直径的直管道要求且有利于CEMS的正常运行和维护。对运行的系统要定期地校正、维护、保养和检查，质量保证和质量控制要贯穿监测全过程。

新安装的CEMS要进行验收，运行的系统要定期进行比对监督性监测，定期校验CEMS系统，用参比监测的方法确保CEMS系统更具有代表性。CEMS能瞬时得到排放污染物的动态数据，正确监测到污染物的排放浓度和总量，它不但可以掌握和控制烟气净化装置除尘、脱硫和脱氮等环保装置的工作和运行状况，而且能全面、正确掌握污染源排放状况，为控制和平衡污染物排放总量创造条件。

在进行烟气污染物的同步检测过程中，监测点的位置往往不能够完全的满足规范要求，会出现气体湍流、断面气流流量变化量较大等问题，在这样的情况下，导致CEMS系统的监测值与参比方法得出的监测值会存在较大的差异。另一方面，环境的光线以及电磁辐射也会对数据的监测产生一定的影响，相比于利用参比方法进行监测，CEMS系统的监测更加便捷、全面，适用于对污染物的实时监测工作。