環(huán)保煙氣在線監(jiān)測(cè)裝置（CEMS，Continuous Emission Monitoring System）是工業(yè)污染源煙氣排放實(shí)時(shí)監(jiān)控的核心設(shè)備，主要應(yīng)用于火電、鋼鐵、化工、水泥、有色金屬冶煉等行業(yè)的鍋爐、窯爐、排氣筒等污染源，可連續(xù)監(jiān)測(cè)煙氣中氣態(tài)污染物（SO?、NO?、CO、O?等）、顆粒物濃度及煙氣參數(shù)（溫度、壓力、流速、濕度等），并通過環(huán)保專網(wǎng)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至各級(jí)生態(tài)環(huán)境監(jiān)管平臺(tái)，為排污許可、總量控制、污染治理效果評(píng)估提供法定數(shù)據(jù)支撐，嚴(yán)格符合《固定污染源煙氣（SO?、NO?、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》（HJ 76-2017）、《固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》（GB/T 16157-1996）等國家標(biāo)準(zhǔn)。

一、核心監(jiān)測(cè)原理（分參數(shù)說明）

1. 氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)（SO?、NO?、CO）

主流采用抽取式紫外差分吸收光譜法（DOAS） 或紅外吸收法，兩種方法各有適配場景：

紫外差分吸收光譜法（DOAS）：

原理：樣氣經(jīng)抽取后進(jìn)入分析池，紫外光穿過樣氣時(shí)，SO?、NO?等污染物分子對(duì)特定波長的紫外光產(chǎn)生特征吸收，通過測(cè)量吸收光譜的差分信號(hào)（扣除背景干擾），依據(jù)朗伯 - 比爾定律計(jì)算污染物濃度。

優(yōu)勢(shì)：抗干擾能力強(qiáng)（不受水汽、粉塵輕微影響）、多組分同時(shí)監(jiān)測(cè)（可同步測(cè) SO?、NO、NO?）、響應(yīng)速度快（T90≤20 秒），適合復(fù)雜工況（如高濕度、高粉塵煙氣）。

紅外吸收法：

原理：利用污染物分子對(duì)特定波長紅外光的選擇性吸收，吸收強(qiáng)度與濃度呈線性關(guān)系，通過檢測(cè)透射光強(qiáng)度變化定量濃度。

優(yōu)勢(shì)：穩(wěn)定性高、維護(hù)成本低，適合工況穩(wěn)定的污染源（如燃?xì)忮仩t）。

2. 顆粒物濃度監(jiān)測(cè)

主流采用激光透射法（濁度法） 或β 射線吸收法：

激光透射法：

原理：激光發(fā)射器與接收器分別安裝在煙道兩側(cè)，激光穿過煙氣時(shí)，顆粒物對(duì)激光產(chǎn)生散射和吸收，導(dǎo)致透射光強(qiáng)度衰減，衰減程度與顆粒物濃度正相關(guān)，通過計(jì)算衰減率得到濃度值。

優(yōu)勢(shì)：非接觸式測(cè)量、耐高溫高壓、適合高濃度顆粒物場景（如鋼鐵廠燒結(jié)機(jī)煙氣）。

β 射線吸收法：

原理：放射性源（如 C-14）發(fā)射的 β 射線穿過煙氣中的顆粒物過濾膜，顆粒物對(duì) β 射線產(chǎn)生吸收，吸收量與顆粒物質(zhì)量成正比，通過稱重法換算濃度。

優(yōu)勢(shì)：測(cè)量精度高、直接對(duì)應(yīng)顆粒物質(zhì)量濃度，適合低濃度顆粒物監(jiān)測(cè)（如達(dá)標(biāo)排放核查）。

3. 煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)

溫度：鉑電阻（PT100）傳感器，測(cè)量范圍 0~500℃（高溫工況可擴(kuò)展至 800℃）；

壓力：差壓變送器，測(cè)量煙道靜壓 / 動(dòng)壓，計(jì)算煙氣壓力；

流速：皮托巴管 / 文丘里管 + 差壓變送器，基于流體力學(xué)原理，通過測(cè)量差壓計(jì)算煙氣流速；

濕度：電容式濕度傳感器，測(cè)量煙氣相對(duì)濕度，用于折算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的污染物濃度（干基濃度）。

二、系統(tǒng)整體組成（模塊化設(shè)計(jì)）

一套完整的煙氣在線監(jiān)測(cè)裝置由采樣 / 測(cè)量單元、預(yù)處理單元、分析單元、校準(zhǔn)單元、數(shù)據(jù)采集與傳輸單元、輔助單元組成，各模塊協(xié)同實(shí)現(xiàn) “煙氣采集 - 處理 - 分析 - 數(shù)據(jù)上傳" 全流程自動(dòng)化：

單元名稱核心組件功能作用

采樣 / 測(cè)量單元采樣探頭（帶加熱 / 反吹功能）、煙道流速 / 溫度 / 壓力 / 濕度傳感器抽取式系統(tǒng)：采樣探頭從煙道抽取樣氣，加熱（120℃±10℃）防止冷凝，反吹（壓縮空氣）清除探頭粉塵；

原位式系統(tǒng)：傳感器直接安裝在煙道內(nèi)，實(shí)時(shí)測(cè)量煙氣參數(shù)。

預(yù)處理單元（抽取式）伴熱采樣管、冷凝器、過濾器、蠕動(dòng)泵伴熱采樣管（120℃±10℃）防止樣氣冷凝；冷凝器去除 95% 以上水汽；過濾器過濾粉塵（精度 0.1μm）；蠕動(dòng)泵排放冷凝水。

分析單元氣態(tài)污染物分析儀、顆粒物監(jiān)測(cè)儀核心模塊，完成污染物濃度及煙氣參數(shù)的定量分析，輸出標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)（4~20mA/RS485）。

校準(zhǔn)單元標(biāo)準(zhǔn)氣體鋼瓶、動(dòng)態(tài)氣體校準(zhǔn)儀、零氣發(fā)生器定期進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)（零氣）、跨度校準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)氣）、線性校準(zhǔn)，確保測(cè)量準(zhǔn)確性；支持自動(dòng) / 手動(dòng)校準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)采集與傳輸單元數(shù)據(jù)采集儀（DAQ）、4G / 以太網(wǎng)模塊接收各分析模塊數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、有效性判斷（如超量程、校準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)記），通過 HJ 212 協(xié)議上傳至環(huán)保監(jiān)管平臺(tái)，同時(shí)本地存儲(chǔ) 1 年以上原始數(shù)據(jù)。

輔助單元伴熱控制器、電源柜、防爆箱（防爆場景）提供穩(wěn)定電源（AC 220V±10%）；伴熱控制器維持采樣管路 / 探頭溫度；防爆箱適配化工、礦山等防爆區(qū)域。

三、關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)（主流型號(hào)參考）

監(jiān)測(cè)參數(shù)技術(shù)指標(biāo)要求說明

氣態(tài)污染物測(cè)量范圍：SO?/NO?：0~100/500/1000/2000mg/m3（可選）；

檢出限：≤0.5mg/m3；

精密度：RSD≤2%；

準(zhǔn)確度：示值誤差≤±5%量程可根據(jù)污染源排放濃度定制，如火電行業(yè)可選 0~2000mg/m3（高濃度場景）。

顆粒物測(cè)量范圍：0~50/100/200mg/m3；

檢出限：≤1mg/m3；

精密度：RSD≤5%；

準(zhǔn)確度：示值誤差≤±10%低濃度場景（如達(dá)標(biāo)排放）可選 0~50mg/m3 量程，確保測(cè)量精度。

煙氣參數(shù)溫度：0~500℃（誤差 ±1℃）；

壓力：-10~10kPa（誤差 ±2% FS）；

流速：0~30m/s（誤差 ±5% FS）；

濕度：0~30% vol（誤差 ±2% FS）高溫工況（如水泥窯）可擴(kuò)展溫度測(cè)量范圍至 800℃。

系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)傳輸：支持 HJ 212-2017 協(xié)議；

連續(xù)運(yùn)行時(shí)間：≥720h / 月；

校準(zhǔn)周期：自動(dòng)校準(zhǔn)≥1 次 / 24h；

故障報(bào)警：支持短信 / 平臺(tái)報(bào)警連續(xù)運(yùn)行時(shí)間和校準(zhǔn)周期需滿足環(huán)保部門要求，確保數(shù)據(jù)有效性。

四、典型應(yīng)用場景

火電行業(yè)：燃煤發(fā)電機(jī)組、燃?xì)廨啓C(jī)的煙氣排放監(jiān)測(cè)，重點(diǎn)監(jiān)控 SO?、NO?、顆粒物濃度，滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223-2011）要求；

鋼鐵行業(yè)：燒結(jié)機(jī)、高爐、轉(zhuǎn)爐的煙氣監(jiān)測(cè)，適配高粉塵、高濕度、高溫工況，監(jiān)控?zé)Y(jié)煙氣中 SO?、NO?及顆粒物排放；

化工行業(yè)：石化、煤化工、硫酸廠等污染源，監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的 SO?、NO?、CO 等污染物，避免超標(biāo)排放；

水泥行業(yè)：水泥窯、孰料磨的煙氣監(jiān)測(cè)，耐受高溫（≤600℃）、高粉塵工況，確保顆粒物、SO?排放達(dá)標(biāo)；

垃圾焚燒行業(yè)：垃圾焚燒爐煙氣監(jiān)測(cè)，除常規(guī)參數(shù)外，可擴(kuò)展監(jiān)測(cè) HCl、HF 等酸性氣體，滿足《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18485-2014）。

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