烟气排放连续监测系统（CEMS） 运行管理和现场核查

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1 烟气排放连续监测系统（CEMS） 运行管理和现场核查
中国环境监测总站 王 强

2 提纲 烟气排放连续监测系统现场考核（安装和运行） 烟气排放连续监测系统运行管理、故障分析和数 据结果初步判定

3 什么是CEMS？ 固定污染源烟气排放连续监测系统 烟气在线监测设备 烟气自动监测设备
Continuous Emission Monitoring System 对固定污染源颗粒物浓度和气态污染物浓度以及污染物排放总量进行 连续自动监测，并将监测数据和信息传送到环保主管部门，以确保排 污企业排放污染物浓度和排放总量达标。

4 CEMS全系统示意图

5 CEMS系统组成 颗粒物监测子系统 气态污染物监测子系统 烟气参数监测子系统 数据采集与处理子系统 烟尘（颗粒物）
SO2、NOx、CO、CO2…… 烟气参数监测子系统 温度、压力、流速、 氧含量、湿度…… 数据采集与处理子系统 显示、存储、统计、 传输……

6 CEMS各指标基本分析技术 采样分析方式 监测项目名称和分析技术方法 颗粒物 二氧化硫 氮氧化物 氧气 流速 温度 湿度 抽取测 量方式
抽取测 量方式 完全抽 取式 β射线法 振荡天平法 非分散红外 非分散紫外 气体过滤相关法 紫外差分吸收法 傅立叶红外法 双池厚膜氧化锆传 感器法 电化学法 氧化锆法 顺磁法 / 干湿氧法 红外法 稀释抽 取式 紫外荧光法 化学发光法 直接测 量方式 浊度法（透射法） 光散射法 光闪烁法 皮托管法 热平衡法 超声波法 铂电阻法 热电偶法 高温电容法

7 CEMS现场检查一 现场安装规范性检查 CEMS安装点位的选取 CEMS安装配套环境条件设施的建设

8 现场安装的规范性-点位和位置 安装原则:固定污染源烟气排放连续监测技术规范 （HJ/T 75-2007 ）
“前四后二”、“前1.5后0.5”-----有代表性点位 每个排放源装一套CEMS 多烟道汇总时，尽可能安在总排口，也可以每个烟道 安一套 CEMS安装平台应易于到达，便于维护

9 “前四后二”示意图 注：烟气方向： 直径：d 在线安装点 4d 2d

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13 监测位置（√） 监测位置（ √ ）

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15 安装细则-周围环境条件 为了便于颗粒物和流速参比方法的校验和比对监测，烟气CEMS 不宜安装在烟道内流速小于5m/s的位置
固定污染源烟气净化设备设置有旁路烟道时，应在旁路烟道内 安装烟气流量连续计量装置 火电厂湿法脱硫装置未安装GGH（烟气再加热系统）时，可将 颗粒物CEMS安装在脱硫装置前的平直管道上 当烟气CEMS安装在矩形烟道时，若烟道截面的高度大于4m，则 不宜在烟道顶层开设参比方法采样孔；若烟道截面的宽度大于 4m，则应在烟道两侧开设参比方法采样孔，并设置多层采样平 台

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17 流量计

18 多层采样平台

19 对采样平台的要求 面积应不小于5 m2 平台宽度与长度应不小于2m，或平台的宽度应不小于 采样枪长度外延1m

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22 大尺寸烟道 两侧多层采样 平台

23 同一烟道两侧简 陋的平台、爬梯

24 大尺寸烟道 单侧多层临时 搭建采样平台

25 对参比孔的要求 参比孔应在CEMS监测断面下游，并尽量靠近 参比孔内径不小于80mm（装法兰）
正压烟道或有毒气时，应采用带闸板阀的密封采样孔 采样点位置和数目，按照“固定污染源排气中颗粒物 和气态污染物采样方法”（GB/T ）中 所述来布置 应配备方便、安全的爬梯或电梯

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36 CEMS的仪器安装 采样伴热管走向和布置 采样伴热管的核查内容主要有两个方面，即采样伴热管 的走向角度和采样伴热管的设置温度。
① 采样伴热管的长度 适中，其走向应向下倾斜，角度不得小于 5º，并在每隔4~5m处装线卡箍固定。其走向为向上倾斜和出 现U字形或V字形的布线，均容易形成水封，造成有害气体的 损失，使监测结果偏低。 ② 采样伴热管的温度设置一般不得低于120℃。采样伴热管的温 度低于120℃，烟气容易在采样内结露，形成水珠，吸附二氧化硫， 使监测结果偏低。

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42 机柜 内部 线路 敷设 规范、 明确 标识

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45 CEMS现场检查二 CEMS现场运行状况检查

46 掌握污染源的基本情况 污染源所在的地理位置 排污企业的类型 污染物处理设施的情况 污染源正常生产工况下的排放情况
现场安装使用CEMS基本情况 监测现场的安全性

47 现场条件检查 现场的防护性，操作人员维护的外部环境条件（平台、 护拦等）以及爬梯情况（安全性） 现场烟道的腐蚀和振动情况
烟气静压变化（正/负） 现场飞灰等其它杂物堆放情况 现场感觉到的污染气体的泄漏情况（是否存在）

48 现场核查的安全防护 必备防护装备 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）、防 滑鞋等 其他特殊装备
防毒面具、正压呼吸器等

49 现场恶劣环境

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51 CEMS运行状态的检查 采样和传输部分 分析系统 分析小屋及预处理、辅助系统 数据记录和处理系统（参数设置）

52 采样探头 目视检查（清洁度、灰尘） 法兰情况，螺栓情况（锈死在法兰上） 采样探头（略微向下倾斜）
（有无腐蚀、堵塞）（系统是否具备定期反吹设备、是否 定时执行） （湿、粘的颗粒物的黏附） （探头随气流抖动程度）

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54 传输管线 从探头至分析小屋管线布设情况 伴热管线加热情况 （至少倾斜5度） （管线是否有纽结、缠绕甚至腐蚀、断裂）
（伴热管线的对接部分、刚出探头部分等接头是否有非加 热环节） （伴热管线的温度 设置温度/实测温度 机柜读出）

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56 冷凝器 除湿装置的运行情况效果检查 （冷凝温度，设置温度/实际温度，机柜读出） 冷凝器的核查主要是检查冷凝器的设置和实际控制温度是
否在4℃左右，如果冷凝器工作不正常，烟气只通过自然降温 ，烟气内的水份在控制机柜内取样管壁吸附凝结，因无法排除 而越积越多；冷凝器内玻璃热交换管堵塞或冷凝泵（蠕动泵） 故障以及排水管路堵塞造成抽水不畅，烟气通过冷凝装置降温 过程中冷凝的水汽不能及时排出，都会造成烟气中SO2大量溶 解于水被水吸收，致使SO2测量浓度降低。

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60 采样泵和细过滤器 采样泵的工作情况 细过滤器的工作状态 （有无腐蚀） （采样流量的变化，稳定） （腐蚀、噪声、泄漏、泵膜和轴承的更换）
（是否清洁，是否需要更换）

61 气体分析仪（机柜）的检查 分析仪流量是否稳定？是否在正常范围内？ 进分析仪前管路里有冷凝水吗？有湿度报警装置没有？
系统是否有漏气？（零部件、阀、接头等腐蚀或泄漏情 况） 直接测量法气幕保护情况？ 量程设置是否合理？（污染源的正常排放数据应分布在所 选量程的20%至80%内） 标气的入口在哪里？是否是全程标定？ 现场通标气，检查零点，跨度漂移（≤2.5% F.S.）（注意）

62 颗粒物、流速、温度分析仪的检查 准直性（浊度法） 气幕管线情况（裂、漏气） 反吹气压缩机情况（马达噪声、振动等）
反吹气预处理（过滤、除水）系统 防护罩情况（防雨雪） 流速分析仪堵塞、腐蚀情况（反吹情况） 烟温分析仪的腐蚀情况

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65 辅助系统 零部件、阀、接头等有无腐蚀现象？ 蠕动泵工作是否正常？贮水罐滋生藻类否？多久倾倒 一次？ 废气排放口冬季会否冰冻？保温否？
反吹的频率？压缩机状态？仪表气有净化装置吗？ 全程是否使用特氟龙管？ 零部件、阀、接头等有无腐蚀现象？

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67 分析小屋 监测站房的基础荷载强度2000kg/m2，其面积应≥7m2， 空间高度应≥2.8m，站房建在标高0m处
空调、采暖设备，室内温度25~35℃，湿度≤85%RH 站房内应安装排风扇 最好有UPS电源

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73 标准气体 标准气体钢瓶号和标签信息 标气钢瓶内压力（和初始压力对比） 减压阀的情况（腐蚀或损坏） 标气瓶有序摆放
（浓度值、生产厂商、有效期、不确定度等） 标气钢瓶内压力（和初始压力对比） 减压阀的情况（腐蚀或损坏） 标气瓶有序摆放

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76 数据记录和处理系统检查 二级门禁 数据状态之间的转换以及排放量核算等计算公式
管理员可以通过密码进入管理系统进行参数或系数的设置， 一般工作人员（操作员）只能进行日常例行维护和操作 进入退出：权限、密码 数据状态之间的转换以及排放量核算等计算公式 ppm 与mg/m3，实测，标干，折算

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81 CEMS数据处理软件检查 历史记录：分钟数据、数据状态标记、一次物理量存 储
调节因子：气态污染物偏差调节系数、颗粒物相关校 准曲线斜率、截距、速度场系数 数据处理：标态浓度、折算浓度、排放量 报表：小时平均数据

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84 参数设置的检查 系统参数设置 软件的相关设置 （大气压、污染源尺寸、截面积、污染物量程、超标报警值、手 工输入湿度等参数） （日期时间设置）
（大气压、污染源尺寸、截面积、污染物量程、超标报警值、手 工输入湿度等参数） （日期时间设置） （反吹、维护的设置） 过程参数设置 （调节因子、校准系数、截距、速度场系数等）

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86 过程参数需对照调试验收或比对监测报告调整，备案（说明依据来源）
参数设置的检查 烟尘校准系数、流速的速度场系数 对照CEMS的调试报告或验收报告中的烟尘校准系数和速度场系数与 现场端是否一致 皮托管系数 一支合格的皮托管，出厂时皮托管系数应该在0.84 ± 0.01，现场一般 不必调整皮托管系数，除非该CEMS已运行多年 气态污染物调节因子 76标准中9.1.8一节，一般不需设置 过程参数需对照调试验收或比对监测报告调整，备案（说明依据来源） 企业不能私自更改设置，存在作弊的嫌疑

87 CEMS现场检查 数据传输情况检查

88 数据传输的检查 去现场之前，到监控中心调取一段时间的历史数据 到现场端设备工控机上调取同样时间段数据，对照检查
调阅CEMS系统的历史数据，从日报、月报和季报数据 中查看数据异常、缺失情况和标记以及处理方式和处理 结果 若在线停运，是否手工报数

89 CEMS运行管理、故障分析和数据结果判定

90 CEMS运行管理、故障分析 直接抽取系统： 采样预处理系统故障 7 4 6 2 3 2 5 7 1. 采样探头堵塞 2. 采样管路漏气
3. 加热系统失效 4. 采样流量降低 5. 除水系统 6. 过滤部件失效 7. 排水或排气不畅 采样预处理系统故障 烟道气体 采样探头 加热 主过滤器 伴热管线 采样接口 阀门 中级过滤 除湿 排水 流量计 针阀 分析室 排气 记录单元 采样泵 校准气体 7 4 6 1 2 3 2 5 7

91 CEMS系统关键部件 完全抽取式CEMS关键部件 测量方式 类别 关键部件 完全抽取 方式 冷干系统 烟道边脱水（前处理方式） 采样探头
完全抽取 方式 冷干系统 烟道边脱水（前处理方式） 采样探头 采样泵 过滤器 气体分析仪 探头脱水装置 （含压缩空气预处理系统） 分析小屋内脱水（后处理方式） 除湿冷凝装置 伴热管线 排水系统 热湿系统 全程伴热（不处理方式）

92 采样探头 安装过滤器（不绣钢或多孔陶瓷材料） 加热反吹装置（工厂压缩空气）

93 伴热管线 母线 PTC发热体 绝缘层 屏蔽层 外护套 恒功率 自限温

94 冷凝器 电子冷凝器 机械冷凝器（压缩机） 渗透装置脱水

95 采样泵-过滤器-流量计 隔膜泵（常温、高温） 射流泵

96 辅助系统 尾气排放（尾气排放管） 冷凝水排放（蠕动泵、贮水盒） 反吹系统（空压机、贮气罐、仪表气前处理装置）

97 CEMS运行管理、故障分析 稀释抽取系统： 采样预处理系统故障 2. 采样稀释探头稀释比例不准确 3. 过滤部件失效 4. 采样流量降低
1. 采样稀释探头堵塞 2. 采样稀释探头稀释比例不准确 3. 过滤部件失效 4. 采样流量降低 5. 零气质量低、不纯净 6. 排气不畅 采样预处理系统故障 烟道气体 稀释采样探头 加热 过滤器 管线 采样探头控制器 阀门 中级过滤 零气发生装置 流量计 针阀 分析室 排气 记录单元 采样泵 校准气体 6 2 1 4 3 5

98 CEMS系统关键部件 稀释抽取式CEMS关键部件 （内稀释/外稀释） 关键部件：稀释采样装置（采样探头和控制 器） 稀释零气系统
过滤器、采样泵 测试气体分析仪

99 稀释采样探头和控制器 稀释探头和控制器决定了样气的稀释比，是稀释系统最重要的部件

100 稀释法零气处理单元 稀释气需要免于油、颗粒物、二氧化 碳、氮氧化物和二氧化硫的污染

101 CEMS运行管理、故障分析 直接测量系统： 1. 气幕保护失效，镜片污染 2. 无法实现有效校准或等效校准失败 辅助系统故障 2 1 1

102 CEMS系统关键部件 直接测量式CEMS关键部件 （内置式/外置式） （单光程/双光程） 关键部件：气体分析系统（光源、检出器等）
气幕保护系统 流动等效校准装置

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104 直接测量流动标气校准 直接测量法校准：流动标气池 （放到测试光路中，固定式、移动式[手动、自动]）

105 CEMS运行管理、故障分析 核心气体分析仪 漂移 光路污染 器件寿命 量程不匹配 成分干扰 标定失误

106 CEMS系统烟气参数常见故障 堵塞、磨损（定期反吹） 腐蚀、漂移 （定期维护清理）

107 CEMS数据采集仪或工控机记录并计算处理的数据
A CEMS数据采集仪或工控机记录并计算处理的数据 B CEMS上传到监控平台的监测数据 C

108 CEMS数据结果判定 CEMS数据质量的问题： CEMS仪器系统故障或 长期无维护以及异常维护 （虚假校准维护）（A）
CEMS记录仪软件参数更改（数据造假）（B） CEMS数据采集失真（数模转换、传输丢失、内置 软件控制等）（C）

109 CEMS数据结果判定 CEMS仪器系统故障或 长期无维护以及异常维护（A） 系统故障（漏气） 长期无人维护（过滤器失效、冷凝器损失等）
虚假校准维护（用高浓度标准校准较低浓度） （零点负漂移） （通零气、空气看零点变化）

110 CEMS数据结果判定 系统参数设置造假（应是长期较固定的设置，核查） （量程设置缩小：4～20mA电流对应）
CEMS记录仪软件参数更改（B） 系统软件设置参数造假 系统参数设置造假（应是长期较固定的设置，核查） （量程设置缩小：4～20mA电流对应） （标准过剩空气系数或标准含氧量设置造假） （烟道或 烟囱测试截面积设置造假） （数据计算处理参数和 公式设置造假）折算/标干

111 CEMS数据结果判定 举例一： 修改量程设置（与分析仪匹配一致） 例如，NOx的浓度检测输出4～20mA对应量程为0～1000ppm，
C = 62.5 × A 当输出电流信号为10mA时，实际测得的NOx浓度值为375ppm， 若此时将输出4～20mA对应量程改为0～800ppm 则C = 50 × A 当同样输出电流信号为10mA时，显示测得的NOx浓度值为300ppm

112 CEMS数据结果判定 举例二： 修改标准过剩空气系数或标准含氧量设置（对照各行业排放标准）
例如，火电行业排放烟气的标准含氧量规定为6%（GB ） 电厂NOx的实际排放浓度为100ppm，O2排放浓度为6%时， 当设置标准含氧量为6%或设置标准过剩空气系数为1.4时，计算后的NOx折算浓度值等于标干浓度100ppm， 当设置标准含氧量为9.3%或设置标准过剩空气系数为1.8时，计算后的NOx折算浓度值为77.8ppm。

113 CEMS数据结果判定 举例三： 修改软件内部计算、转换等公式（对照相关标准和软件设置） 修改换算系数
例如，NOx的实际排放浓度为100ppm，转换标态应以NO2计 换算系数应为2.05，转换计算后的NOx标态浓度值=205mg/m3， 如果以NO计，换算系数则为1.34，转换后的浓度值=134mg/m3 修改浓度折算公式 正确公式： 软件内部设置修改为： 当烟气含氧量升高，实测系数＞标准系数值时， 显示测量污染物折算值比正确的折算值要小

114 CEMS数据结果判定 过程参数设置造假（不允许私自设置，如有变动必须 经环保主管部门同意并及时备案，每次核查）
CEMS记录仪软件参数更改（B） 系统软件设置参数造假 过程参数设置造假（不允许私自设置，如有变动必须 经环保主管部门同意并及时备案，每次核查） （烟气测量结果的调节因子设置造假）（气体一般不 需设置，标气校准该设置理论应为1） （烟气流速速度场系数设置）点、线/面

115 CEMS数据结果判定 举例四： 例如：烟气流速10m/s，速度场系数设置 修改软件参数设置（对照CEMS验收报告、调试报告或比对报告）
修改调节因子（斜率、截距） 例如：NOx的实际排放浓度为100mg/m3， 当斜率为1时，计算后的浓度值=100mg/m3， 当斜率为0.8时，计算后的浓度值=80mg/m3， 当截距为0时，计算后的浓度值=100mg/m3， 当截距为-30时，计算后的浓度值=70mg/m3。 修改速度场系数 例如：烟气流速10m/s，速度场系数设置 当速度场系数为1时，流速为10m/s 当速度场系数为0.5时，流速为5m/s

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117 CEMS数据结果判定 以年计污染源自动监测设备正常数据传输率应不小 于90% CEMS数据采集失真（C） 数模转换、传输丢失
内置软件控制（旁路挡板开启试验或标准气体试验） （当超标排放时通过软件控制人为上传虚假的达标数据） （通过软件控制使仪器一直显示上传一个稳定的数值）

118 谢谢！