烟气排放连续监测系统（CEMS）在环境保护中的应用与关键技术

随着全球及国内对环境保护的日益重视，烟气排放连续监测系统（CEMS）已成为固定污染源排放监管的重要工具。该系统能够实时跟踪并测量锅炉、工业炉窑、焚烧炉等排放的烟气中的污染物浓度，并将数据上传至当地环境管理部门，为环保监管提供科学依据。本文将详细介绍CEMS的系统组成、关键技术、应用实例及注意事项。

一、CEMS系统组成

CEMS系统主要由颗粒物监测单元、气态污染物监测单元、烟气参数监测单元和数据采集与处理单元四个部分组成。

1. 颗粒物监测单元：采用光学透射法或光学散射法测量颗粒物浓度。测量位置应选择在垂直管段，确保测量光束通过烟道中心，避免水滴或水雾干扰。水平烟道需考虑颗粒物重力沉降的影响。

2. 气态污染物监测单元：针对气态污染物的特性，国际上主要有直接测量法、稀释抽取采样法和直接抽取采样法三种检测方法。直接抽取采样法因其能测量干基样气中的污染物浓度，且在国内法规要求下得到广泛应用。该方法使用多组分红外气体分析仪，通过郎伯-比尔吸收定律原理进行浓度测量。

3. 烟气参数监测单元：监测温度、压力、流速、湿度、含氧量等参数，用于计算污染物排放速率和排放量。

4. 数据采集与处理单元：自动采集并处理数据，形成图表并上传至管理部门，实现远程监控。

二、关键技术与应用实例

1. 气态污染物监测技术：

   • 直接抽取采样法：通过伴热管线将烟气样气送至冷却器除湿后，送入分析仪测量。该方法适用于国内标准，能准确测量干基样气中的污染物浓度。

   • 分析仪器：多采用红外气体分析仪，利用红外吸收原理测量NOx和CO浓度，电化学式氧分析模块测量O2浓度。

2. 样品预处理系统：

   • 包括气水分离器、冷却器、NO2/NO转化器、精细过滤器等，确保样气质量满足分析仪要求。

   • 设置自动反吹装置和湿度联锁保护，防止样气堵塞和损坏分析仪。

3. 应用实例：

   • 以马来西亚某异壬醇装置锅炉CEMS为例，采用直接抽取采样法，配备红外气体分析仪。系统包括采样探头、样品预处理系统、气体分析仪及数据采集与处理单元。

   • 采样探头位于烟囱中部，通过陶瓷过滤器、电加热器和自动反吹装置保证样气代表性。

   • 样品预处理系统确保样气在传输过程中无水分、无颗粒物，适合分析仪测量。

三、应用注意事项

1. 沟通理解需求：设计前需与项目所在地环境管理部门和最终用户充分沟通，确保系统符合当地法规和客户需求。

2. 优化布局：尽量缩短取样点到分析仪的距离，减少传输滞后时间。确保操作平台空间充足，便于设备安装和维护。

3. 功能完善：根据用户需求，配置自动验证、远程遥控标定等功能，确保系统长期稳定运行。

四、结束语

CEMS系统的广泛应用对于大气污染治理、保护大气环境具有重要意义。在实际应用中，应根据烟气组分和应用场合选择合适的样品预处理系统和分析仪，确保系统实现准确测量。随着技术的不断进步和环保法规的日益严格，CEMS系统将在环境保护领域发挥更加重要的作用。