固定污染源煙氣排放氮氧化物(NOx)連續(xù)監(jiān)測技術(shù)課件

固定污染源煙氣排放氮氧化物

（NOx）連續(xù)監(jiān)測技術(shù)和質(zhì)量保證

中國環(huán)境監(jiān)測總站王強2011年5月

固定污染源煙氣排放氮氧化物

（NOx）連續(xù)監(jiān)測技術(shù)和質(zhì)量保1煙氣氮氧化物（NOx）連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）的一部分50%-60%左右安裝（NO）氮氧化物NOx一般包括NO和NO2煙氣氮氧化物（NOx）連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CE2

CEMS的含義煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）

對固定污染源顆粒物濃度和氣態(tài)污染物濃度以及污染物排放總量進(jìn)行連續(xù)自動監(jiān)測，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)和信息傳送到環(huán)保主管部門，以確保排污企業(yè)排放污染物濃度和排放總量達(dá)標(biāo)。CEMS的含義煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）3CEMS的組成固定污染源CEMS組成：

顆粒物排放連續(xù)自動監(jiān)測單元

氣態(tài)污染物（通常包括SO2和NOX）排放連續(xù)自動監(jiān)測單元煙氣參數(shù)（包括煙氣流速、溫度、壓力、含氧量、濕度）連續(xù)自動監(jiān)測單元數(shù)據(jù)采集、處理、分析、記錄和傳輸單元組成。CEMS的組成固定污染源CEMS組成：4

監(jiān)測分析原理基本技術(shù)分類分類二氧化硫氮氧化物直接抽取式冷干非分散紅外非分散紫外DOASGFC電化學(xué)非分散紅外非分散紫外DOASGFC電化學(xué)熱濕DOAS傅立葉紅外非分散紅外DOAS傅立葉紅外非分散紅外稀釋抽取式紫外熒光化學(xué)發(fā)光直接測量式DOAS非分散紫外非分散紅外DOAS非分散紫外非分散紅外監(jiān)測分析原理基本技術(shù)分類二氧化硫氮氧化物直接抽取式冷干非5

監(jiān)測分析原理NOx排放連續(xù)自動監(jiān)測單元

采樣方法：完全抽取、稀釋抽取、直接測量分析方法：吸收光譜技術(shù)：非分散紅外（NDIR）、非分散紫外（NDUV）、紫外差分吸收（DOAS）、氣體過濾相關(guān)（GFC）等激發(fā)發(fā)光技術(shù)：紫外熒光、化學(xué)發(fā)光等

說明：測試的原理不同，其檢測結(jié)果狀態(tài)不同監(jiān)測分析原理NOx排放連續(xù)自動監(jiān)測單元6監(jiān)測分析原理

NOx排放連續(xù)自動監(jiān)測單元的組成結(jié)構(gòu)

抽取系統(tǒng)（采樣探頭、采樣伴熱管、過濾器、除濕系統(tǒng)、采樣泵）

測試氣體分析儀

輔助系統(tǒng)（尾氣排放系統(tǒng)、冷凝排水系統(tǒng)）

監(jiān)測分析原理NOx排放連續(xù)自動監(jiān)測單元的組成結(jié)構(gòu)7監(jiān)測分析原理

采樣探頭安裝過濾器（不繡鋼或多孔陶瓷材料）加熱反吹裝置（工廠壓縮空氣）

伴熱管線（加熱溫度應(yīng)高于煙氣介質(zhì)中的冷凝溫度）恒功率自控溫除濕系統(tǒng)（冷卻溫度）電子制冷、機械制冷、滲透膜采樣泵（抽氣能力）

隔膜泵射流泵監(jiān)測分析原理采樣探頭8監(jiān)測分析原理采樣方式分類（抽取系統(tǒng)）：

直接抽取法前處理方式/后處理方式/不處理方式稀釋抽取法內(nèi)稀釋方式/外稀釋方式

直接測量法

監(jiān)測分析原理采樣方式分類（抽取系統(tǒng)）：9

監(jiān)測分析原理取樣方式分類關(guān)鍵部件稀釋抽取式煙道內(nèi)稀釋稀釋探頭、零氣系統(tǒng)煙道外稀釋稀釋探頭、零氣系統(tǒng)直接抽取式冷干法煙道邊脫水（前處理方式）Nafion管脫水Nafion管脫水系統(tǒng)冷凝器脫水冷凝器、泵分析小屋內(nèi)脫水（后處理方式）冷凝器脫水伴熱管、冷凝器、泵熱濕法全程伴熱（不處理方式）伴熱管監(jiān)測分析原理分類關(guān)鍵部件稀釋抽取式煙道內(nèi)稀釋稀釋探頭、零10監(jiān)測分析原理

直接抽取法----熱濕系統(tǒng)在采樣探頭上裝有過濾器，從探頭到分析儀全程伴熱，加熱溫度高于煙氣溫度，進(jìn)入分析儀分析測試。（不處理）分析方法：紫外差分吸收（DOAS）、傅立葉紅外

非分散紅外

輸送中氣體不降溫，成分不變吸附很少

測試結(jié)果為氣體的濕基濃度

監(jiān)測分析原理直接抽取法----熱濕系統(tǒng)11監(jiān)測分析原理

直接抽取法----冷凝干燥系統(tǒng)前處理方式：在采樣探頭上裝有過濾器，在探頭之后進(jìn)行預(yù)處理（除濕），輸送氣體的管路不需要加熱，進(jìn)入分析儀分析測試。（維護(hù)不方便）后處理方式：在采樣探頭上裝有過濾器，氣體伴熱至分析儀之前進(jìn)行預(yù)處理（除濕），輸送氣體的管路需要加熱，進(jìn)入分析儀分析測試。（過程有損失）

監(jiān)測分析原理直接抽取法----冷凝干燥系統(tǒng)12直接抽取法采樣探頭-前處理方式直接抽取法采樣探頭-前處理方式13監(jiān)測分析原理

直接抽取法----冷凝干燥系統(tǒng)分析方法：非分散紅外（紫外）、氣體過濾相關(guān)等

除濕過程中可能會造成氣體的損失測試結(jié)果為氣體的干基濃度監(jiān)測分析原理直接抽取法----冷凝干燥系統(tǒng)14

非分散紅外法測試原理圖非分散紅外法測試原理圖15

氣體過濾相關(guān)法測試原理圖氣體過濾相關(guān)法測試原理圖16監(jiān)測分析原理

稀釋抽取法

稀釋探頭（在采樣探頭頂部，通過音速小孔（臨界限流孔，產(chǎn)生恒定流速）進(jìn)行采樣，并用干燥的儀器氣進(jìn)行稀釋）

內(nèi)稀釋（稀釋部分在煙道內(nèi)部）外稀釋（稀釋部分在煙道外部）（維護(hù)方便，但響應(yīng)時間稍慢）減少濕氣和提高過濾器壽命，采樣管（一般不需加熱）

監(jiān)測分析原理稀釋抽取法17稀釋法內(nèi)稀釋采樣探頭稀釋法內(nèi)稀釋采樣探頭18稀釋法外稀釋采樣探頭稀釋法外稀釋采樣探頭19監(jiān)測分析原理

稀釋抽取法-NOx

分析方法：

化學(xué)發(fā)光法（NOx）（預(yù)處理過程較少）

監(jiān)測分析原理稀釋抽取法-NOx20

化學(xué)發(fā)光法測試原理圖化學(xué)發(fā)光法測試原理圖21監(jiān)測分析原理

直接測量法

傳感器安裝在探頭前端，直接插入煙道進(jìn)行測量（點測量）

傳感器和探頭直接安裝在煙道上，采用光學(xué)法測量（線測量）（內(nèi)置式/外置式）（單光程/雙光程）監(jiān)測分析原理直接測量法22監(jiān)測分析原理

直接測量法

分析方法：單波長法，雙波長法，

差分吸收光譜法（DOAS）

非分散紅外

由于沒有取樣裝置，日常應(yīng)注意維護(hù)清潔反射鏡（尤其內(nèi)置式）、光源等標(biāo)氣池校準(zhǔn)測量結(jié)果為氣體濕基值監(jiān)測分析原理直接測量法23

直接測量內(nèi)置和外置式結(jié)構(gòu)示意圖（雙光程）直接測量內(nèi)置和外置式結(jié)構(gòu)示意24

監(jiān)測分析原理煙氣參數(shù)連續(xù)自動監(jiān)測單元

煙氣流速：差壓傳感器法、熱平衡法、超聲波法煙氣溫度：鉑電阻法、熱電偶法等煙氣壓力：壓力傳感器（動壓/靜壓）煙氣濕度：干/濕氧法、高溫電容法、紅外吸收法等含氧量：電化學(xué)法、氧化鋯法、順磁法

監(jiān)測分析原理煙氣參數(shù)連續(xù)自動監(jiān)測單元25測試數(shù)據(jù)的幾種數(shù)據(jù)狀態(tài)

①CEMS實測濃度

實際工況條件下（煙道或煙囪內(nèi)實際的溫度、壓力濕度等條件下），CEMS分析儀測量的數(shù)值

②CEMS標(biāo)態(tài)干基濃度（0℃，101.325kPa）

測試數(shù)據(jù)的幾種數(shù)據(jù)狀態(tài)26測試數(shù)據(jù)的幾種數(shù)據(jù)狀態(tài)

③CEMS標(biāo)況下折算濃度

④注意區(qū)分CEMS軟件界面上監(jiān)測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)狀態(tài)

標(biāo)氣鋼瓶狀態(tài)（20℃，101.325kPa），轉(zhuǎn)換系數(shù)變化

測試數(shù)據(jù)的幾種數(shù)據(jù)狀態(tài)27固定污染源煙氣排放氮氧化物(NOx)連續(xù)監(jiān)測技術(shù)課件28測試數(shù)據(jù)的幾種數(shù)據(jù)狀態(tài)

說明：

HJ/T75-2007考核技術(shù)指標(biāo)中規(guī)定的NOx濃度范圍（分段標(biāo)準(zhǔn)）均指的是污染源標(biāo)態(tài)干基濃度值分段的濃度值當(dāng)單位是mg/m3時，均指的是標(biāo)態(tài)干基濃度

表中NOX濃度單位變換mg/m3時應(yīng)以NO2計測試數(shù)據(jù)的幾種數(shù)據(jù)狀態(tài)29CEMS比對監(jiān)測技術(shù)指標(biāo)要求

CEMS比對監(jiān)測技術(shù)指標(biāo)要求30CEMS系統(tǒng)中NO2轉(zhuǎn)化樣品中的二氧化氮在進(jìn)行分析時，一般需要先轉(zhuǎn)化為一氧化氮，才能進(jìn)行濃度分析。二氧化氮到一氧化氮的還原轉(zhuǎn)化過程，通常由分析儀內(nèi)的一個轉(zhuǎn)化爐完成，其轉(zhuǎn)化過程公式如下：

3NO2＋Mo

→300~350oC→3NO＋MoO3

OR2NO2

→S.S.Converter

→600oC→2NO＋O2

CEMS系統(tǒng)中NO2轉(zhuǎn)化樣品中的二氧化氮在進(jìn)行分析時31CEMS系統(tǒng)中NO2轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化爐分為鉬轉(zhuǎn)化爐和不銹鋼轉(zhuǎn)化爐兩種，在常態(tài)濃度下使用鉬轉(zhuǎn)化爐進(jìn)行轉(zhuǎn)化，而樣品濃度偏高時需要使用不銹鋼轉(zhuǎn)化爐。通常情況下，鉬轉(zhuǎn)化爐的壽命為5000ppm小時，既濃度為5000ppm的二氧化氮樣品，連續(xù)進(jìn)入鉬爐一小時，鉬爐既失效。由于各個廠商的設(shè)計樣品流量和鉬粉填充量不同，所以溫度通常控制在150~350oC之間。轉(zhuǎn)化效率一般要求大于95%CEMS系統(tǒng)中NO2轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化爐分為鉬轉(zhuǎn)化爐和不銹鋼轉(zhuǎn)32煙塵煙氣CEMS出具有效數(shù)據(jù)全過程的外部質(zhì)控過程

合格污染源在線監(jiān)測儀器環(huán)境監(jiān)測儀器適用性檢測（每型號1套）合格儀器銷售儀器安裝調(diào)試驗收前調(diào)試檢測（每套）驗收檢測（每套）儀器運行使用合格運營維護(hù)（每套）數(shù)據(jù)有效性審核（含比對監(jiān)測）（每套）在線監(jiān)測數(shù)據(jù)可作為環(huán)境管理和執(zhí)法監(jiān)督的依據(jù)ⅠⅡⅢ現(xiàn)場檢查（每套）煙塵煙氣CEMS出具有效數(shù)據(jù)全過程的外部質(zhì)控過程合格污染源33

煙氣CEMS安裝大氣污染源排放總量監(jiān)控1按照國家或地方標(biāo)準(zhǔn)對大氣污染源排放濃度實時監(jiān)控環(huán)保治理設(shè)施運行的監(jiān)控23煙氣CEMS安裝目的煙氣CEMS安裝大氣污染源排放總量監(jiān)控1按照國家或地方34

煙氣CEMS安裝每臺固定污染源排放設(shè)備應(yīng)安裝一套煙氣CEMS。煙氣CEMS安裝位置應(yīng)避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位，如圖2所示。若一個固定污染源排氣先通過多個煙道后進(jìn)入該固定污染源的總排氣管時，應(yīng)盡可能將煙氣CEMS安裝在該固定污染源的總排氣管上；不得只在其中的一個煙道上安裝一套煙氣CEMS，將測定值的倍數(shù)作為整個源的排放結(jié)果，但允許在每個煙道安裝相同的煙氣CEMS，匯總排放結(jié)果。（圖3）煙氣CEMS安裝位置煙氣CEMS安裝每臺固定污染源排放設(shè)備應(yīng)安裝一套煙氣35圖2固定污染源煙氣CEMS安裝位置示意圖

當(dāng)安裝位置不能滿足上述要求時，應(yīng)盡可能選擇在氣流穩(wěn)定的斷面，但安裝位置前直管段的長度必須大于安裝位置后管段的長度。注：煙氣方向：直徑：d煙氣測孔4d2d圖2固定污染源煙氣CEMS安裝位置示意圖當(dāng)36監(jiān)測位置（√）監(jiān)測位置（√）監(jiān)測位置（√）監(jiān)測位置（√）監(jiān)測位置（√）監(jiān)測位置（√）37安裝位置和系統(tǒng)數(shù)量系統(tǒng)數(shù)量有效小時均值：整點1小時內(nèi)不少于45分鐘的有效數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值（針對1拖2等情況不允許）每臺固定污染源排放設(shè)備應(yīng)安裝一套煙氣CEMS

安裝位置和系統(tǒng)數(shù)量38測量范圍（量程選擇）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)測量量程一般為所在污染源排放限值的兩倍，污染源的正常排放數(shù)據(jù)應(yīng)分布在所選系統(tǒng)測量范圍的20%至80%內(nèi)。根據(jù)污染源的排放情況，可選雙量程或多量程的系統(tǒng)。測量范圍（量程選擇）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)測量量程一般為所在污染源39CEMS的安裝氣態(tài)污染物CEMS

位于氣態(tài)污染物混合均勻的位置，該處測得的氣態(tài)污染物濃度或排放率能代表固定污染源的排放。在不影響參比方法取樣前提下，盡可能靠近參比方法取樣孔前不小于1.5倍煙道或管道直徑后不小于半倍煙道或管道直徑

CEMS的安裝氣態(tài)污染物CEMS40CEMS的安裝——維護(hù)平臺面積應(yīng)不小于5m2平臺寬度與長度應(yīng)不小于2m，或平臺的寬度應(yīng)不小于采樣槍長度外延1m周圍設(shè)置1.2m以上的安全防護(hù)欄

取樣口垂直間距大于1.75m時，應(yīng)設(shè)置雙層取樣操作平臺

CEMS的安裝——維護(hù)平臺面積應(yīng)不小于5m241CEMS的安裝——維護(hù)平臺CEMS的安裝——維護(hù)平臺42固定污染源煙氣排放氮氧化物(NOx)連續(xù)監(jiān)測技術(shù)課件43多層采樣平臺多層采樣平臺44

CEMS的運行——現(xiàn)場檢查

（1）掌握CEMS在污染源的基本情況

A.污染源所在的地理位置

B.排污企業(yè)的類型

C.污染物處理設(shè)施的情況CEMS的運行——現(xiàn)場檢查（1）掌握CEMS在污染源的基45

CEMS的運行——現(xiàn)場檢查

D.污染源正常生產(chǎn)工況下的排放情況

污染物種類排放濃度煙氣流速煙氣溫度煙氣靜壓煙氣濕度CEMS的運行——現(xiàn)場檢查46

CEMS的運行——現(xiàn)場檢查

E.排放口的基本情況由采樣煙道的形狀、尺寸估算出應(yīng)使用采樣槍的長短以及比對測試工作量的初步情況

F.參比方法檢測環(huán)境條件參比監(jiān)測煙道直管段情況，參比測試孔情況（位置、數(shù)目、大小滿足要求），采樣平臺、護(hù)欄情況，平臺高度、爬梯情況

G.監(jiān)測現(xiàn)場的安全性CEMS的運行——現(xiàn)場檢查47

CEMS的運行——現(xiàn)場檢查

（2）了解安裝在該污染源的CEMS的基本情況

A.CEMS的型號、品牌、配置、安裝、調(diào)試完成時間等基本信息

B.CEMS的采樣和分析測試原理（數(shù)據(jù)狀態(tài)）CEMS的運行——現(xiàn)場檢查（2）了解安裝在該污染源的CE48CEMS的運行——現(xiàn)場檢查（實施現(xiàn)場檢查）采樣和預(yù)處理系統(tǒng)分析系統(tǒng)和分析小屋或控制室輔助系統(tǒng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄和處理系統(tǒng)（操作軟件）CEMS的運行——現(xiàn)場檢查（實施現(xiàn)場檢查）49

采樣和預(yù)處理系統(tǒng)檢查

-通道和現(xiàn)場條件電梯工作情況（如果有）現(xiàn)場的防護(hù)性，操作人員維護(hù)的外部環(huán)境條件（平臺、護(hù)攔等）現(xiàn)場煙道的腐蝕和振動情況煙氣靜壓變化（正/負(fù)）現(xiàn)場飛灰等其它雜物堆放情況現(xiàn)場感覺到的污染氣體的泄漏情況（是否存在）

采樣和預(yù)處理系統(tǒng)檢查

50采樣和預(yù)處理系統(tǒng)檢查

-采樣探頭和泵目視檢查（清潔度、灰塵）法蘭情況，螺栓情況（銹死在法蘭上）采樣探頭的腐蝕、堵塞情況采樣泵的工作情況（有無腐蝕）（采樣流量的變化，穩(wěn)定）

（腐蝕、噪聲、泄漏、泵膜和軸承的更換）探頭情況（濕、粘的顆粒物的黏附）（略微向下傾斜）（探頭隨氣流抖動程度）采樣和預(yù)處理系統(tǒng)檢查

51采樣和預(yù)處理系統(tǒng)檢查

-采樣管線和除濕系統(tǒng)、過濾器從探頭至分析小屋管線布設(shè)情況（至少傾斜5度）（管線是否有紐結(jié)、纏繞甚至腐蝕、斷裂）伴熱管線加熱情況（伴熱管線的對接部分、剛出探頭部分等接頭是否有非加熱環(huán)節(jié)）（高溫）（伴熱管線的溫度設(shè)置溫度/實測溫度機柜讀出）除濕裝置的運行情況效果檢查（冷凝溫度設(shè)置溫度/實際溫度機柜讀出）顆粒物過濾器（細(xì)、微細(xì)）的工作狀態(tài)（清潔，需要更換）采樣和預(yù)處理系統(tǒng)檢查

-采樣管線和除濕系統(tǒng)、過濾器從探頭至52分析系統(tǒng)檢查

-氣體分析儀分析儀器運行狀態(tài)（分析儀有無進(jìn)水、系統(tǒng)有無漏氣）（系統(tǒng)管路內(nèi)很明顯看到有冷凝水出現(xiàn)）

（進(jìn)氣流量變化，是否穩(wěn)定，分析儀上直讀）機柜內(nèi)部管線的布設(shè)（雜亂、交錯）（管線是否有相應(yīng)標(biāo)記）零部件、閥、接頭等腐蝕或泄漏情況分析系統(tǒng)檢查

-氣體分析儀分析53分析小屋或控制室檢查

-標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)準(zhǔn)氣體鋼瓶號和標(biāo)簽信息（濃度值、生產(chǎn)廠商、日期、不確定度等）

（有效期）標(biāo)氣鋼瓶內(nèi)壓力（和初始壓力對比）針閥腐蝕或漏氣情況（壓力很快下降，造成室內(nèi)污染影響健康）氣體管線和減壓閥裝置的情況（腐蝕或損壞）分析小屋或控制室檢查

54固定污染源煙氣排放氮氧化物(NOx)連續(xù)監(jiān)測技術(shù)課件55分析小屋或控制室檢查