第一節(jié) 在線式煙氣 分析 /監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）基本生產技術、工藝或流程

一、基本生產技術

1、現(xiàn)有氣態(tài)污染物CEMS有以下三種方法：

1）In-situ，直接 分析 法；

2）Extractive，即完全抽取法；

3）Dilution，即稀釋法。

2、SO2 CEMS測量技術及其產品開發(fā)研制現(xiàn)狀

煙氣的采樣方法：有非抽取法和抽取法2種。抽取法又分為直接抽取法和稀釋抽取法。

SO2的 分析 方法依其 分析 量程不同而異。紫外熒光法適用于低量程(稀釋抽取法)，該法靈敏度高，選擇性好。所用儀器中涉及紫外燈的脈沖點燃技術，必須有壽命長且光強穩(wěn)定的紫外燈、可長期連續(xù)工作的光電倍增管以及去除干擾的膜式過濾裝置，目前所用儀器主要靠進口，價格較昂貴。

非分散紅外法和紫外吸收法簡便可靠，適用于未經稀釋的高濃度樣品，其中非分散紅外法的動態(tài)范圍較窄。電化學法的靈敏度不夠高，且因其傳感器壽命短，維護工作復雜，漂移(積累型)嚴重，不適用于連續(xù)監(jiān)測。

SO2 CEMS常用組合測量技術及其國內外主要產品：

1）非抽取+紅外或紫外吸收法

國外此類技術的早期產品出現(xiàn)在20世紀70年代末至80年代初，即將一束紅外或紫外光直接照射到煙氣上，在探頭上開孔，煙氣從中流過，利用SO2的特征吸收光譜進行測量。其技術簡單，響應快，勿需抽氣管線可直接實時測量濕基，缺點是探頭易被煙塵堵塞， 分析 儀易污染;探頭為開孔式，無法進行在線校標，精度差。

90年代中期，以英國Procal公司為首，推出了封閉式產品，即用金屬燒結材料將探頭光路封閉，該材料在過濾掉煙塵的同時，氣體滲透到光路中進行測量。這一由開口式向封閉式的改進使非抽取方式得以實現(xiàn)在線校標，同時解決了煙塵對SO2的測定干擾問題。封閉式探頭對光路的防污染要求高，須使用清潔壓縮空氣吹掃技術和獨特的結構設計排除煙塵和煙氣對光路的污染。該技術在全球市場的占有率為5%，產品價格較低。國外有美國AIM公司的產品(紅外法)，國內如北京牡丹聯(lián)友公司的產品HP5000(紫外雙波長)。

2）直接抽取+非分散紅外吸收法

該技術出現(xiàn)于20世紀80年代中期，煙氣經除塵除濕后，測量的為煙氣干基，且克服了非抽取方式煙塵干擾的問題，但煙氣除塵、除濕(采樣管加熱)等預處理維護工作復雜，抽氣口易堵塞，采樣管線是負壓運行，稍有泄漏會影響測定結果。該技術在全球市場的占有率約為9.5%，產品價格適中。國外主要為日本島津公司和英國XENTRA4900型產品，國內如北京北分麥哈克 分析 儀器有限公司的GXH902及GXH9021M，其主機UNOR及MULTOR為德國MAIHAK公司制造，還有北京天融環(huán)保設備中心的產品(德國技術)。

3）稀釋抽取+紫外熒光法該技術

出現(xiàn)于20世紀90年代初期，其技術特點是稀釋采樣降低樣品露點溫度，解決了煙氣冷凝水問題，一般情況下勿需跟蹤加熱采樣管線，并解決了采樣探頭的腐蝕與堵塞問題，連續(xù)工作時間長。采樣管線在正壓下工作，從而防止由于泄漏所引入的誤差;經稀釋的煙道氣樣品，可使氣體濃度最大減少到1350，可用靈敏度高的環(huán)境監(jiān)測儀器完成 分析 ;由于濕度未從樣品中消除，測定的為濕基。缺點是響應時間稍長(<3min);干燥壓縮空氣純度要求高，除水除硫制備繁雜，成本高;紫外熒光 分析 儀須進口，價格昂貴。該技術在全球市場占有率約為85%，在美國高達90%。國外主要為美國熱電子(Thermo Electron公司)環(huán)境儀器公司200型產品及法國環(huán)境儀器公司(ESA)的產品，國內如北京航天益來電子科技有限公司CYA200型及深圳中興新通訊設備有限公司的產品。

3、煙氣流速的連續(xù)測量技術煙氣參數(shù)包括流速、含氧量、濕度、溫度、壓力等，本文僅介紹其中的首要參數(shù)——流速的連續(xù)測量技術。

皮托管法是煙氣流速連續(xù)測量常用方法，該法與手工常規(guī)方法一致，缺點是易堵，需要不斷吹掃。北京牡丹聯(lián)友等公司產品為此技術。

熱平衡法該法連續(xù)工作性能好，適用于煙塵污染嚴重的場合。能測量極低(01ｍｓ)的流速，但測得的是質量流量，需用體積流量儀現(xiàn)場標定，再用比重系數(shù)修正。北京航天益來等公司產品用此技術。

超聲波法探頭與氣體流量方向成一定角度，聲波沿不同方向傳送的時間差與氣體流速有關，從而進行氣體流速測定。該法不受溫度、壓力、煙氣成分變化影響，但產品價格較貴。

二、相關專利

從我國近年來專利 研究 重點集中在采樣裝置的改進上，目前國內的技術攻關主要在采樣技術（適合于目前的使用環(huán)境，保證運行可靠性）和數(shù)據(jù)處理傳送軟件兩點上，主要專利如下：

1、煙氣在線 分析 儀前級預處理器

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專利名稱：煙氣在線 分析 儀前級預處理器

專利摘要：本實用新型公開了一種煙氣在線 分析 儀前級預處理器，它是由取樣器、閥門、管線、過濾器和水洗裝置等構成，過濾器上設有與其筒體相通的入口導管和出口導管，煙氣排出口設有水洗裝置；其中一少部分煙氣作為樣氣經過微孔過濾裝置，大部分煙氣通過水洗裝置后排出。該預處理器結構簡單，清洗方便，自動脫塵，脫水，不易產生堵塞，克服了現(xiàn)有技術中的不足。經實際應用證明，其效果極佳，完全可以保證在線 分析 儀的正常運行。

2、氣態(tài)污染物微量抽取現(xiàn)場 分析 方法及裝置

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專利名稱：氣態(tài)污染物微量抽取現(xiàn)場 分析 方法及裝置

專利摘要：本發(fā)明是一種微量抽取現(xiàn)場 分析 裝置，包括反射鏡、濾光片組、紅外光源、紅外檢測器、透鏡和光學吸收腔，還包括：位于光學吸收腔進氣端的依次聯(lián)結的粗過濾器、細過濾器以及精過濾器；一個設置在光學吸收腔管壁上的微量抽氣孔；和一個真空抽氣泵，通過設置在光學吸收腔管壁上的微量抽氣孔抽取光學吸收腔中氣體。本發(fā)明的采樣部分采用三層過濾保障光學吸收腔不被煙氣污染，保障了 分析 裝置的精度。獨特的前端進氣方式、獨特的光學腔微負壓設計充分保證了樣品氣采集量的恒定及持續(xù)可靠性，獨特的結構設計，能夠實現(xiàn) 分析 系統(tǒng)的全程在線標定。

3、煙氣在線 分析 儀

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專利名稱：煙氣在線 分析 儀

專利摘要：煙氣在線 分析 儀，包括樣氣取樣管、過濾探頭、除濕部件、抽氣泵、排水閥的取樣過濾預處理模塊；包括過濾加熱器及溫控器，冷氣閥和反吹、致冷閥組，渦旋致冷器的致冷及保溫控制模塊；包括氧 分析 模塊，紅外 分析 模塊，包括具有數(shù)據(jù)處理、連接溫度、濕度傳感器和電磁閥動作控制單片機及電源組成的自動控制模塊；所述樣氣取樣管經過濾探頭連接除濕部件，過濾探頭上設有過濾加熱器及溫控器，除濕部件的輸出通過抽氣泵連接標氣和樣氣轉換閥，再連接氧 分析 模塊或/與紅外 分析 模塊，本實用新型實現(xiàn)煙氣在線處理和 分析 。

4、煙氣在線監(jiān)測儀測量探頭

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專利名稱：煙氣在線監(jiān)測儀測量探頭

專利摘要：本實用新型公開了一種煙氣在線監(jiān)測儀測量探頭，出射前窗鏡角反射鏡上分別設有相互獨立的空氣吹掃裝置，并分別設置在煙道的兩側，兩空氣吹掃裝置之間通過固定桿相連接，角反射鏡所在的空氣吹掃裝置后端設有端蓋。由于探頭的角反射鏡設在煙道外，不受煙道內的濕熱煙氣的腐蝕，使用壽命可以延長，且維護方便，只需打開安裝角反射鏡的空氣吹掃裝置端蓋即可取出角反射鏡，清潔角反射鏡鏡面。

5、工業(yè)煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的控制及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法

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專利名稱：工業(yè)煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的控制及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法

專利摘要：一種工業(yè)煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的控制及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法，包括煙塵監(jiān)測子系統(tǒng)，實時監(jiān)測煙塵濃度；煙氣排放參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)，實時檢測煙氣含氧量、流速、壓力、溫度等參數(shù)，氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)，對煙氣實時采樣和控制，進行預處理，系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)，采集上述子系統(tǒng)的輸出信號、并進行處理、存儲、顯示、記錄和統(tǒng)計，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時、遠距離傳輸；煙氣預處理程控，與環(huán)保監(jiān)測中心站計算機通信。本發(fā)明應用現(xiàn)代傳感器和檢測技術、計算機和網絡技術、信號處理和無線數(shù)據(jù)傳輸技術，使系統(tǒng)的自動化程度高、維護工作量小，穩(wěn)定性好，數(shù)據(jù)處理快速方便。具有遠程監(jiān)控、遠程資料傳送等功能。運行費用低，技術含量高。節(jié)省人力和物力。

6、一種基于雙光路的紫外差分煙氣探頭

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專利名稱：一種基于雙光路的紫外差分煙氣探頭

專利摘要：本發(fā)明涉及一種適用于煙氣在線監(jiān)測的紫外差分煙氣探頭，包括發(fā)射模塊和接收模塊，其特征在于，所述發(fā)射模塊與接收模塊設置在同一端，兩個模塊的光軸相互平行，在光路的另一端固定有角隅棱鏡。本發(fā)明在簡化了光路調整操作、降低了調整難度的同時，還提高了測量穩(wěn)定性，延長了傳感器工作壽命。

7、紫外差分煙氣濃度測量系統(tǒng)校準方法及實施裝置

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專利名稱：紫外差分煙氣濃度測量系統(tǒng)校準方法及實施裝置

專利摘要：本發(fā)明涉及煙氣在線監(jiān)測，具體講涉及一種紫外差分煙氣濃度測量系統(tǒng)校準方法及實施裝置。為提供一種高精度的校準方法及裝置，簡便快速完成煙氣濃度測量系統(tǒng)校準。本發(fā)明采用的技術方案是，將所有樣品池組連通并密封好，通入固定壓力的標準濃度氣體，待氣體充分均勻后，將樣品池放入光路中，使得紫外光可以透過樣品池中的被測氣體，通過放置不同長度的樣品池就可以獲得不同等效濃度的被測氣體濃度，在每種濃度下采集并記錄光譜曲線，根據(jù)紫外差分的方法計算得到氣體濃度，之后利用標準濃度和樣品池長度所獲得的等效氣體濃度理論值與實際測量值使用標定軟件進行最小二乘擬合，得到校正后的濃度測量系數(shù)。本發(fā)明主要應用于煙氣在線監(jiān)測。

8、直抽煙氣加熱采樣探頭

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專利名稱：直抽煙氣加熱采樣探頭

專利摘要：本實用新型涉及一種與煙氣在線自動監(jiān)測系統(tǒng)配套使用的直抽煙氣加熱采樣探頭。該直抽煙氣加熱采樣探頭它包括設有腔體的法蘭、裝配在法蘭前端的采樣管和配裝在法蘭腔體內的過濾器，它還包括一反吹氣缸，所述采樣管經法蘭腔體和過濾器與采樣輸出管連通，反吹氣缸的輸出經連接管路與過濾器的內腔室連通。該直抽煙氣加熱采樣探頭對采樣煙氣采用外過濾方式，不僅有效地增大了過濾面積，提高了過濾效率。還降低了煙塵對過濾器的堵塞，減少了對過濾器維修和保養(yǎng)的工作量。同時增加了反吹氣缸，可方便的對過濾器進行反相有效地清洗和保養(yǎng)，更進一步保證了過濾器的過濾效率和過濾效果。而且該采樣探頭還能夠適用各種多變的、惡劣的工況條件。

9、一種煙氣在線連續(xù)監(jiān)測裝置

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專利名稱：一種煙氣在線連續(xù)監(jiān)測裝置

專利摘要：本實用新型公開了一種煙氣在線連續(xù)監(jiān)測裝置，主要由顆粒物連續(xù)監(jiān)測器、煙氣參數(shù)測量子系統(tǒng)、氣態(tài)污染物連續(xù)監(jiān)測儀系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)組成，所述數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)組成接收到顆粒物連續(xù)監(jiān)測器、煙氣參數(shù)測量子系統(tǒng)、氣態(tài)污染物連續(xù)監(jiān)測儀系統(tǒng)所采集的煙氣參數(shù)，并對該參數(shù)數(shù)據(jù)進行處理 分析 、記錄、存儲、統(tǒng)計以及打印顯示，并將處理結果傳遞給監(jiān)控中心。本實用新型采用新型熱管抽氣法測量煙氣中氣態(tài)污染物，氣路結構簡單、維修方便、維護費用低，而且通過計算機和網絡進行信號處理和遠程控制，提高了系統(tǒng)的自動化程度、減少了維護工作量，使系統(tǒng)穩(wěn)定性好，數(shù)據(jù)處理快速方便。

10、煙氣在線監(jiān)測全程校準裝置

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專利名稱：煙氣在線監(jiān)測全程校準裝置

專利摘要：本實用新型涉及一種煙氣在線監(jiān)測全程校準裝置。該煙氣在線監(jiān)測全程校準裝置是由采樣探頭和與采樣探頭依次管路連通的樣氣預處理制冷器、檢測 分析 儀及標氣輸入通道組成，其特征在于所述標氣輸入通道的輸出口與樣氣預處理制冷器的輸入口相連通。該裝置是將系統(tǒng)采樣時樣氣流過的預處理制冷器和檢測 分析 儀作為一個整體進行標定，從而消除了預處理制冷器中殘留少量的水對系統(tǒng)測量精度或響應時間的影響，因此全程校準系統(tǒng)更能穩(wěn)定可靠準確的反映所監(jiān)測污染源的有效成分，不僅可有效地保證在線煙氣監(jiān)測系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)的準確性，還可大大提高在線煙氣監(jiān)測系統(tǒng)工作的穩(wěn)定、可靠性。

11、插入式煙氣在線監(jiān)測儀探頭清潔裝置

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專利名稱：插入式煙氣在線監(jiān)測儀探頭清潔裝置

專利摘要：本實用新型公開了一種插入式煙氣在線監(jiān)測儀探頭清潔裝置，它由一個中空的管體以及設在管體前端的氣嘴組成，所述氣嘴至少包括一個水平氣嘴和一個側向氣嘴。管體由數(shù)段組成，段與段間通過管接頭連接。本實用新型可伸入監(jiān)測儀探頭內部，實現(xiàn)對測量探頭光路中各個部位的捅、刮、擦、壓縮氣體吹掃等清潔工作，無需清潔劑，不會對儀器產生損失；操作過程簡易、快速，便于實施。結構簡單，便于攜帶和組裝。

第二節(jié) 在線式煙氣 分析 /監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）新技術研發(fā)、應用情況

由貴州省電力調度通信中心和上海申瑞電力科技股份公司聯(lián)合研制并實施的“并網運行火電廠脫硫信息監(jiān)測系統(tǒng)”通過了貴州省科學技術廳組織的科技成果鑒定，鑒定委員會認為該項目有多項創(chuàng)新性成果和自主知識產權，科技成果達到國內領先水平，建議在相關 行業(yè) 進行大力推廣應用。

節(jié)能減排，降低單位GDP能耗，形成節(jié)約、環(huán)保型經濟發(fā)展模式是國家“十一五” 規(guī)劃 的戰(zhàn)略目標。對于電力 行業(yè) 而言，根據(jù)國家相關標準，減少火力發(fā)電廠的污染排放量是貫徹節(jié)能減排方針的重要途徑。在火力發(fā)電廠新建脫硫系統(tǒng)，可大大改善電廠污染排放量，是目前火電廠實現(xiàn)環(huán)保運行的主要手段。

隨著火電廠脫硫系統(tǒng)的建設和投運，凸現(xiàn)了一些新的問題。首先是火電廠自身缺乏脫硫系統(tǒng)投入運營的積極性。其次電網公司缺乏脫硫系統(tǒng)運行監(jiān)視、評估的技術手段，不能形成閉環(huán)反饋從而促進火電廠脫硫系統(tǒng)運行的有效控制。最后電網公司和火電廠之間不能進行脫硫時段上網電量的核算，從而極大地阻礙了脫硫系統(tǒng)的市場化運營。

針對上述問題，貴州電網公司制訂了并網運行火電廠脫硫信息監(jiān)測系統(tǒng)技術標準，并在此基礎上聯(lián)合上海申瑞電力科技股份有限公司設計并實施了煙氣脫硫遠程實時監(jiān)測與脫硫電量考核系統(tǒng)。

該系統(tǒng)首次利用已有的調度自動化系統(tǒng)遠動設備和通道，在全網范圍內實現(xiàn)了17個并網火電廠燃煤機組煙氣脫硫信息的實時采集、秒級傳輸和在線監(jiān)測，實現(xiàn)了脫硫信息的自動跟蹤、統(tǒng)計 分析 、報表生成、信息發(fā)布以及歷史查詢等應用功能，節(jié)省了調度端主站、電廠側子站和通信系統(tǒng)的建設投資并縮短了建設周期。

該系統(tǒng)采用多項技術措施對火電廠燃煤機組煙氣脫硫的合格率進行在線 分析 判斷，解決了火電廠燃煤機組有效脫硫判定方法，脫硫上網電量計算方法以及循環(huán)流化床鍋爐脫硫效率的在線計算方法等問題。

該系統(tǒng)針對貴州煙氣脫硫遠程實時監(jiān)測與脫硫電量考核系統(tǒng)提出了相應的技術規(guī)范，建立了運行管理體系。為貴州省率先將國家脫硫政策落實到工程實際應用提供了技術支持，環(huán)保效果明顯，經濟效益和社會效益顯著。系統(tǒng)具有很高的應用價值和推廣前景，已經在南方電網得到推廣應用。

第三節(jié) 在線式煙氣 分析 /監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）國外技術發(fā)展現(xiàn)狀

CEMS是涉及多種學科領域、技術含量高、產品規(guī)?；a難度大的高科技產品。歐美等發(fā)達國家的CEMS技術及產品雖然成熟且已商品化。

直接抽取法煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）是歐洲、美國、日本和韓國等大多數(shù)發(fā)達國家普遍采用的成熟技術產品，具有配置靈活、運行穩(wěn)定可靠、性能/價格比高等優(yōu)點。

第四節(jié) 在線式煙氣 分析 /監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）技術開發(fā)熱點、難點 分析

煙氣排放在線監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）使用成功與否的關鍵在于檢測儀表的選型設計與系統(tǒng)的集成。過程 分析 面對的困難與問題很多，如高溫、高粉塵、高水份、負壓及腐蝕性等惡劣氣體條件；CEMS要保證必要的檢測準確度，較快的反應速度，易安裝、易標定，防塵、防濺、防腐等防護要求，同時要有較高的自動化程度，較少的維護工作量。隨著國內脫硫脫硝除塵三大治理領域的投入不斷加大，排放要求越來越高，CEMS對低濃度的在線監(jiān)測是未來環(huán)境監(jiān)測領域的重點和難點。

第五節(jié) 在線式煙氣 分析 /監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）未來技術發(fā)展趨勢

隨著光學技術、計算機技術與自動檢測等新技術的發(fā)展，許多以前難以檢測的非電量，如實現(xiàn)水泥廠爐窯、塔罐煙氣排放點的自動采樣與預處理，粉塵與SO2等主要污染因子和煙氣流量的在線監(jiān)測均得以解決。

具有高智能化、高穩(wěn)定性、高精度的CEMS系統(tǒng)是國內外環(huán)保儀器的發(fā)展趨勢。我國環(huán)境監(jiān)測儀器有以下幾點發(fā)展趨勢：

1、向自動化、智能化和網絡化為主的監(jiān)測方向發(fā)展；

2、由較窄領域監(jiān)測向全方位領域監(jiān)測的方向發(fā)展；

3、由單純的地面環(huán)境監(jiān)測向與遙感環(huán)境監(jiān)測相結合的方向發(fā)展

4、環(huán)境監(jiān)測儀器向高質量、多功能、集成化、自動化、系統(tǒng)化和智能化的方面發(fā)展；

5、環(huán)境監(jiān)測儀器向物理、化學、生物、電子、光學等技術綜合應用的高技術領域發(fā)展。



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