废气CEMS在线比对监测中的问题及解决方案

秦铭磊

（江苏新锐环境监测有限公司，江苏 苏州 215600)

1 CEMS系统概述

CEMS系统是固定污染源烟气排放在线监测系统，该系统包含采集系统、样气传输系统、样气预处理系统、校准系统、控制系统等。在CEMS系统的支持下能够实时性、长期性、连续性地监测系统排放的数据，并对这些数据信息进行精准地分析。

CEMS系统比对检测是在排污企业正常生产的情况下，在固定污染源排放现场使用国家规定的参照比对标准来对污染源污染物的排放情况进行测试。在测试分析之后，会将手工参比测试结果和同一个时间范围，同一个位置上所安装的烟气烟尘监测结果进行比较分析，根据分析结果判定监测数据信息的基本属性。CEMS系统的基本检测流程如图1所示。CEMS系统检测指标如表1所示。

表1 CEMS系统检测指标

图1 CEMS系统的基本检测流程图

2 废气CEMS在线比对监测的发展现状

按照国家总量减排体系建设的基本要求，国控点企业废气排放终端需要安装废气连续排放在线监测装置，也就是CEMS装置。在这个装置的支持下能够实现对废气排放情况的实时性监督控制。在具体实施操作的时候各个环境监测部门要严格按照《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》的标准来对废气CEMS装置开展参比比对监测。在实施监测管理的时候对废气CEMS系统中的颗粒物、气态污染物、废气流动速度、烟温在验收监测中的参比比对情况进行了监测，并将这些监测数据结果作为验证在线监测数据的重要参考依据[1]。

在具体实施操作的时候，由于国控污染源数量多、行业杂乱、工艺范围广泛、排口情况复杂以及监测人员自身经验缺乏，在具体的废气检测工作中往往无法顺利完成各个监测工作，因此监测管理不及时和疏忽所导致的检测不合格问题时有发生。

某地区环境监测中心站在2016年的时候开始对国控污染源企业开展废气CEMS比对监测，经过长时间的比对监测分析发现了比对检测工作中存在的问题，在总结分析问题的基础上探讨了一系列的问题解决办法，具体见以下几章节阐述。

3 废气CEMS在线比对监测工作开展的影响因素

3.1 共性因素

废气CEMS和参比方法比对监测位置差距较大是每个项目在实施中所面临的共同问题，按照规范的要求，参比监测位置要尽可能地靠近CEMS安装位置。但是在实际的监测工作中，CEMS装置一般都是在后期安装的，在具体的安装操作中没有考虑比对监测要求，最终会导致监测位置比较远，对最终的比对监测结果会产生不利的影响，特别是会影响颗粒检测的响应速度和流动速度。

3.2 颗粒物比对监测

监测方法选择差异会影响颗粒物比对监测结果。一般情况下，参比检测方式是重量法，直接重量检测方法会按照等速的原则从烟道中抽取一定体积的含有颗粒物的烟气，通过具有指定重量的滤筒来对颗粒物进行收集处理，根据过滤筒在采样前后的重量差异、采样体积大小来计算出颗粒物的浓度。检测重量检测方法是通过使用光散法、透光度方法来计算出光强和颗粒物的浓度关系。但是从实际操作上来看，这种间接检测的方法会受到烟道中颗粒物浓度和液滴的影响，为了能够保证检测的精准性，光路需要始终保持一种清洁的状态。

3.3 二氧化硫比对监测

某化工发电厂CEMS监测如表2所示。根据表2所示，二氧化硫比对监测采取的装置是非色散红外吸收法，具体监测工作所选择的技术形式是水膜除尘和氨法湿式脱硫技术，监测期间厂家的生产负荷在77%到79%之间。第一，湿度的影响。二氧化硫参比方法是采用定位电解方法居多。在具体实施操作的时候，这种方法监测操作受湿度的影响比较大。而出现这样影响的原因有两种，一种是被检测气体中的水分会在渗透膜的表面上出现凝结，这种凝结现象会影响透气性。受二氧化硫容易和水融合在一起的影响，高温度、高湿度环境下的烟气会在比较冷的金属采样枪上和管路中形成冷凝水，冷凝水被溶解之后会进入到分析仪器中，最终会影响监测的精准性。某电厂二氧化硫CEMS比对监测结果如表3所示。通过控制出口烟温度，可以通过调整除尘、脱硫处理设施前的含湿量来改变出口位置上的湿气含量[2]。经过监测分析发现，随着湿度的提升，测量值会呈现出快速降低的状态。在烟气超过40 ℃的环境下，如果直接进入到采样装置中，就会对电解池的密封性产生不利的影响，最终出现监测误差。第二，一氧化碳还原的影响。在使用电化学方法测量二氧化硫的时候，较高浓度的一氧化碳会对最终的测量结果产生不利影响，在此期间使用光学法就能够有效减少测量的误差。

表2 某企业化工发电厂CEMS监测数据

表3 某企业化工发电厂二氧化硫CEMS比对监测数据

3.4 流速比对监测

这种监测操作的结果深受监测方法和监测位置的影响，基于烟道内部流场对气流状态的影响，不管是使用参比监测，还是使用CEMS监测，都需要将流速监测点设置在气体能够顺利流动的烟道段，此期间气体每秒流动速度超过5 m的时候就需要远离弯道、阀门等位置，目的是减少上文描述部件所产生的涡流的干扰。与此同时，参比方法和CEMS监测点的位置要尽可能地靠近。

根据上文的描述分析，不管是选择参比监测的方法，还是使用CEMS监测的方法，常规的测流速方法都是皮托管方法，在确定好方法之后，受温度、湿气、灰分等因素的干扰，流速比结果的一致性也会比较差。在使用CEMS测试流速的时候要确保皮托管能够正对着气流的方向，目的是防范烟道振动对皮托管流动方向所产生的不利影响。

4 废气CEMS在线比对监测中的问题

4.1 手工监测点位和在线监测不一致

从传统意义上的废气监测工作发展情况来看，废气监测多依靠人工监测方式，相关监测点点位在很早之前就会布置好，这样的设定模式，在开展废气污染源在线比对监测工作的时候，在线监测点位很难和手工监测点的点位保持在一致的状态，此期间，不同点位排放的废气很容易出现温度、速度等方面的差异，最终会影响到监测结果的精准性。

4.2 在线监测点位设置不合理

近几年，在国家对污染治理日益重视的背景下，社会范围内出台了一系列的废气污染源在线比对监测要求，但是在具体实施中，环境监察部门、企业对规定的条例理解不够全面，没有严格按照规范的标准摆放在线监测点位，还有一些监察部门会将环境监测点设计在烟囱的末端，烟囱末端往往存在较大的直径，废气在经过的时候会减缓流动速度，由此也就无法获得精准的比对监测结果。同时，排放废气的烟囱一般会设置在较高的位置上，一些企业为了能够降低监测成本，仅仅会通过设置直梯的方式来让监测人员爬上烟囱开展监测，而此期间所设置的高空平台比较小，监测人员爬上平台时无法携带比较多的监测设备，高空监测作业的时候也就无法保证废气污染源的监测效果。

4.3 在线监测仪器设备维护保养存在问题

废气污染源在线比对监测工作的顺利开展需要得到比较多的监测设备的支持，这些设备对监测精准度有着较高的要求，且在使用之后还需要进行频繁的维护。从当前发展情况来看，国家范围内对所选择的在线监测仪器管理工作提出了明确的要求，即要求CEMS日常巡查时间间隔不超过7天，对于这个期间出现的故障问题需要监测人员及时到达现场予以解决，原则上要求4小时内赶到现场处理。而从发展情况来看，我国监测部门出于成本的考虑会将在线监测仪器设备的维护保养工作外包出去，第三方运维在线监测仪器设备会出现一些疏漏，最终会影响到监测仪器设备使用的精准度。

4.4 废气监测机制不完善

废气监测工作的顺利开展离不开完善化的监测机制的支持，但是从当前发展实际情况来看，废气污染物监测工作在开展的过程中存在以下几个方面的机制问题。第一，没有专门的行业协会来对废气污染物的总量进行监测控制，最终导致废气污染物监测无法实现现代化发展。第二，废气污染物总量监测不具备对应法律法规的要求支持。在缺乏法律规范标准的支持下会降低废气污染物总量监测的科学性和合理性，且在规范化制度的支持下，整个监测管理也容易出现一些不透明的行为。第三，没有充分发挥出废气污染物总量监测工作人员的重要作用。在具体工作中，受废气污染物总量监测工作人员自身认识能力局限的影响，其在监测工作中没有因地制宜地选择适合的监测手段，最终在监测工作中也就无法充分实现自身的行业价值。

5 废气CEMS在线比对监测工作优化对策

5.1 选择精密仪器设备，减少误差

测量仪器设备的精准度是提升比对监测工作有效性的重要保障，比对监测考核评价是对监测结果的一种综合比对。结合监测物质的属性，在实施比对监测时需要加大采样点位的设定，延长采样时间，并在具体实施的时候认真对待，减少滤筒在使用过程中出现的误差。CEMS监测和参比监测相比，在具体实施中要着重选择使用灵敏度高、抗干扰性较强的仪器设备开展比对监测。

5.2 选择适合的位置布置CEMS测量点，强化对监测设备的维护管理

CEMS测量点位的安装和选择深刻影响流速比监测的精准性，为了能够提升监测的精准性，CEMS测量点位不能够安装在变径管道、气体涡流位置，而是要尽可能地安装在气流稳定的竖直管道或者烟囱上。流速监测仪器设备则是适合安装在风机前，通过这样的位置设定能够保证提升流速，使得监测操作满足相应的标准。

5.3 营造稳定的监测环境，减少对比对监测的影响

在我国当前的固定污染源烟气排放连续监测技术规范中，没有对比对监测过程中的工作情况作出明确的要求，为了能够提升监测的精准性，不管是选择怎样的监测仪器设备都需要这些设备被应用到稳定的情况下，从而有效减少由负荷变化所引发的仪器测量误差。另外，考虑到工作环境变化对CEMS仪器元件使用的干扰，在监测工作开展的过程中还需要根据实际情况定期检查和更换CEMS的易损零部件。

5.4 规范统一比对监测中的各个要素操作，提升比对监测精准度

在开展比对监测操作的时候，需要严格按照统一的标准对CEMS和参比方使用的仪器设备进行校准，一直到各个仪器设备校准数值误差被控制在2%的范围内停止操作。在开展比对监测的时候要注重考虑监测在时间上的统一性以及换算方法的科学性，只有这样才能够有效保证两次监测数据信息的精准性。

5.5 打造完善的废气污染源监测管理机制

完善化的监测管理机制是提升废气污染物总量监测质量合理性的关键，为了能够提升污染源监测管理工作开展的有效性，需要相关人员加快打造完善的废气污染源监测管理机制，在这个监督管理机制的作用下，全面提升废气污染物总量监测质量水平。

6 结语

综上所述，伴随社会经济的快速发展，社会范围内所产生的废气污染物数量不断增多，由此所引发的环境问题也日益凸显出来。废气污染物的出现不仅会影响到人们的生存质量，而且还会阻碍我国社会经济的发展。为了能够减少废气污染物对社会发展的不利影响，需要相关人员采取积极的措施来对废气污染物进行在线比对监测分析，通过积极有效的监测工作来有效防范社会范围内的污染物，为资源节约型、环境友好型社会的发展提供有力的支持。