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1、烟气排放连续监测系统校准、校验,乔红宾2012年11月,简述,随着环保部各检查、核查文件的陆续出台，CEMS系统运行管理发生了很大变化，不仅仅体现在管理制度、作业规范上，还要求系统设备管理者和操作者对系统日常运行中的基础知识、基本原理理解，会应用。,一、基础概念,校准：用标准装置或标准物质对CEMS进行校零/跨、线性误差和响应时间等的检测。校验：用参比方法在烟道内对CEMS（含取样系统、分析系统）检测结果进行相对准确度、相关系数、置信区间、允许区间、相对误差、绝对误差等的比对检测。,相关系数：颗粒物CEMS进行相关校准时需满足相关系数0.85（当测量范围上限50mg/m3时，相关系数0.75）
2、置信区间：95%的置信水平区间应落在由距校准曲线适合的颗粒物排放浓度限值10%（75标准为 15%）的两条直线组成的区间内。允许区间：允许区间应具有95%的置信水平，即75%的测定值应落在由距校准曲线适合的颗粒物排放浓度限值25%（75标准为30%）的两条直线组成的区间内。,满量程值：根据实际需要设置CEMS的最大测量值。通常设置为高于排放源最大排放浓度的12倍，监测数值应在所设量程的20%80%之间。零点漂移：在未进行计划外的维修、保养或调解的前提下。CEMS按规定的时间运行后，仪器的读数与零输入之间的偏差。量程漂移：在未进行计划外的维修、保养或调节的前提下，CEMS按规定的时间运行后，仪器
3、的读数与已知参考值之间的偏差。,相对准确度：参比方法与CEMS法同步测定烟气中气态污染物浓度，取同时间区间的测定结果组成若干数据对，数据对之差的平均值的绝对值与置信系数之和与参比方法测定数据的平均值之比。速度场系数：通过烟道或管道断面烟气的参比方法平均流速与相同时间区间通过同一断面或非同一断面中某一固定点或测定线的烟气平均流速的比值。,二、CEMS主要技术指标,1、气态污染物CEMS（含O2或CO2）主要技术指标线性误差：用低、中、高浓度的标准气体检查时，CEMS测定值与参考值的相对误差不超过5%。标准气体：a、零气：要求零气中含二氧化硫、氮氧化物均不超过0.1mol/mol【SO2、NOX（
4、以NO2计）分别为0.3mg/m3 、0.2mg/m3 】，当测定烟气中二氧化碳时，零气中二氧化碳不超过400mol/mol（786mg/m3），零气中含有的其他气体的浓度不得干扰仪器的读数或产生二氧化硫、氮氧化物或二氧化碳（测定烟气中二氧化碳时）的读数。b、标准气体：不确定度不超过2%在有效期内的国家标准气体。低浓度标准气体：20%30%满量程值；中浓度标准气体：50%60%满量程值；高浓度标准气体：80%100%满量程值。,线性误差计算步骤：a、通入零气，调节仪器零点；b、通入高浓度标准气体作为校准气体，进行校准，使仪表示值与标准气体浓度值一致；c、仪器校准后，分别通入低浓度标准气体和中浓
5、度标准气体，待示值稳定后读取测定结果；d、零气和每种标准气体交替使用，重复测定3次，取平均值，计算线性误差。响应时间：不大于200s（180s），在线性误差检测通入中浓度标准气体时，用秒表测定显示值从瞬时变化至达到稳定值90%的时间，取平均值作为响应时间。,零点漂移：24h零点漂移不超过满量程的 2.5%.仪器通入零气，待读数稳定后记录零点读数初始值，仪器调零操作；24h后，再通入零气，待读数稳定后记录零点读数，仪器调零；第二天重复以上操作，记录零点读数，连续7d，计算零点漂移。（调试检测期间做7d）量程漂移： 24h量程漂移不超过满量程的 2.5%.仪器通入50%100%满量程标准气体，待读
6、数稳定后记录通入标准气体初始测定值，进行仪器校准。24h后，再通入同一标准气体，待读数稳定后记录标准气体读数，校准仪器，第二天重复以上操作，记录示值，连续操作7d，计算量程漂移。 （调试检测期间做7d）,相对准确度：参比方法测定烟气中二氧化硫、氮氧化物平均值： 20umolmol时，绝对误差不超过6umolmol；20umolmol250umolmol时，相对误差不超过20%;气态污染物 准确度 250umolmol时，相对准确度15%。当参比方法测定烟气中其他气态污染物排放浓度：准确度15%。相对准确度计算步骤：a、当零点漂移、量程漂移和线性误差检测通过并且生产设施达到最大生产能力50%以上
7、时，可进行相对准确度检测；b、CEMS与参比方法同步，由数据采集器每分钟记录一个累积平均值，连续记录至参比方法测试结束，取与参比方法同时间区间值的平均值；c、取参比方法与CEMS同时间区间测定值组合一个数据对，确保参比方法与CEMS测定值同一条件（温度、压力、湿度和含氧量）下，每天获取9个以上数据对，至少取9对数据用于相对准确度计算，但必须报告所有的数据，包括舍去的数据对；d、计算相对准确度。,2、颗粒物CEMS主要技术指标零点漂移：24h零点漂移不超过满量程的 2.5%.（过程与气态CEMS一致，零点为模拟零点）量程漂移： 24h量程漂移不超过满量程的 2.5%. （过程与气态CEMS一致，
8、量程值为模拟量程值）测定范围：当仪器只设置一个测量档时，需满足量程设置的要求；当仪器设置多个测量档时，最低档测定范围 的上限应不超过500mg/m3 。,相关校准：线性相关曲线应符合相关系数、置信区间、允许区间的条件。准确度：参比方法测定颗粒物排放质量浓度：50mgm时，绝对误差不超过15mgm；50mgm100mgm时，相对误差不超过25%；100mgm200mgm时，相对误差不超过20%；200mgm时，相对误差不超过15%。,3、流速连续测量系统主要技术指标测量范围：测量范围上限应不低于30m/s。速度场系数精密度：速度场系数精密度优于5%。（相对标准偏差）速度相对误差：流速10ms时，
9、不超过10%;流速10ms时，不超过12%。（参比方法需取至少5个数据对）4、温度连续测量系统主要技术指标：绝对误差 不超过3。（参比方法需取至少5个数据对）5、氧量相对准确度 15%,6、湿度连续测量系统主要技术指标当由氧传感器测定烟气含氧量计算烟气中水分含量时，需符合氧连续测量系统技术指标由湿度传感器连续测定烟气水分含量时：当参比方法测定烟气中水分含量时：a、 5%时，CEMS法与参比方法测定结果平均值的绝对误差应不超过1.5%； b、 5%时，CEMS法与参比方法测定结果平均值的相对误差应不超过25%。,小结,CEMS运行管理中，对于概念性和主要性能技术指标的把握和应用，一定要融会贯通。
10、,二、CEMS校准,1、颗粒物CEMS具有自动校准功能的仪器，应不超过24h自动校准一次仪器零点和量程，此期间的零点和量程漂移应满足性能指标要求。手动校准的仪器，应不超过3个月（75标准）用校准装置校正仪器的零点和量程，此期间的零点和量程漂移应满足性能指标要求。这里的校准装置对于仪器的准确性与否不起任何作用，只是检验零漂和跨漂的一个手段而已。,气态污染物CEMS具有自动校准功能的仪器，应不超过24h自动校准一次仪器零点和量程，此期间的零点和量程漂移应满足性能指标要求。不具备自动校准功能的气态污染物CEMS应不超过15d用零气和高浓度标准气体（另有说接近烟气中污染物浓度的标准气体）或校准装置校准
11、一次仪器零点和量程，并检查响应时间；不超过30d进行一次线性误差；不超过3个月进行一次相对准确度测试，各性能指标符合要求。抽取式气态污染物CEMS每3个月进行一次全系统校准，要求零气和标准气体与样品气体所通过的路径一致，进行零点和跨度、线性误差和响应时间的检测对于直接测量法气态污染物CEMS，当进行零点和量程校准时，原则上要求导入零气和标准气体进行校准，大多直接用参比方法检验其性能指标是否符合要求。,流速CMS具有自动校准功能的仪器，应不超过24h自动校准一次零点或（和）量程手动校准的仪器，不超过3个月从烟道或管道中取出测速探头，人工清除沉积在上面的烟尘并用校准装置校正仪器的零点（量程)温度、
12、压力传感器应不超过3个月进行清理，不超过6个月进行校正。,三、CEMS校验,校验仪器GB/T16157-1996 中规定的仪器和设备，应根据标准至少半年自行校准一次。定电位电解法烟气（SO2、NOX、CO）测定仪应在每次使用前校准。采用仪器量程20%30%、50%60%、80%100%处浓度或与待测物质相近浓度的标准气体校准，若仪器示值偏差不高于5%，测定仪可以使用。至少每季度对测氧仪校准一次，采用高纯氮气校正其零点。用纯净空气调整测氧仪示值，在标准大气压下其示值为20.9%。,定电位电解法烟气测定仪和测氧仪的电化学传感器寿命一般为12年，到期后应及时更换。在有效使用期内若发现传感器性能明显下
13、降或失效，须及时更换传感器，更换后测定仪应重新检定后方可使用。采样仪器与设备应有专人管理及维护，每次使用后应对仪器与设备全面检查，清洁或修理。对于失效的的消耗品及时更换，清洁仪器，检查电源及接线，发现破损及时修补。每次采样结束后，将采样器接通电源，同干燥清洁空气15min，去除采样路径中可能存在的含湿废气。每台仪器与设备有专门的使用维护记录，记录要全面，应包含仪器与设备检定、校准、使用、维护等相关信息。,气态污染物CEMS校验校验仪器设备测量范围：测定范围由所选择的测定系统量程所定，但气态污染物的浓度应不低于所选测定系统使用量程的30%，若在一次测定期间的任何时刻，气态污染物浓度超过所选量程，
14、则该次测定无效。灵敏度：最低检出限应低于量程的2%。采样探头、采样管线：应加热，能充分防止凝结，材料选择应不因吸附影响性能指标。除湿系统：能够充分除湿的装置或干燥器，用以将样气中的水汽去除颗粒物滤膜：用于阻止颗粒物在测定系统中累积，滤膜由与采样气体无反应的材料组成。其他部件符合GB16157和GB397规定。,校验步骤：1、采样点位置选择：符合GB/T16157-1996规定，（如不符合规定至少满足监测点前1.5倍管道当量直径，监测点后0.5倍管道当量直径;其次采用多点采样方法。）2、样品采集：按采样系统样品偏差检查中所用的相同流量进行采样，在整个运行期间维持恒流采样（10%），单次测量值采样
15、时间应大于测定系统2倍响应时间。3、清洗采样路径每次采样前和采样后进行，在清洗检查完成前，不能对测定系统进行任何操作。4、相对准确度测量计算（同主要技术指标中描述。）,颗粒物CEMS校验测定颗粒物的参比方法是以S型皮托管测定烟气流速实现等速采样的，取点位置烟气流速保证在5m/s以上。参比方法与颗粒物CEMS监测同时段进行，颗粒物CEMS每分钟记录一次仪表显示值，取与参比方法同时段显示值的平均值与参比方法测定的断面浓度平均值组成一个数据对，至少获得15个有效数据对。将建立的手工采样参比方法测定结果与颗粒物CEMS测定的专一经验式的斜率和截距输入到烟气CEMS的数据采集处理系统，将颗粒物CEMS的
16、测定显示值校验到与手工采样参比方法一致的颗粒物浓度。,手工采样断面排气流速应大于等于5m/s，当不能满足要求时：a 在2.55m/s之间时，取实测平均流速计算采样流量进行恒流采样，校验方法仍采用一元线性回归方程。b 低于2.5m/s时，取2.5m/s流速计算采样流量进行恒流采样。至少取9个有效数据对计算k系数，即手工方法平均值/CEMS显示值平均值，然后将K系数输入到CEMS的数据采集处理系统，校验后的颗粒物浓度=K.CEMS颗粒物显示值 C 当无法调节颗粒物控制装置或燃烧清洁能源时，亦可采用K系数的方法。,手工标准分析方法数据和颗粒物CEMS数据处理手工标准分析方法数据和颗粒物CEMS数据处
17、理完成以下各操作中的每一步。从数据的有效性和质量保证，质量控制角度取舍手工标准分析方法数据；从数据的有效性和质量保证角度取舍颗粒物CEMS数据；将手工标准分析方法数据转换为符合颗粒物CEMS测量条件下的测量单位；计算相关系数，置信区间半宽和允许区间半宽,流速CMS校验每季度对流速CMS系统进行参比方法校验计算速度场系数。速度相对误差按速度场系数日平均值的平均值输入CEMS。参比方法与CEMS同步进行，CEMS每分钟记录一次显示值。至少获得5个数据对，必须报告所有的数据，包括舍去的数据和原因。将参比方法断面测定平均值减去输入速度场系数平均值后的CEMS流速显示值，除以参比方法测定值，计算速度相对误差。,The end !,谢谢！,
