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1、第八章 颗粒物CEMS的相关校准,1、重点与难点 重点：颗粒物CEMS相关校准的基本要求、程序及测试 难点：颗粒物CEMS线性相关校准的计算,1相关校准的基本要求,1.1颗粒物CEMS的组成 颗粒物CEMS还必须至少包含以下单元：稀释气体分析仪：O2 CEMS（干基氧），该分析仪必须符合HJ/T76-2007技术规范要求；烟气参数分析仪，如烟气温度、压力、湿度等。,1相关校准的基本要求,1.2颗粒物CEMS的干扰 若颗粒物CEMS 安装在湿法脱硫设施下游或者在颗粒物CEMS的测量点上，烟气夹带水滴或可冷凝的盐，干扰可能发生。若不采取必然的预防措施，冷凝水滴或冷凝酸液滴将影响颗粒物CEMS的测量
2、。尽可能使用抽取并加热烟气的方式测量，以最小化与参比方法条件下产生结果的误差。若采用抽取并加热烟气的方式测量，应确保：1)在样品传输中，没有任何新的颗粒物或颗粒物沉积发生；2)在样品流量测量设备内无冷凝累积。,1相关校准的基本要求,1.3 颗粒物CEMS的测量量程 颗粒物CEMS的量程应涵盖在污染源正常操作期间的颗粒物排放浓度，在相关校准之前，允许将测量量程调整至更为合适的范围。一旦测量量程被设定，漂移测试被成功完成，不得改变颗粒物CEMS的响应范围。颗粒物CEMS 允许自动切换量程，以便仪器始终处在最为灵敏的范围内。若采用自动量程切换，必须合理设计数据记录，以便在多量程范围内的正确记录。,1
3、相关校准的基本要求,1.4 颗粒物CEMS的数据记录 必须确保颗粒物CEMS数据的正常记录，数据处理与记录应符合HJ/T75-2007和HJ/T76-2007的要求。数据记录器应能记录与颗粒物质量浓度相关的一个电子信号，若颗粒物CEMS采用多量程，数据记录器必须能够记录并识别某次测量处于那个测量量程上并提供量程调整的结果。,1相关校准的基本要求,数据记录器记录的颗粒物浓度单位应是符合相应排放标准要求的浓度单位（通常为折算浓度）。数据记录器必须能够接受并记录监测的状态信号（加标数据）。数据记录器应能接受来自于辅助数据监测仪的信号（氧、烟气参数等）。,2相关校准程序,2.1相关校准的数据 首先将手
4、工标准分析方法数据转换为测量条件下的单位以符合颗粒物CEMS的响应，然后将手工标准分析方法数据和颗粒物CEMS的响应输出（如毫安培）关联，同时计算置信区间半宽、允许区间半宽和相关系数。在特定的条件下，颗粒物CEMS可能需要两个或更多的相关校准关联，如果需要更多的相关校准关联，则对于任意一个关联必须收集足够的数据，并且每一个关联都必须符合HJ/T76-2007中要求。,2相关校准程序,2.2 相关校准程序 进行颗粒物CEMS的相关校准时，必须明确以下2.2.1至2.2.7中的每一条。2.2.1颗粒物CEMS的选择 应选择最适合具体安装现场情况的颗粒物CEMS，从技术角度而言，应考虑的因素包括干扰
5、、现场布局、安装定位、烟气条件、颗粒物浓度范围以及其它的颗粒物特性。,2相关校准程序,2.2.2 颗粒物CEMS的安装位置 颗粒物CEMS必须安装在以手工标准分析方法为准颗粒物排放最具代表性的地方，原则上应符合HJ/T75-2007中相关条款要求，只有如此，在颗粒物CEMS的响应和手工标准分析方法之间的相关校准关联才可能符合性能技术规范。慎重选择取样孔和测量点以最小化湍动、旋流以及颗粒物分层所带来的影响。,测定位置应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。对于颗粒物CEMS，应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于4倍烟道直径，以及距上述部件上游方向不小于2倍烟道直径处。对矩形烟道，其当量直径D=
6、2AB/(A+B)，式中A、B为边长。当安装位置不能满足上述要求时，应尽可能选择在气流稳定的断面，但安装位置前直管段的长度必须大于安装位置后直管段的长度。,2相关校准程序,2.2.3 颗粒物CEMS数据记录 颗粒物CEMS和其数据日志必须正确记录所有正常的和异常的排放数据，必须确保数据日志正确记录颗粒物CEMS的监测状态（如标记校准、可疑数据或维护时期等）。2.2.4 颗粒物CEMS数据的评价 评价每日的漂移数据，以便对正确的操作进行归档，同时确保任何系统的相关信息均在颗粒物CEMS的典型操作范围内。,2相关校准程序,2.2.5颗粒物CEMS的正常操作 确保颗粒物CEMS的正常操作。察颗粒物C
7、EMS在正常排放和改变控制参数条件下的响应情况，确保颗粒物CEMS被正确设置在污染源的排放浓度范围内。利用这些信息有助于构建在颗粒物CEMS响应和手工标准分析方法间的关联。熟悉污染物处理设施或燃烧工艺过程改变的情况（如除尘设施关键参数的改变），便于在重复的基础上影响烟气颗粒物浓度和颗粒物CEMS的响应。,2相关校准程序,2.2.6相关校准测试 密切关注准确性和操作细节。颗粒物CEMS必须正确操作，同时准确地进行手工标准分析方法的操作，仔细的消除现场系统误差。均衡考虑手工标准分析方法的取样时间和颗粒物CEMS的时间，以使两者匹配。至少获得15个手工标准分析方法数据，手工标准分析方法的测试应在颗粒
8、物CEMS响应的整个范围内，这可以在污染源的正常操作条件下和通过调整控制设施的参数以产生更为广泛的排放浓度。,2相关校准程序,2.2.7手工标准分析方法测试 手工标准分析方法的测试必须与颗粒物CEMS和过程操作紧密配合并符合相应的技术规范（GB/T16157-1996）。手工标准分析方法测试应在合适的颗粒物浓度范围内，此颗粒物浓度范围与正常过程和控制设备操作条件相符合。相关校准中标准分析方法并不服务作例行的污染源监测报告测试，监测报告中的标准分析方法测试可以在一个小时内进行典型的最小测试期。,2相关校准程序,2.2.8 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
9、CEMS数据处理应完成以下各操作中的每一步。从数据的有效性（例如：等速动态取样、泄露检查）和质量保证、质量控制（例如：外部识别）角度取舍手工标准分析方法数据；从数据的有效性（例如：每日的漂移检查）和质量保证（加标数据）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。,3漂移,3.1漂移检查的基本要求 在进行相关校准前，颗粒物CEMS必须通过7天的漂移测试，性能指标应符合HJ/T76-2007中要求。颗粒物CEMS必须能够进行在线的零点和跨度漂移检查，可以手工进行。,零点漂移：24小时零点漂移不超过满量程
10、的2.0%。量程漂移：24小时量程漂移不超过满量程的2.0%。应能进行零点和跨度检查，采用滤光片，经过校准装置。颗粒物CEMS的零点必须有负值。,3漂移,3.2漂移检查的标准值 零点检查值不大于颗粒物CEMS响应范围的20%，必须从颗粒物CEMS供应商处获得零点检查值的相应文档资料。跨度检查值处于颗粒物CEMS响应范围的50%至100%。对于产生4-20mA信号输出的颗粒物CEMS，跨度检查值必须能产生12-20mA的响应。必须从颗粒物CEMS供应商处获得跨度检查值的相应文档资料。,3漂移,3.3 漂移测试 检查零点（或仪器响应范围的0至20%间的低水平值）和跨度（仪器响应范围的50%至100
11、%）漂移，每天（间隔24小时）一次，连续7天。颗粒物CEMS必须定量化并记录零点和跨度的测量以及测量时间，若对颗粒物CEMS的零点和跨度设置进行了自动和手工调整，则在调整之前必须进行漂移测试或者以一种能决定漂移量的方式进行。漂移测试可以自动进行，或通过引入颗粒物CEMS合适的参考标准（不必认证）手工进行，或通过其它合适的程序手工进行。,4相关校准测试,4.1同步进行测试期间，应均衡考虑排放源和/或净化设施的过程操作、参比方法取样和颗粒物CEMS的运行，例如：必须确保过程操作在目标条件下，并且颗粒物CEMS及其数据采集和处理系统均正常运行。协调参比方法取样和颗粒物CEMS操作的开始和停止的时间，
12、对于间歇取样的颗粒物CEMS，参比方法取样时间应和颗粒物CEMS的取样时间同时开始。标记并记录参比方法取样孔改变的时间和参比方法被暂停的时间，以便相应地调整颗粒物CEMS的数据（如果必须如此的话）。,4相关校准测试,4.2数据对要求参比方法与CEMS同步进行，CEMS每分钟记录一次累计平均值，取与参比方法同时间区间测量值的平均值与参比方法测定值组成一个数据对，必须获得至少15个有效的测试数据对。1）进行相关校准测试的数据对大于15个时，则可以舍弃部分测试数据对。2）可以舍弃5个数据对而不需要任何解释。3）舍弃数据对超过5个时，则必须解释舍弃的原因。4)必须报告所有数据，包括舍弃的数据对。,4相
13、关校准测试,4.3数据分布范围。通过改变过程操作条件、颗粒物控制设备的运行参数或通过颗粒物加标，获得三种不同分布范围的颗粒物浓度。三种不同浓度水平的颗粒物浓度应分布在整个测量范围内。所有有效测试数据对中至少20%的测试数据对应分布在如下每个范围：范围1：零浓度至测定的最大颗粒物浓度的50%；范围2：测定的最大颗粒物浓度的25%至75%；范围3：测定的最大颗粒物浓度的50%至100%。,4相关校准测试,4.4数据单位 必须将参比方法结果的单位向颗粒物CEMS的测量条件（如：mg/m3，实际体积)下转换。,4相关校准测试,4.5 零点数据仪器的零点数据应该获得，在可能情况下，可以从烟道中移出仪器监
14、测环境空气获得，或当颗粒物浓度非常低时（例如：过程未操作，但风机却正常运转或污染源正燃烧天然气）获得。若无法获得颗粒物CEMS零点，应构造烟气中无颗粒物的分析仪响应（例如：4mA=0 mg/m3）。,4相关校准测试,4.6相关校准的颗粒物浓度范围在污染源正常操作情况下，如下（1）或（2）中任一情况发生，必须进行附加的相关校准测试，同时记录并报告最高颗粒物排放的原因。污染源连续24个小时平均颗粒物CEMS响应大于用于相关校准测试时最高 颗粒物CEMS响应的125%；任意30天操作期内，超过5%的小时平均颗粒物CEMS响应大于用于相关校准测试时最高颗粒物CEMS响应的125%（例如：mA读数）。若
15、附加测试被要求，则必须在导致最高颗粒物排放浓度条件下进行至少3个附加测试，并将附加的测试数据和先前的相关校准测试数据一起重新计算回归方程,5数据计算和分析,5.1相关校准前的计算应达到的指标：相关系数：大于等于0.85 当测量范围上限小于50mg/m3时，大于等于0.75置信区间半宽：小于等于10%允许区间半宽：小于等于25%,首先将参比方法测量值Y（合适的单位）与颗粒物CEMS平均响应X（一段时间内平均值）配对，配对的数据必须符合质量控制/质量保证要求。测定前调整颗粒物CEMS的输出和参比方法测试数据至统一时钟时间（考虑颗粒物CEMS的响应时间）；,5数据计算和分析,计算颗粒物CEMS在参比
16、方法测试期间的数据输出（算术平均），评价所有的颗粒物CEMS数据并确定在计算颗粒物CEMS数据平均值时是否舍弃；确保参比方法和颗粒物CEMS的测量结果基于同样的烟气状态，将参比方法颗粒物浓度测量（干基标态）向颗粒物CEMS测量条件下单位转换。为从颗粒物CEMS响应预测颗粒物浓度，必须利用最小平方法回归计算。在进行计算时，每个参比方法测量值均被处理做离散的数据点。,5数据计算和分析,5.2线性相关5.2.1线性方程计算线性方程，此方程给出了预测颗粒物浓度Y，作为颗粒物CEMS 响应X的函数，如式1：（1）式中：Y：预测颗粒物浓度；b0：关联曲线截距，计算见式（2）；b1：关联曲线斜率，计算见式（
17、4）；X：颗粒物CEMS响应值。,5数据计算和分析,截距计算如式（2）：（2）式中：颗粒物CEMS响应数据的平均值，计算见式（3）；：颗粒物浓度数据的平均值，计算见式（3）。（3）式中：Xi：第i个数据对，颗粒物CEMS的响应值；Yi：第i个数据对，颗粒物浓度值；n：数据对数目。,5数据计算和分析,斜率计算如式（4）：（4）式中：Sxy，Sxx：如式（5）计算：（5）,5数据计算和分析,5.2.2 置信区间半宽对于在平均值X处的预测颗粒物浓度，其95%置信区间半宽计算如式（6）：（6）式中：CI：对于平均值X的95%置信区间半宽；tdf,1-a/2：对于df=n-2如附表中提供的学生统计t值；
18、,5数据计算和分析,SL：相关曲线的分散性或偏差性，计算如式（7）：（7）在平均值X处，作为排放限值百分比的置信区间半宽计算如式（8）：（8）式中：EL：颗粒物排放限值。,5数据计算和分析,5.2.3允许区间半宽 在平均值X处，允许区间半宽计算如式（9）：TI=ktSL（9）式中：TI：在平均值X处允许区间半宽；kt：计算如式（10）；SL：计算如式（7）：（10）式中：测试数据对个数；：如表1提供，75%容忍因子；：对于df=n-2如附表。,5数据计算和分析,在平均值X处，作为排放限值百分比的允许区间半宽计算如式（11）：（11）,5.2.4线性相关系数线性相关系数计算如式（12）：（12）
19、式中：SL：计算如式（7）；Sy：计算如式（13）：（13）,5数据计算和分析,5数据计算和分析,5.3多项式相关5.3.1多项式相关方程计算多项式相关方程，如式（14）至（20）。（14）式中：Y：通过多项式相关预测的颗粒物浓度；b0、b1、b2:：系数，通过解矩阵方程Ab=B获得：，(15),5数据计算和分析,5数据计算和分析,多项式相关曲线系数（b0、b1、b2）分别用式（17）至（19）计算：,5数据计算和分析,5.3.2置信区间半宽置信区间半宽计算首先用式（21）和（22）计算系数C：,5数据计算和分析,式中df=n-3；tdf见附表,5数据计算和分析,用式（26）计算在符合min时
20、x值处作为排放限值百分比的置信区间半宽：(26)式中：CI：符合min时x值处95%置信区间半宽；EL：颗粒物排放限值。,5数据计算和分析,5.3.3允许区间半宽 多项式相关曲线在符合min时x值处允许区间半宽用式（27）至（29）计算：（27）式中：（28）（29）：见附表；：见附表，df=n-3，若n小于2，则n=2。,5数据计算和分析,用式（30）计算在符合min时x值处作为排放限值百分比的允许区间半宽：（30）式中：TI：符合min时x值处95%允许区间半宽；EL：颗粒物排放限值。,5数据计算和分析,5.3.4相关系数用式（31）计算多项式曲线的相关系数：（31）式中：Sp：计算见式（
21、24）；Sy：计算见式（13）。,5数据计算和分析,5.4对数相关5.4.1对数相关方程对数（如式（32）相关计算如下。（32）对数转换对于每一个颗粒物CEMS响应值（x值）用式（33）进行对数转换：（33）式中：对数转换值；：对于每一个颗粒物CEMS响应的自然对数。,(2)线性化 用xi代替xi，获得如5.2.1中同样的线性方程，结果如式（34）：（34）式中：x：颗粒物CEMS响应的自然对数，变量b0、b1如5.2.1 中定义,5数据计算和分析,5.4.2置信区间、允许区间和相关系数用xi代替xi，在平均值x处，同5.2.2至5.2.4计算置信区间半宽、允许区间半宽和相关系数。,5数据计算
22、和分析,5.5指数相关5.5.1指数相关方程 指数（如式（35）相关计算如下(35)(1)对数转换对于每一个颗粒物浓度值（y值）用式（36）进行对数转换：（36）式中：对数转换值；：对于每一个颗粒物浓度测量值的自然对数。,5数据计算和分析,(2)线性化 用yi代替yi，获得如5.2.1中同样的线性方程，结果如式（37）：（37）式中：y：预测颗粒物浓度的自然对数，变量b0、b1如5.2.1 中定义。,5数据计算和分析,5数据计算和分析,5.5.2置信区间 用yi代替yi，用5.2.2中程序计算置信区间半宽。然而，对于指数相关，必须在中值x处计算置信区间半宽，而非线性相关的平均值x处计算。在中值
23、x处，作为排放限值百分比的置信区间半宽如式（38）：（38）式中：CI：在中值x处，置信区间半宽；Ln(EL)：排放限值的自然对数。,5数据计算和分析,5.5.3 允许区间 用yi代替yi，用5.2.3中程序计算允许区间半宽。然而，对于指数相关，必须在中值x处计算允许区间半宽。在中值x处，作为排放限值百分比的允许区间半宽如式（39）：（39）式中：TI：在中值x处，允许区间半宽；Ln(EL)：排放限值的自然对数。,5数据计算和分析,5.5.4相关系数 用yi代替yi，用5.2.4中程序计算相关系数。,5数据计算和分析,5.6 幂数相关5.6.1幂数相关方程 幂数（如式（40）相关计算程序如下。
24、（40）(1)对数转换 对于每一个颗粒物CEMS响应值（x值）和颗粒物浓度值分别用式（33）和（36）进行转换。,5数据计算和分析,(2)线性化 用xi代替xi，用yi代替yi，获得如5.2.1中同样的线性方程，结果如式（41）：（41）式中：y：预测颗粒物浓度的自然对数，变量b0、b1如5.2.1中定义;x：颗粒物CEMS响应值的自然对数。,5数据计算和分析,5.6.2置信区间半宽 用yi代替yi，用5.2.2中程序计算置信区间半宽。然而，对于幂数相关，必须在中值x处计算置信区间半宽。在中值x处，作为排放限值百分比的置信区间半宽如式（38）。5.6.3允许区间半宽 用yi代替yi，用5.2.
25、3中程序计算允许区间半宽。然而，对于幂数相关，必须在中值x处计算允许区间半宽。在中值x处，作为排放限值百分比的允许区间半宽如式（39）。5.6.4相关系数 用yi代替yi，用5.2.4中程序计算相关系数。,6相关曲线模型的选择,对于按技术规范开发的相关校准曲线，应将置信区间半宽百分比、允许区间半宽百分比和相关系数与HJ/T76-2007中的要求进行对比，若模型符合所有的性能技术规范要求，则可以使用线性、对数、指数和幂数相关。然而，对于多项式模型，多项式曲线应满足最小和最大值要求。若开发的多种相关曲线均满足规范要求的性能指标，则应使用相关系数最大的相关曲线，若多项式模型的相关系数最大，则多项式曲
26、线应满足最小和最大值要求。,6相关曲线模型的选择,按技术规范程序开发，并满足技术指标要求，且多项式相关曲线的最小或最大值不在扩展的数据范围内，则可以使用多项式相关曲线。多项式相关曲线的最小或最大值是曲线斜率等于零的点。按如下程序判断曲线的最小或最大值是否在扩展的数据范围内。通过多项式系数b2是否大于零判断多项式是否具有最大值或最小值。若b2小于零，则曲线有最大值，若b2大于零，则曲线有最小值，若b2等于零，则关联曲线为线性。,6相关曲线模型的选择,(2)用式（42）计算拐点。（42）(3)若多项式相关曲线具有最小点，则应将最小值和颗粒物CEMS的响应作对比。如果相关曲线的最小值小于或等于最小颗粒物CEMS响应值，并且此相关曲线也满足性能规范的所有要求，则可以使用此多项式相关曲线。如果相关曲线的最小点大于最小颗粒物CEMS的响应值，则不能使用多项式相关曲线预测颗粒物浓度,6相关曲线模型的选择,(4)若多项式曲线有最大值，则最大值必须大于允许的外推限值（允许的外推限值通常可选为最高颗粒物响应的125%）。若多项式相关曲线的最大值大于外推限值，并且此相关曲线也满足性能规范的所有要求，则可以使用此多项式相关曲线。如果相关曲线的最大点小于外推限值，则不能使用多项式相关曲线预测颗粒物浓度。,
