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在火電、鋼鐵、水泥、石化等工業(yè)領域，煙氣排放中的污染物濃度是衡量企業(yè)環(huán)保合規(guī)性的核心指標。傳統(tǒng)的人工采樣-實驗室分析模式因周期較長、操作繁瑣，難以滿足連續(xù)生產(chǎn)和實時監(jiān)管的需求。氣體排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)作為一套集采樣、分析、數(shù)據(jù)處理于一體的在線監(jiān)測裝置，以較高的自動化水平和連續(xù)運行的穩(wěn)定性，在工業(yè)固定污染源排放監(jiān)測中得到了廣泛的應用。本文從系統(tǒng)架構(gòu)、核心技術、監(jiān)測參數(shù)、法規(guī)體系及發(fā)展趨勢等方面，對該類系統(tǒng)進行系統(tǒng)介紹。

一、系統(tǒng)定位與功能概述
氣體排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS，Continuous Emission Monitoring System）是一種用于連續(xù)監(jiān)測固定污染源排放氣體濃度的自動化裝置。它的核心任務是對工業(yè)煙囪、煙道排放的氣體污染物濃度、煙塵濃度以及煙氣參數(shù)（流速、溫度、壓力、濕度、含氧量等）進行實時測量、記錄、統(tǒng)計和上傳，為企業(yè)和環(huán)保監(jiān)管部門提供及時、準確的排放數(shù)據(jù)。

一套完整的CEMS系統(tǒng)通常由氣態(tài)污染物監(jiān)測子系統(tǒng)、顆粒物監(jiān)測子系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)四個模塊組成。四個子系統(tǒng)協(xié)同運轉(zhuǎn)，形成了一個從現(xiàn)場采樣到數(shù)據(jù)上報的完整閉環(huán)。

二、核心技術原理
CEMS系統(tǒng)的技術實現(xiàn)涉及采樣方式和分析方法的組合選擇，不同的技術路線在適用工況、檢測精度和運維成本上各有特點。

采樣方式
直接抽取法是目前國內(nèi)應用的采樣方式。系統(tǒng)通過高溫伴熱采樣探頭將煙氣從煙道中抽取出來，經(jīng)過過濾去除顆粒物后，通過全程伴熱的管線輸送至分析儀器進行檢測。這種方式的優(yōu)勢在于測量的是干基氣體，數(shù)據(jù)精度較高，符合國內(nèi)HJ 75標準的要求。但由于全程需要伴熱（通常為120℃至180℃），能耗和設備成本較高，同時SO?等水溶性氣體如遇冷凝易產(chǎn)生損失。

熱濕法是在直接抽取法基礎上的技術改進。采樣探頭和傳輸管線均保持更高溫度（通常為180℃），煙氣全程不冷凝，直接以“濕煙氣”狀態(tài)進入分析儀器進行測量，有效避免了SO?、NOx等水溶性氣體在冷凝水中的溶解損失。熱濕法尤其適用于高濕工況——如濕法脫硫后的煙氣和垃圾焚燒煙氣。設備成本比冷干法高約30%，但運維費用可降低約40%，在長期運行中表現(xiàn)出一定的綜合經(jīng)濟性。

稀釋抽取法通過潔凈空氣將樣氣稀釋（通常稀釋比為50:1至200:1）后再送入分析儀器。此法降低了樣氣的腐蝕性和含水量，有效延長了分析儀器的使用壽命。但由于需定期更換稀釋氣和稀釋模塊，運行成本相對較高，主要用于高腐蝕性煙氣工況。

分析技術
非分散紅外光譜法（NDIR） 是檢測CO、CO?、SO?等氣體組分的常規(guī)技術。氣體分子對特定波長紅外光的吸收強度與濃度呈正比，通過測量吸收前后的光強差可算出氣體濃度。此方法技術成熟、成本可控，但易受水蒸氣和其它氣體組分的交叉干擾，一般需配合除濕預處理。

紫外差分吸收光譜法（DOAS） 則利用氣體在紫外波段（特別是200至400nm范圍內(nèi)）的特征吸收進行定性定量分析。SO?在280至320nm、NO在195至225nm附近有特征吸收峰。此方法對水汽的抗干擾能力較強，適合高濕煙氣中SO?和NOx的準確測量，在CEMS系統(tǒng)中應用較多。

可調(diào)諧二極管激光吸收光譜法（TDLAS） 是針對NH?等易吸附、低濃度氣體而發(fā)展的高靈敏檢測技術。通過調(diào)諧半導體激光器的輸出波長使其精確對準待測氣體的單根吸收線，實現(xiàn)高選擇性、高精度的測量。該技術可有效避免采樣過程中的吸附損失，在催化脫硝的NH?逃逸監(jiān)測等領域有特定應用價值。

顆粒物監(jiān)測
顆粒物（煙塵）的在線監(jiān)測有激光后向散射法和β射線法兩種路線。激光后向散射法通過向煙氣中發(fā)射激光束，測量顆粒物對光的散射強度來推算濃度，適合低濃度（例如≤10mg/m³）超低排放場景，響應速度快、維護量小。β射線法則利用β射線穿透顆粒物采樣帶時的衰減量計算濃度，不受顆粒物顏色和成分變化的影響，但需要定期更換濾紙帶且設備成本較高。

三、系統(tǒng)組成與工作流程
一套典型的CEMS系統(tǒng)在現(xiàn)場側(cè)主要包括以下硬件設備：高溫采樣探頭、伴熱管線、氣體預處理單元（冷卻除濕或熱濕保持）、氣體分析儀（NDIR或DOAS）、顆粒物監(jiān)測儀、溫壓流一體機（測量溫度、壓力、流速）、濕度/含氧量傳感器、數(shù)據(jù)采集傳輸單元（工控機）。

系統(tǒng)工作流程大致如下：采樣探頭伸入煙道內(nèi)部，在高溫條件下將煙氣連續(xù)抽取出來。煙氣經(jīng)過濾去除顆粒物后，經(jīng)伴熱管線進入預處理單元。在預處理單元中，樣氣被冷卻除濕（冷干法）或保持高溫濕態(tài)（熱濕法），然后送入分析儀進行氣體濃度檢測。顆粒物濃度、煙氣流速、溫度、壓力、濕度等參數(shù)由各自對應的傳感器同步測量。所有測量信號匯集至數(shù)據(jù)采集傳輸單元，經(jīng)處理生成小時均值、日均值和累積排放量等統(tǒng)計報表，按照HJ 212-2025《污染物自動監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸技術要求》等標準加密打包上傳至環(huán)保監(jiān)控平臺。

四、監(jiān)測參數(shù)與發(fā)展趨勢
傳統(tǒng)CEMS系統(tǒng)主要監(jiān)測SO?、NOx、顆粒物以及煙氣溫度、壓力、流速、濕度、含氧量等常規(guī)指標。隨著環(huán)保法規(guī)的日趨嚴格和監(jiān)測需求的不斷擴展，現(xiàn)代CEMS系統(tǒng)能夠監(jiān)測的參數(shù)范圍正在逐步擴大?？烧{(diào)諧激光吸收光譜技術的引入使得NH?等易吸附氣體的在線監(jiān)測成為現(xiàn)實；部分型號還擴展了CO、CO?等氣體的監(jiān)測能力。

在雙碳戰(zhàn)略的大背景下，碳排放監(jiān)測正成為CEMS系統(tǒng)功能拓展的重要方向。2026年初，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《固定污染源廢氣二氧化碳自動監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法（征求意見稿）》和《固定污染源廢氣二氧化碳自動監(jiān)測技術規(guī)范（征求意見稿）》兩項國家生態(tài)環(huán)境標準，公開征求意見。這兩項標準的出臺標志著固定源CO?連續(xù)自動監(jiān)測正在納入國家標準化管理體系，CEMS系統(tǒng)有望在未來承擔碳排放核算的任務。

碳市場建設層面，2026年初印發(fā)的《關于推進綠色低碳轉(zhuǎn)型加強全國碳市場建設的意見》明確提出“基于排放因子法的核算體系，探索開展基于自動監(jiān)測的碳排放核算”，確立了核算技術的雙軌發(fā)展路徑。在傳統(tǒng)排放因子法基礎上引入自動監(jiān)測技術，旨在提升核算的實時性與精準度。在二氧化碳連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)在鋼鐵、水泥等行業(yè)中的試點應用，有望為碳市場提供更高頻率、更精確的排放數(shù)據(jù)支撐，最終納入統(tǒng)一的監(jiān)測報告核查體系。

超低排放監(jiān)測技術的發(fā)展是CEMS系統(tǒng)的另一重要趨勢。傳統(tǒng)CEMS在低濃度監(jiān)測（例如SO?≤35mg/m³、NOx≤50mg/m³的工況）下存在信噪比不足和零點漂移等問題。新型超低CEMS系統(tǒng)采用紫外差分吸收光譜、可調(diào)諧二極管激光吸收光譜和傅里葉變換紅外光譜（FTIR）等先進光學檢測技術，通過測量特定波長下污染物的特征吸收光譜，進一步提升了低濃度工況下的測量靈敏度和選擇性。某鋼鐵廠的實踐數(shù)據(jù)顯示，采用超低排放CEMS技術改造后，NOx測量數(shù)據(jù)與人工檢測的吻合度可提升至較高水平，滿足了當?shù)爻团欧鸥脑祢炇蘸铜h(huán)保監(jiān)管的要求。

五、法規(guī)體系與質(zhì)量保證
中國CEMS系統(tǒng)的技術規(guī)范與數(shù)據(jù)傳輸標準已經(jīng)形成了相對體系。在技術規(guī)范層面，生態(tài)環(huán)境部制定了HJ 75《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術規(guī)范》和HJ 76《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法》等一系列標準，涵蓋設備性能要求、安裝、調(diào)試、驗收和運行維護全過程。

數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議方面，HJ 212-2025于2025年修訂發(fā)布，自2026年1月1日起正式實施。新版標準在規(guī)范聯(lián)網(wǎng)操作、傳輸內(nèi)容、統(tǒng)一設備接口和兼容現(xiàn)有協(xié)議四個方面進行了系統(tǒng)升級，旨在從源頭防范數(shù)據(jù)造假，推動污染源自動監(jiān)測的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型。

質(zhì)量保證方面，排污單位需定期對CEMS系統(tǒng)進行零點/跨度校準（通常每24小時自動完成一次），使用標準氣體驗證測量準確度。采樣探頭集成自動反吹裝置，通過壓縮空氣脈沖定時清除過濾器表面粉塵，在鋼鐵廠等重粉塵工況下可使探頭維護周期延長至數(shù)月，設備壽命提升至數(shù)年。依據(jù)相關技術規(guī)范要求，排放口的新聯(lián)網(wǎng)點位應當選用符合HJ 212-2025標準的自動監(jiān)測設備，規(guī)范完成聯(lián)網(wǎng)工作。