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固定污染源CEMS的安装、运行、数据管理及质量控制
来源: | 作者:pmoe62f6a | 发布时间: 2025-04-17 | 71 次浏览 | 分享到:

《固定污染源烟气(SO₂、NOₓ、颗粒物)排放连续监测技术规范》是中国环境保护领域的重要标准,主要用于规范固定污染源烟气排放的连续监测系统(CEMS)的安装、运行、数据管理及质量控制。以下是该规范的核心内容梳理:


一、适用范围

  1. 监测对象

    :燃煤、燃油、燃气等固定污染源排放的 SO₂、NOₓ、颗粒物
  2. 适用场景

    :火电厂、钢铁、水泥、化工等行业的烟气排放监测。
  3. 替代标准

    :替代原HJ/T 75-2007版本,强化了数据质量控制和运行管理要求。

二、术语与定义

  • CEMS

    (Continuous Emission Monitoring System):连续监测污染物浓度的系统。
  • 校准

    :包括自动校准(如零点/跨度校准)和手动校准。
  • 有效数据

    :符合质量控制要求的监测数据,用于环境管理。

三、系统组成与技术要求

  1. CEMS组成

    • 采样系统(采样探头、伴热管、过滤器等)
    • 分析仪器(SO₂、NOₓ、颗粒物分析仪)
    • 数据采集与传输系统(DCS/PLC、数采仪)
    • 辅助设备(校准装置、反吹系统等)
  2. 技术要求

    • SO₂/NOₓ:非分散红外吸收法(NDIR)、紫外差分法(DOAS)等。
    • 颗粒物:激光散射法、β射线法等。
    • 采样方式

      :直接抽取法(冷干法或热湿法),需避免烟气冷凝。
    • 分析方法

    • 响应时间

      :≤10秒(颗粒物)、≤15秒(气态污染物)。
    • 校准功能

      :具备自动校准和手动校准能力。

    四、安装与调试要求

    1. 安装位置

      • 距弯头、阀门等扰动部件下游≥6倍烟道直径(或4倍当量直径)。
      • 避免振动、高温、腐蚀性环境。
    2. 调试与验收

      • 调试周期:连续运行≥7天,数据缺失率≤5%。
      • 验收指标:零点漂移≤±5%,跨度漂移≤±5%,线性误差≤±5%。

    五、运行与维护

    1. 日常维护

      • 每日检查采样系统、伴热管、过滤器是否堵塞。
      • 定期更换耗材(如滤膜、制冷器、泵膜等)。
    2. 校准与比对

      • 自动校准

        :每周至少1次(颗粒物每月至少1次)。
      • 手工校准

        :每月至少1次,使用标准气体(如SO₂、NO、O₂标气)。
      • 比对监测

        :每季度至少1次与参比方法(如手工采样法)比对,误差需满足标准限值。

    六、数据管理与质量控制

    1. 数据有效性判定

      • 数据缺失或异常时,需标记并补传或补测。
      • 校准失败或超标时,数据视为无效。
    2. 数据记录与传输

      • 每分钟记录一次数据,每小时生成平均值。
      • 数据实时上传至环保部门监控平台。
    3. 质量保证

      • 建立CEMS运行台账,记录维护、校准、故障等信息。
      • 每年至少进行一次第三方校验。

    七、常见问题与处理

    1. 数据漂移

      :定期校准,检查分析仪稳定性。
    2. 采样管路堵塞

      :优化伴热温度,增加反吹频率。
    3. 标气失效

      :标气需在有效期内,储存条件符合要求。

    八、附录要点

    • 附录A

      :CEMS校准方法(如零点/跨度校准步骤)。
    • 附录B

      :调试报告与验收表模板。
    • 附录C

      :数据审核与修约规则。
    • 附录D-G

      :不同污染源的监测点位设置示例。

    九、新旧版差异

    • HJ 75-2017较2007版新增内容

      • 强化数据质量控制要求(如校准频次、数据审核流程)。
      • 新增颗粒物监测的标准化方法(如激光散射法)。
      • 明确数据缺失时的补遗规则。


    易出错点梳理:
    CEMS校准方法   

    CEMS(连续排放监测系统)的校准是确保监测数据准确性的核心环节,主要包括 零点校准 和 跨度校准。以下是具体步骤和要求:


    一、校准前准备

    1. 校准气体要求

      • 零点校准气

        :高纯氮气(纯度≥99.999%)或清洁空气(经校准确认无目标污染物)。
      • 跨度校准气

        :已知浓度的标准气体(如SO₂、NO、NOₓ、O₂等),浓度需覆盖仪器量程的 50%~100%,且不确定度≤±2%。
      • 气体钢瓶需定期检定,压力和有效期符合要求。
    2. 设备检查

      • 确保采样系统、伴热管、过滤器无堵塞或泄漏。
      • 分析仪预热稳定(通常需30分钟以上)。
      • 校准阀、管路连接正常,无气体泄漏。

    二、零点校准步骤

    目的:消除仪器基线漂移,确保零点准确性。
    操作流程

    1. 进入校准模式

      :通过控制系统启动零点校准程序。
    2. 通入零气

      :将零点校准气通入分析仪,流量与采样流量一致(通常为0.5~2 L/min)。
    3. 稳定与读数

      :待分析仪示值稳定后(通常需3~5分钟),记录零点示值。
    4. 校准调整

      • 若零点漂移超过 **±5%满量程**(HJ 75-2017要求),需调整仪器零点。
      • 记录校准前后的数据,计算偏差并保存记录。

    三、跨度校准步骤

    目的:验证仪器量程准确性,修正测量误差。
    操作流程

    1. 进入校准模式

      :启动跨度校准程序。
    2. 通入标气

      :将跨度校准气(如80%量程浓度的SO₂/N₂混合气)通入分析仪。
    3. 稳定与读数

      :待示值稳定后(通常需3~5分钟),记录初始示值。
    4. 校准调整

      • 若跨度漂移超过 **±5%满量程**,需调整仪器量程。
      • 记录校准前后的数据,计算偏差并保存记录。
    5. 多点校准(可选)

      :对于高精度要求场景,需使用多个浓度标气(如20%、50%、80%量程)进行多点校准。

    四、校准后验证

    1. 数据比对

      • 颗粒物

        :≤±10%;
      • 气态污染物(SO₂/NOₓ)

        :≤±10%;
      • O₂/CO₂

        :≤±1%。
      • 校准完成后,需与参比方法(如手工采样法)进行比对,误差需满足:
      • 记录存档

        • 保存校准记录表(含校准时间、标气浓度、偏差值、操作人员等)。
        • 若校准失败,需标记无效数据并重新校准。

      五、自动校准与手动校准区别

      项目自动校准手动校准
      触发方式
      系统按预设周期自动执行
      人工操作完成
      频率要求
      每周至少1次(颗粒物每月至少1次)
      每月至少1次
      适用场景
      稳定运行期,数据可信度高
      故障修复后或数据异常时

      六、注意事项

      1. 环境条件

        :校准时环境温度、湿度需符合仪器要求(通常温度控制在5~40℃,湿度≤90% RH)。
      2. 气体稳定性

        :标气需在有效期内,通入前需静置至压力稳定。
      3. 泄漏检查

        :校准前后需检查管路密封性,避免外界气体干扰。
      4. 数据标记

        :校准期间产生的数据需标记为“校准数据”,不计入有效小时均值。

      七、常见问题处理

      • 校准漂移超标

        :检查分析仪是否老化,或校准气体是否失效。
      • 零点/跨度无法调整

        :需联系厂家检修或更换传感器。
      • 标气浓度偏差大

        :核对标气证书,确认是否匹配仪器量程。



      数据审核与修约规则

      根据 HJ 75-2017《固定污染源烟气(SO₂、NOₓ、颗粒物)排放连续监测技术规范》,数据审核与修约是确保监测数据准确性和可比性的关键环节。以下是具体规则和操作要求:


      一、数据审核规则

      1. 审核内容

      • 完整性审核

        :检查数据是否存在缺失或异常标记(如校准、故障、停电等)。
      • 逻辑性审核

        • 同一时段内污染物浓度变化是否符合逻辑(如SO₂浓度不应突然从100 mg/m³跳变至10 mg/m³)。
        • 氧含量(O₂)与烟气参数(温度、压力)是否合理关联。
      • 有效性审核

        • 校准数据是否合格(零点漂移≤±5%,跨度漂移≤±5%)。
        • 数据与参比方法比对误差是否在允许范围内(如颗粒物误差≤±10%)。
      • 环境条件审核

        :检查采样环境(温度、湿度、压力)是否超出仪器正常工作范围。

      2. 审核流程

      步骤操作要求
      自动审核
      系统按预设规则(如阈值、逻辑关系)自动标记异常数据。
      人工复核
      每日人工核查自动审核结果,确认异常数据原因(如设备故障、标气失效等)。
      记录存档
      保存审核记录,包括审核时间、人员、异常数据描述及处理措施。
      上报与整改
      对连续异常数据(如连续4小时超标)需向环保部门报告,并附整改报告。

      3. 审核频率

      • 实时监控

        :系统每分钟记录数据,每小时生成均值,实时上传至环保平台。
      • 每日审核

        :检查前一日数据完整性,处理缺失或异常数据。
      • 月度总结

        :汇总当月数据质量,分析误差来源(如校准偏差、设备老化)。

      二、数据修约规则

      1. 修约依据

      • HJ 75-2017

        :明确数据保留位数,避免过度修约导致误差。
      • 参比方法

        :手工采样法的数据精度需与CEMS修约规则一致。

      2. 具体修约规则

      污染物修约规则
      颗粒物
      保留整数位,小数点后四舍五入(如123.4 μg/m³ → 123 μg/m³)。
      SO₂/NOₓ
      保留至整数位或小数点后一位(如56.7 mg/m³ → 57 mg/m³ 或 56.7 mg/m³)。
      O₂/CO₂
      保留小数点后一位(如8.9% → 8.9%;20.1% → 20.1%)。

      3. 修约场景

      • 原始数据修约

        :CEMS直接输出值需按规则修约后存储。
      • 统计值修约

        :小时均值、日均值等统计结果需二次修约(如小时均值为123.4 → 123 mg/m³)。
      • 补遗数据修约

        :补测数据与原始数据修约规则一致。

      4. 注意事项

      • 禁止多次修约

        :仅允许一次修约,避免累积误差(如123.45 → 123.5 → 124 是错误的,应直接修约为123)。
      • 记录修约过程

        :保存修约前后的数据及操作记录,确保可追溯性。
      • 与参比方法一致

        :若手工采样法数据保留1位小数,则CEMS修约后需与之匹配。

      三、数据审核与修约示例

      案例1:颗粒物数据异常

      • 原始数据

        :1小时均值显示为 205.6 mg/m³(未超标),但伴热管温度记录异常(110℃ < 要求的120℃)。
      • 审核结论

        :数据无效,需标记为“环境干扰”,并按规则修约为 206 mg/m³(保留整数)。
      • 处理措施

        :补测并提交温度异常说明。

      案例2:SO₂数据修约

      • 原始数据

        :CEMS输出值为 45.67 mg/m³
      • 修约后值

        :保留整数位 → 46 mg/m³
      • 统计值

        :若小时均值为45.67 → 修约为 46 mg/m³

      四、违规风险与应对

      • 风险

        :修约错误可能导致数据失真,引发环保处罚或企业纠纷。
      • 应对措施

        1. 定期校准分析仪,确保原始数据准确性。
        2. 使用自动化审核工具减少人为误差。
        3. 对历史数据进行回溯审核,发现系统性偏差及时修正。

      五、法规依据

      • HJ 75-2017

         第9章(数据记录与传输)规定数据修约规则。
      • HJ/T 397-2007

        《固定源废气监测技术规范》补充了数据审核要求。


      无效数据的判定

      一、无效数据的判定标准

      情形判定条件
      校准相关
      校准失败(零点/跨度漂移超标、线性误差超限)、校准气失效或未完成校准程序。
      设备故障
      分析仪故障、采样系统堵塞、伴热管温度异常、传感器失效等。
      数据异常
      数据突变、连续超量程、与参比方法比对误差超标(如颗粒物误差>±10%)。
      环境干扰
      烟气温度/湿度超出仪器范围、采样管路泄漏、反吹系统异常等。
      人为操作
      未按规范操作(如未记录校准信息、数据篡改)、记录缺失或逻辑矛盾。

      二、无效数据的处理流程

      1. 标记与记录

        • 在数据采集系统中明确标记无效数据(如“校准中”“故障”“超标”等)。
        • 记录无效原因、发生时间、处理措施及责任人(需存档备查)。
      2. 补测与补传

        • 自动补测

          :设备恢复后自动重新采集数据(需满足时间连续性要求)。
        • 手动补测

          :通过参比方法(如手工采样法)补测缺失时段的数据。
        • 补测数据需标注“补遗”标识,并同步上传至环保监管平台。
      3. 数据修约与审核

        • 无效数据不参与小时均值或日均值的统计。
        • 若补测数据与历史趋势明显不符,需进一步核查原因。
      4. 上报与说明

        • 因设备故障导致连续 6小时以上 无效数据时,需向当地环保部门提交书面报告。
        • 报告内容包括故障原因、影响时段、处理结果及整改措施。

      三、无效数据的常见类型与示例

      类型示例
      校准失效
      零点漂移超过±5%,跨度校准误差>±5%,标气浓度不匹配。
      设备故障
      分析仪光源故障、采样泵停运、伴热管温度不足导致冷凝。
      环境干扰
      烟气湿度>90% RH导致颗粒物测量异常,温度骤变引起氧含量波动。
      人为失误
      校准操作未按步骤执行,数据记录与仪器显示不一致。

      四、预防无效数据的措施

      1. 严格校准管理

        • 定期校准(自动校准每周1次,手动校准每月1次)。
        • 使用经计量检定合格的标气,储存条件符合要求(避光、干燥、压力稳定)。
      2. 设备维护

        • 每日检查采样系统、过滤器、制冷装置是否正常。
        • 每月清理采样探头、反吹系统,防止堵塞。
      3. 环境控制

        • 确保采样管路伴热温度>120℃(防止冷凝)。
        • 监测烟气温度、湿度,避免超出仪器量程范围。
      4. 数据审核

        • 建立数据审核台账,每日核查数据完整性。
        • 异常数据需人工复核,排除误报或漏报。
      5. 人员培训

        • 定期培训操作人员,确保熟悉HJ 75-2017规范及设备操作流程。

      五、无效数据示例与处理

      场景:某电厂CEMS因采样管路泄漏导致颗粒物数据异常。
      处理步骤

      1. 发现颗粒物数据持续偏低且波动异常。
      2. 判断为管路泄漏,标记该时段数据为“无效”。
      3. 维修管路后重新校准,并用参比方法补测缺失数据。
      4. 提交故障报告至环保部门,说明原因及补测结果。

      六、法规依据

      • HJ 75-2017

         第8章(数据记录与传输)、第9章(质量保证)明确规定了无效数据的判定与处理要求。
      • 数据缺失率超过 5% 或连续 48小时 无效时,需启动应急预案。


      来源:生态环境科普365公众号


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