抽取 测量 方式
直接 测量 方式
颗粒物
二氧化硫
氮氧化物
氧气 流速
非分散红外
非分散红外 非分散紫外
非分散紫外 气体过滤相关
完全 β射线法 气体过滤相关
法
电化学法
抽取 式
振荡天平法
法
紫外差分吸收 氧化锆法
紫外差分吸收
法
顺磁法
/
法
傅立叶红外法
傅立叶红外法 双池厚膜氧化
锆传感器法
稀释
抽取
/
紫外荧光法 化学发光法
+200 Pa
↑
6～10 m/s
排
＜ 50 mg/m3
气
筒
脱硝 装置
→
空气 预热
→
除尘 装置
→
脱硫 装置
→
↑
脱硝前检测仪表 脱硝后检测仪表
NOX
NOX
监测项目：
O2
O2
CEMS 2 SO2 O2 温度 压力
脱硫脱硝工艺流程简图
CEMS 1 SO2 NOX DUST O2 温度 压力 流速 湿度
烟气二氧化硫（SO2）连续监测系统
浊度法-光能量衰减原理
光散射法-散射发光原理
CEMS的原理、系统结构和关 键部件
浊度法 （透射法、对穿法）利用光衰减技术 测量当光穿过含有颗粒物的气流时光强
度的损失； 单光程/双光程 校准：插入反光板和跨度板（滤光片） 光源（红光，寿命40000h）
浊度法烟尘仪光路结构
CEMS的原理、系统结构和关 键部件
CEMS的系统结构和关键部件
按取样技术
稀释抽取法 完全抽取法 直接测量法
烟道内稀释
冷-干法
点测量
烟道外稀释
热-湿法
线测量
CEMS的系统结构和关键部件
（1）完全抽取式CEMS系统结构
✓ 抽取系统（采样探头、采样伴热管、过 滤器、除湿冷凝 系统、采样泵）
CEMS主要监测参数
• 烟气排放连续监测系统是CEMS的统一中文名称 • 现阶段主要监测参数有：气态污染物（SO2、
NOX）、颗粒物、烟气参数（氧量、温压流……） • 将来，随着环保事业的发展，要求CEMS监测的
参数还会增加，卤族气体（HCl、HF）、重金属 （Hg）、温室气体、VOCs等都有可能成为 CEMS的监测参数
激发发光技术：紫外荧光法、化学发光法
CEMS的分析测试原理
非分散红外法测试原理图
气体过滤相关法测试原理图
紫外荧光法测试原理图
化学发光法测试原理图
分析仪（抽取法）的现状和发 展
• 分析仪是CEMS的核心部件 • 稀释法，主要是国外进口 • 直抽法，红外分析仪，德国和日本的占有
率高 • 近几年，重庆、北京、武汉、南京、上海
仪器量程变化
≤260℃
≤600℃
探头和管线的耐热性能 要求
≤500mg/m3 ＞10000mg/m3
过滤器性能要求
5 烟气压力 微负压/正压
高负压
采样泵性能要求
6
逃逸氨结 晶
无
需高温伴热管线 低于280℃发生 （≥320℃）和特殊冷凝
系统
CEMS各指标基本分析技术
采样分析方 式
监测项目名称和分析技术方法
等地一些公司自主研发出非分散红外分析 仪，杭州研制出DOAS原理紫外分析仪
气体分析仪的现状和发展
• 分析仪是CEMS的核心部件 • 稀释法，主要是国外进口 • 直抽法，红外分析仪，德国和日本的占有
率高 • 近几年，重庆、北京、武汉、南京、上海
等地一些公司自主研发出非分散红外分析 仪，杭州研制出DOAS原理紫外分析仪
• 温度、压力、流速、 氧含量、湿度……
数据采集与处理子系统
• 显示、存储、统计、 传输……
烟气排放连续监测系统（CEMS）
典型烟气工况：
烟气温度 烟气压力 烟气流速 烟尘浓度
低氮燃烧锅炉 →
省煤 装置
→
400 ℃
150 ℃
50 ℃
-3000 Pa 4～6 m/s 10～20 g/m3
+200 Pa 6～10 m/s ＜200 mg/m3
-内置式/外置式
关键部件：光源、检测器、气幕保护系统、 校准装置
CEMS的原理、系统结构和关 键部件
烟气（SO2、NOX）排放连续自动监测 单元
采样方法：完全抽取、稀释抽取、直接测量 分析方法：
吸收光谱技术：非分散红外（NDIR）、 非分散紫外（NDUV）、紫外差分吸收 （DOAS）、气体过滤相关（GFC）等
烟气连续自动监测系统
什么是CEMS
• 烟气排放连续监测系统 • Continuous Emission Monitoring System • 对固定污染源颗粒物浓度和气态污染物浓
度以及污染物排放总量进行连续自动监测， 并将监测数据和信息传送到环保主管部门， 以确保排污企业排放污染物浓度和排放总 量达标。
干/湿基浓度的转换
烟气氮氧化物（NOX）连续监测系统
脱硝检测位置在烟气流程中前移，烟气工况大幅恶化
序号 内容 1 检测项目 2 检测量程 3 烟气温度 4 烟尘浓度
原有CEMS
脱硝监测
变化影响
只检测NO， 计算NOX
必须同时监测NO、 NO2，加和计算
NOX
脱硝后NO2比例上升10 倍左右
高浓度
高/低浓度
/
/
式
皮托管
浊度法（透射
法
/
法） 光散射法
紫外差分吸收 紫外差分吸收
法
法
氧化锆法
热平衡 法
非分散红外 非分散红外
光闪烁法
超声波
法
温度 湿度 干湿氧法
/ 红外法
/
/
铂电阻 法
热电偶 法
干湿氧法
红外法
高温电容 法
CEMS的原理、系统结构和关 键部件
颗粒物排放连续自动监测单元
国内目前主要仪器的分析方法：
脱硫检测烟气工况条件大幅变化，湿度明显增
序号 内容
原有CEMS
加
脱硝监测
变化影响
1 检测量程 2 烟气温度
高浓度 ≥100℃
低浓度 ≤100℃
仪器量程变化（500ppm 以下）
探头和管线的耐腐蚀性 能要求
3 烟气湿度
≤7%
≥10%
CEMS冷凝除水要求
4
湿度测量
可以手工输 入
一般必须时时 在线测量
烟气湿度变化增大，红 外：减少SO2损失；紫外：
我国CEMS技术现状
• 我国所掌握的CEMS技术绝不逊色于西 方发达国家
• 但就技术的使用细节而言，与欧美还有 一定差距
• 我国在国际CEMS技术领域，还没有发 言权
CEMS全系统示意图
CEMS系统组成
颗粒物监测子系统
• 烟尘（颗粒物）
气态污染物监测子系统
• SO2、NOx、CO、CO2……
烟气参数监测子系统
光散射法 利用光散射的概念 当光照射在颗粒物、气溶胶时，会发生散
射，散射改变了光的方向，使光强减少； 前散射/后散射/边散射（粒径/波长）
校准：散射光挡板，标准散射板，滤光片
光散射法烟尘仪原理
CEMS的原理、系统结构和关 键部件
颗粒物排放连续自动监测单元
浊度法（透射法、对穿法）-双光程-内置 式/外置式 光散射法-前散射/边散射/后散射（粒径/ 波长）