烟气在线监测系统（CEMS）在环境管理中的应用研究

引言：当前全球面临着较为严峻的空气质量问题，在环境管理中应当将空气治理工作作为重点，加强对城市空气质量的实时监控，采取有效的空气问题应对措施。因此，可充分利用烟气在线监测系统，进行高效、精准的空气质量监测，连续性监测空气中的污染物浓度、流量、温度、压力等参数，便于为空气治理提供数据支持，助力我国空气质量管理工作的高效开展。

1 烟气在线监测系统（CEMS）运行原理

烟气在线监测系统（CEMS）是指对大气污染排放的气态污染物和颗粒物进行浓度和排放总量连续监测的工具，其对空气中污染物气体的排放情况进行全面实时的监测，从而进行监测数据的反馈处理，若污染物气体浓度超出额定值，可制定相应的优化方案，用以进行空气污染的处理。现阶段，烟气在线监测系统已经在国内外形成广泛的应用，国外大多数废气排放企业均应用CEMS 进行连续的污染源废气排放监测，并持续对CEMS 进行智能化、网络化、集成化的改进，提高监测的精度与效率。而目前国内的CEMS 研究中，已经自主研发定点位点解法及紫外荧光法等，并出台了一系列政策法规，用以推动 CEMS 的普及应用。

从烟气在线监测系统基本组成进行分析，其主要包含颗粒物监测、气态污染物监测、烟气参数监测、数据采集与处理四大模块[1]。颗粒物监测主要用于监测空气中的颗粒物含量，采用透射法和散射法等测量技术，实现对空气中颗粒物的准确识别与评估。气态污染物监测主要识别和监测空气中的气态污染物，如 SO₂ 、 NO_x 等，主要用到稀释法、直接抽取法、直接测量法等测量手段。烟气参数监测则对空气中污染物气体的温度、压力、流速、湿度等参数进行监测，借此推算出污染物气体的总含量。数据采集与处理则用于对监测数据进行汇总，并进行数据的处理与利用。

基于烟气在线监测系统的复杂构成，需结合多个模块的协同运作，形成在线监测。以ARM9 S3S2240 中心处理器的烟气在线监测系统为例（图一），其主要用于对烟气中的脱硫数据进行实时监测，可充分利用系统中的各种传感器进行烟气中相关参数的收集，从而将数据信息传递到中心处理器中，对获取的数据参数进行逻辑化处理[2]，并将数据信息转化为TCP/IP 形式，实时地展现烟气的具体状况。

图一 烟气在线监测系统结构组成

2 烟气在线监测系统（CEMS）在环境管理中的应用

2.1 工程介绍

文章以市静海区工业园区环境空气质量自动监测站运维项目为例，项目内容包含静海区 4 座国家级和市级园区环境空气自动监测站运行维护工作、手工比对工作、空气自动站数据分析与传输、质控设备溯源及站房保障等，实现对工业区空气中常规污染因子及气象参数的连续在线监测，协助环境保护决策。其中，为全面地进行区域内环境空气质量的监测，应用烟气在线监测系统进行污染物气体的识别，具有较为显著的应用效果，可实时地反馈出区域空气环境中的不同污染物，并对监测到的有害气体取向进行综合性的分析，便于针对不同气体组成，采取适宜的处理方法[3]，切实保证区域环境空气质量。

2.2 在线监测方法

2.2.1 直接测量

CEMS 可基于自身的传感器和分析仪等设备组件，对区域内气体及污染物等进行全面监测。在具体的监测过程中，需保证传感器、分析仪与空气直接接触，并获取相应的测定结果，将结果回传到中心处理器。此测量方法的运行较为简单，多依靠传感器设备的性能及反应速度等，进行精准的测量，同时，由于直接测量的程序较为简单，所需的能耗一般较低。但相关传感器和分析仪设备会在持续工作中，受到烟气的腐蚀，一定程度上影响设备的使用寿命。烟气的相对湿度等，亦会对设备的传感识别精准度产生一定影响。目前，该工程中使用的主要传感器及监测方法有：（1）温度监测法。重要是利用CEMS 的温度感知设备，对区域空气温度变化进行监测与识别，从而能够获取到空气质量的基本数据。由于工业园区易发生泄漏事故，会形成区域内温度的变化，因此可借此对工业园区内可能存在的泄漏隐患区域进行快速地识别。（2）压力监测法。主要依托压力监测仪表，全面、准确地了解空气质量，从而为工业区空气质量监测提供基础数据。（3）光学监测法。主要是利用光的吸收、荧光、散射等特性，对工业区内空气质量进行监测，有害气体所在区域会与周围环境产生光学特性上的变化，并辅助利用可见光摄像头或红外摄像头等，记录气体的光学特性，智能化的识别光信号变化特征，借此判断空气中所含的有害物质。（4）声波检测法。该方法主要是利用声波在空气中的传播特性进行空气中污染物浓度的测量，能够形成无接触式的测量，并具备较强的测量速度。

2.2.2 直接抽取式测量

利用 CEMS 进行气体污染物监测过程中，需利用污染物监测探头对烟气中的污染物进行检测，并采取抽取式方法进行取样，对样品进行预处理，并借助分析仪进行污染物的成分分析，从而精准的识别出区域内空气的成本含量，能够将借助该方法，快速地检测出空气中的 SO₂ 、CO、 O₂ 等成分。在实际的应用中，可借助该测量方法对复杂的环境空气进行成分识别与监测。但由于该方法在实施过程中，监测步骤较为繁琐，需经历采样、预处理、实验室分析等步骤，存在着一定时效性问题，该工程中可定期进行抽取式测量。

2.2.3 稀释式测量

该测量方法主要是利用探头装置，持续采集烟气样本，并依托除水、除尘、配气稀释操作后，利用分析仪对气体成分进行分析。可运用该方法消除环境中湿气的影响，具有较强的测量精度。其中，稀释式测量的探头由稀释器与浓度计组成，前者可将空气与载气混合，形成粒子稀释，满足一定测量要求，而后者则可以测定气体中的颗粒物浓度等。现阶段该测量方法在工业区域环境的空气质量测量中具有较为广泛的应用，能够精准地判定有无污染问题的存在，并对空气中的微小颗粒物浓度进行监测，能够快速的提供空气质量监测结果。

2.3 在线监测系统应用注意事项

应用烟气在线监测系统进行环境空气质量监测中，需基于系统结构的复杂性和空气成分的特殊性，采取相应的测量方法，并加强对系统设备的保护工作，避免出现取样管线腐蚀或堵塞等故障问题。因此，工程项目中，需着重加强对烟气在线监测系统的运维管理，进一步提升烟气在线监测系统的可靠性和稳定性。具体的注意事项如下：（1）做好校准和校验工作。在烟气在线监测系统的运行中，需定期进行设备的校准和校验，可利用自动校准设计，每日进行自动校准。并结合实际需求，每 10 天进行一次校验。（2）需在烟气在线监测系统运用中加强日常巡检工作，及时发现系统运行的故障隐患，并及时地排除问题。尤其需针对烟尘监测模块、流速检测模块等易发故障构件进行巡检。

结束语：综上所述，借助烟气在线监测系统的应用，能够辅助做好环境管理工作，全面、精准地识别空气中的有害污染成分，并采取相应的治理措施，切实维护空气环境质量。在具体的烟气在线监测中，需根据系统的性能，做好维护管理工作，从而为空气质量管理提供有效的依据。

参考文献：

[1]雷霄.烟气排放在线监测系统在废气排放企业的应用研究[J].低碳世界,2025,15(01):40-42.

[2]徐杨.烟气在线监测系统的运行维护[J].设备管理与维修,2024,(24):103-106

[3]王冬梅.烟气在线监测系统（CEMS）在环境管理中的应用研究[J].皮革制作与环保科技,2024,5(11):25-27.