通过对烟气连续在线连续监测系统的系统集成特性分析，阐述了 CEMS 的“准确性”、“可靠性”的概念，介绍了CEMS 的系统部件结构， 指出一些产品普遍因探头、维护、运营、备件、设备资金投入不足等环节， 集成商和用户的 CEMS 运行与国家环保局颁布 HJ/T75、76-2002 标准均存在着较大的差距，根据实际工作经验提出了硬件配置的基本要求。

20 世纪 90 年代，我国电力系统随着引进锅炉设备主机，CEMS 作为配套产品在一些电厂也被引进、安装和使用。由于历史条件的局限，系统运行并不正常。2000 年前后，国内一些企业在环保标准 和产业政策的指导下，代理国外 CEMS，有些企业 也加入到国产化制造行列，还有一些企业与科研机 构合作完成 863 项目。不足的是，很多企业对进口 和国产化的系统或多或少的商务炒作较多，技术服务相对很少，大多数用户甚至很少有连续1年85% 的 CEMS 利用率以上的运行记录。 作者长期在电力环保试验一线工作，认为有必要将一个实际应用上 的 CEMS 现状进行分析，以引起有关方面的关注。

1.CEMS 系统的功能与集成特性

烟气在线连续监测系统(英文简称 CEMS)是一种适应于环境管理需要运用而生的污染物排放 量计量仪器。CEMS 是一个带有工程性、集成性、 网络化的产品，在系统集成方面，需要整合化学传 感器、烟气流体与自控、采集软硬件与通讯、化学 仪表与计量、烟气污染源测试、施工调试等诸多的 专业力量。该产品除具备化学仪器所要求的安全可 靠性和使用寿命外，在功能方面还要求检测的准确 性。集成与制造该产品，从工艺上讲，分为“大部 件”集成、 “零部件集成” 、或“混合集成” 。就像国内初期生产计算机一样，根据配置，由“大件组 装”的居多，生产主板、显示器“零部件集成”的 企业较少。从 2002 年 11 月国家环保仪器质检中心 通过认证的第一批 9 家CEMS 制造厂商来讲， 多数 都是“大件系统集成”，而从事部件生产的如烟尘 仪等“零部件集成”的则较少。CEMS 系统集成的 特性，使得进入该行业、可以控制其核心技术的、 精通该产品系统的技术门槛较高。迄今为止，国内 能够制造符合“准确性”“可靠性”的“烟尘仪”、“采样探头” 的厂家为数不多， 可以讲，迄今为止， 包括国家第一批、第二批通过认证的 CEMS 产品集成厂商，没有几家能够生产出真正符合运行指标、 通过运行一年以上考核的产品。

2.CEMS 系统的适应性

在系统的适应性方面，尤其是国内的多数排放企业没有对被测的污染物成分充分地净化处理，在 高尘、高湿、流场不稳等客观恶劣监测环境下，使 得没有改进的采样探头不太适合国外探头所设计 的监测场所。毫无疑问，在现场运行时，几家探头 系统的适应性普遍较差。如早期在广东电力系统安 装的 CEMS，几乎没有一套稳定运行超过一年的连 续数据的记录。实践证明，从 CEMS“系统的特性” 要求出发，国内自行研发的“烟尘仪” 、 “采样探头”等大的部件， 在现阶段还不能保证准确性; 从“系 统的适应性”要求出发，直接引进进口产品，如不 加改进则系统可靠性较差。较好的解决方案是“大 件引进、系统国内集成” ，按照被测的对象，量身 定做。就像装潢公司利用“进口材料” ，对客户采 取单独设计、选材、施工一样，国内 CEMS 集成商 在对排放污染的企业现场勘察基础上，合理设计与 配置，按工程需要去做产品，而不是用统一规格的 产品让每一个客户去适应它。但这使得一直被认为 CEMS 仅是一个整体通用的仪器设备的制造业人士 对 CEMS 从设计、制造、施工、运营服务等综合性 服务要求，感到有一定的难度。

3.系统组成及结构

(1)稀释采样器的结构及其技术问题 稀释采样器是稀释法 CEMS 的关键部件，它由真空射流器、声速小孔、样气处理装置、气路管线、加热护套等组成，稀释采样器的主要用途是利用已 经净化的空气对较高浓度的烟气化学组分进行按 比例稀释，降低露点，保证样气不因凝结损耗而影 响其浓度真值。稀释采样器又分为内置式和外置式 两种，内置式的稀释采样器是最早设计的一种采样 器，它的优点是不需要电源，但是由于烟气温度、 压力的变化会影响稀释比的变化。外置式的稀释采 样器是在内置式的基础上改进的，其优点是采用了 恒温装置，基本上消除了温度对稀释比的影响，另 外由于采样器是外置式的，维修比较方便，但需要 电源供电。稀释采样器主要存在的问题：首先在声 速小孔关键工艺的制作技术上，我国全部厂商还没 有掌握，即使有些宣称已经掌握其知识产权的厂 商，在制造的工艺、测试手段还是处在作坊试验阶 段，很多产品没再现性，没有准确性;其次，厂商 还没有掌握烟气预处理装置的设计数据，高湿高浓 度的气固两相流往往受堵，从而影响了可靠性。各类稀释探头报价在每支 7 万～10 万元， 直接成本也 在 20%～30%左右。目前国内主要生产厂家有： 北京某科技公司，组装荷兰产内稀释探头，已 列入 863 课题;

北京某环保公司，组装荷兰产内稀释探头，有部分改进;

深圳某设备有限公司，自产外稀释探头，存在 堵塞问题和稀释测试手段不全问题。

(2)低浓度化学气体分析仪

低浓度化学气体分析仪是利用脉冲荧光或化 学发光的方法，对气体分子浓度进行光电转换的探 测器件。当今世界传感器技术，作为高新技术，是 技术门槛很高的行业。这类分析仪器报价在每台 9 万～10 万元，直接成本在 50%～80%左右。目前国 内主要生产试验厂家有：

中国科学院某所，研发的二氧化硫分析仪样机，应用的业绩少。

北京某科技发展公司，组装英国公司的二氧化硫分析仪，开始投入市场。

沈阳某公司，集成美国公司二氧化硫分析仪， 投入大气地面站市场较多。

(3)高浓度气体分析仪

高浓度化学气体分析仪是适应热管法采样分 析。热管法也称直接抽取热管采样法，是利用加热 的方法使得样气不因传输中冷凝而损耗、影响准确 性。热管法气体分析仪利用非色散红外分析仪进行 气体污染物浓度测量，该方法的烟气采样点不能距 分析仪太远，否则加热的采取管较长，材料和运行 成本就会提高。三参数的化学组份分析仪器(SO2、 NOx、O2)报价在每台 20 万～25 万元，直接成本 在 80%左右。

(4)烟尘测量仪

烟尘测量仪是利用光强与烟尘浓度的相关特 性，通过测量光密度来检测烟尘的质量浓度的，是 一种相对测量方法。烟尘的测量是相对困难的部 分，特别是我国的现行标准中规定要测量烟尘的质 量浓度，其难度较大。烟尘测量方法很多，激光后 向散射法，已在欧洲及澳大利亚等国家和地区广泛 使用，也是一种相对测量方法。由于没有标准的粒 子粒谱发生装置，故只能利用现场条件与手工测试 对比得到测试误差。该类仪器有浊度法、后相散射 法等。 各类分析仪器报价在每台 7 万～13 万元不等， 直接成本在 70%左右。

北京某公司生产浊度仪，可在小直径的烟道使用，业绩未见报告。

南京某环保所生产的烟尘监测仪，已在电厂使用。

深圳某设备有限公司，生产激光后向散射测尘仪。在安装的用户中，仍在改进中。

(5)零空气发生器 零空气发生器是由过滤器、干燥机，吸附剂等 集成，作用是产生干净干燥的压缩空气，用于对烟 气的稀释和对仪器零点进行标定。由于技术相对简 单，国内 CEMS 系统的供应商几乎都在自行生产。 零空气发生器报价在每台 3 万～4 万元，直接成本 在 50%～70%左右。

(6)烟气参数的测量

烟气参数的测量包括，烟气的温度、湿度、压力、流量、含氧量等物理量，温度、压力、含 氧量测量几没有多些技术上的难点，国内 CEMS 的集成厂商均自行采购或委托加工。 对于湿度测 试， 热管法用氧量差计算烟气湿度， 技术难度小， 稀释法利用外配非在线电容法湿度传感器测量， 换算方面有一定的误差。 国内厂商烟气参量测量 部件报价在每套 3 万～8 万元，直接成本在 50%～80%左右。

(7)数据采集器

数据采集器主要由计算机软硬件或 PLC 可编 程控制器组成，用于系统机电控制、数据采集、存 贮、传输。由于计算机数据采集技术的普及，加之 智能化网络建设的发展迅速，几乎没有多少技术上 的障碍，国内 CEMS 的集成厂商均自行或委托开 发，甚至连国外的全进口的产品，软件部分也由国 人开发。数据采集器报价在每台 3 万～4 万元，直接成本在 50%左右。

(8)CEMS 整机系统 CEMS 整机系统是由上述部件集成而来，一套 分析仪器配备二组探头，成为“一拖二”系统;一 套分析仪器配备一组探头，成为“一拖一”系统。 就国内 CEMS 厂商制造的产品而言， 多数采购的化 学分析仪为整机进口，其他部件有的是集成，有的 是国内采购，更多的是国外进口。

4.系统的供货标准

2002 年1 月1 日国家环保总局颁布并开始执行了CEMS 的HJ/T75、76-2002 CEMS 技术要求和检 验方法。这一标准的实施，标志着供货商和用户有 了统一的技术标准。如果说以前许多企业的该产品 还存在着在各自的企业标准和技术指标理解上偏 差，现在已经有了明确的国家行业标准。供需各方 应以此为行动指南，政府环境管理部门也可以全面 评估国内诸多代理商、制造商间的差距。

5.CEMS 产品在市场初级阶段

由于政府环境管理有主动需求的一方和排污企业被动需求的一方，对 CEMS 认识总是不统一 的，加上产品自身的特性和适应性问题，产品市场 曾一度不旺。CEMS 系统厂商在产品投资上，曾受 到供需双方、 国家技术政策、 经济等多方面的制约， 各方均未达到预期回报。如早期的市场价高、销量 少，加上一些仪器制造商对产品“工程性”认识模 糊，其先期产品的投入已经成为市场上的牺牲品; 与此同时，用户也因备件、维护、运营、设备投入 等环节不足等原因， 集成商和用户的 CEMS 运行均 不尽人意。

6.国内外CEMS 系统供应商竞争激烈，运行业绩令人担忧

国外生产 CEMS 系统的厂家很多， 主要集中在美国、德国、英国和日本。由于美国 EPA 规定要把 采样探头安装在排气筒上，管路较长，所以美国的 厂商生产的 CEMS 系统大都是以稀释采样法， 日本 和德国的厂商提供的 CEMS 系统多为直接抽取法。 国外可供 CEMS 系统的厂商主要有： 美国热电子公司下属的热环境公司(Thermo Environmental Corp.) ，在北京设有办事处;美国环 境系统公司(Environmental System Corporation) ， 原在上海设有办事处，去年撤消;美国 EPM 环境 公司(EPM Environmental Inc.) ，在北京设有办事处; 美国 KVB-Enertech Corp.公司， 在北京设有办 事处，最近情况不详;美国 Fisher-Rosemount Corp. 公司，在北京设有办事处;美国 Monitor Las. Inc 公司，在北京有代理商;日本的岛津公司，国内 有 4 个办事处，准备在苏州集成;日本堀场公司， 国内有办事处和在北京有代理商—北京天融公司;德国的西门子公司，国内有办事处，北京有 集成代理商—北京雪地龙公司;德国的 SICK 公 司， 在北京分析仪器厂有代理点; 德国的 DURAG 公司，在上海有代理点;法国的ESA 公司，在北京有代理公司—北京怡浮公司台湾联宙公司，在上海有子公司

除此之外，国内外数十家 CEMS 在围绕着正要启动的市场进行着激烈的竞争。其中有经过国家环 保部门认证的多家制造集成商和代理或集成商。一 些厂商多采用了低配置、低价位、冒牌进口等商务上的手段，适应于排污企业应付政府的短期行为，但毕竟不能长久。排污收费的计量稳定性的要求，企业交纳数以万元的排污费，客观上要求CEMS 的准确性。另一方面，整机进口高配置、高价位显然 也不能符合市场需求。现在的供应商如果能把握商机，掌握市场、技术等核心问题时，就能少走许多弯路。

7 .推荐的配置

根据实践经验和教训，综上所述，CEMS 合理的配置应该是在合理个性化设计后进行配置，按工 程需要去做系统，而不是用统一规格的产品让每一 个客户去适应它。解决方案是“大件引进、系统国 内集成”，按照被测的对象排放参数与安装几何位 置，量身定做。试想如果我们只将组成 CEMS 系统 的关键的部件，烟尘仪采用德国 DURAG 产品;采 样探头如采用丹麦 INSTRUMATIC DP7900/791 型、日本掘场 PE3 型;化学分析仪采用美国 API 公司

100/200/300E 型、日本掘场640 型等进口烟尘仪器、分析仪器和采样探头这三大件，其余国内集成，就能够在保证质量的前提下降低成本，减少维护，从竞争观点看，这必将是 CEMS 系统持续发展的战略策略。

8.解决CEMS 运行稳定性和准确性的主要措施

目前国内由于一些制造厂商和业主对污染源测试的对象不熟悉，对被测的污染物组份高含尘、高湿度、不稳流场等客观条件认识不足，加上维护 的备品备件跟不上和销售价格偏低，售后服务纸上 谈兵，这使得一些产品达不到设计要求，影响了正 常运行。目前在我国烟气在线连续监测系统的技术 规范刚刚出台才一年多，规范产品还需要时间。这 些问题的解决如只依赖业主，势必影响监测功能作 用的发挥。解决上述问题，便给技术服务或产业化 运行带来了机遇。作者的优势恰是熟悉企业的污染 源特性，熟悉仪器设备的质量控制，熟悉环境监测 的技术管理，可让企业使用监测系统少走弯路。因 此，有必要在对用户提出《烟气在线连续监测系统 的技术要求》《管理办法》和《运行质量指南》，以便形成一个统一的监测数据质量保证体系，最终形成排污监督与收费的动态量化管理的数据基础， 在此共同认识CEMS 产品的选型、价格、运行间的辨证关系。