在中国，哪种更适合在连续排放监测系统 (CEMS) 中监测低于 100 ppm 的 SO₂ 和 NO ？

什么时候 当SO₂和NO的排放水平低于100 ppm时，测量要求急剧上升。中国的工厂不仅要满足监管限值，还要确保数据的可靠性。在这种情况下，紫外差分吸收光谱法（UV-DOAS）在稳定性、灵敏度和长期可靠性方面明显优于非分散红外光谱法（NDIR）。

首先， 紫外差分吸收光谱法 ( UV-DOAS ) 在低浓度下展现出检测性能。相比之下， 非色散红外光谱法 ( NDIR ) 在浓度低于约 100 ppm 时信号清晰度往往会下降。此外，中国的 UV-DOAS 系统目前已得到成熟部署。而 NDIR 设备通常需要频繁调整、补偿或滤波才能维持可接受的误差范围。最后，考虑到总体拥有成本，UV-DOAS 更具优势。对于旨在实现精确的、低于 100 ppm 排放报告的工厂而言，依赖 NDIR 的风险往往会超过其初始成本优势。

A. 中国的CEMS是什么——监管要求以及“低于100ppm”的实际意义

在中国，许多大型固定污染源安装连续排放监测系统（CEMS） 。这些污染源包括燃煤电厂、水泥窑和垃圾焚烧锅炉。监管机构要求实时监测二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOx）和其他污染物。尤其是在排放量接近更严格的阈值时，监管机构对监测精度要求更高。“低于100 ppm”是指污染物浓度在百万分之100左右或以下（体积比）。对于二氧化硫和氮氧化物而言，这一范围接近许多“低排放”或“超低排放”区域的限值。工厂确保读数的精确性，否则将面临违规罚款和环境处罚。为了确保这一点，中国标准通常要求进行验证、定期校准和可靠的数据记录。

B.中国 NDIR技术基础 ：原理、优势和典型应用案例

非分散红外光谱法(NDIR) 利用穿过气体样品的红外光束。气体在特定波长下会吸收部分红外光。该设备测量光的吸收量，然后利用比尔-朗伯定律推断气体浓度。NDIR 对具有强红外吸收带的气体（例如 CO₂、CH₄ 和 CO）效果显著。它具有响应速度快、光学结构简单等优点。许多工厂在污染物浓度较高（数百 ppm 或更高）时使用 NDIR。它在湿度较低、干扰较少、光谱重叠较小的稳定环境中表现良好。然而，当气体浓度降至 100 ppm 左右或以下时，其信号会变得微弱。水蒸气、CO₂、烟尘或其他气体的干扰通常会使读数失真。

C.中国 紫外差分吸收光谱技术基础 ：原理、吸收截面、光路及多气体检测优势

紫外差分吸收光谱法(UV-DOAS) 测量多种特定波长下的紫外光吸收。每种气体（例如 SO₂、NO、NO₂ 等）都具有独特的紫外吸收截面，这意味着它们以非常明确的模式吸收紫外光。UV-DOAS 利用长光程和光谱拟合算法来区分这些吸收特征，即使在浓度很低的情况下也能有效工作。例如，SO₂ 和 NO 在 190-230 nm 附近或略高一些的紫外波段（具体波长取决于 NO 和 NO₂）具有很强的吸收。这些强吸收截面使 UV-DOAS 在低 ppm 浓度范围内具有更高的灵敏度。此外，由于其光谱覆盖了多个吸收特征，UV-DOAS 可以同时监测多种气体。它对干扰的处理能力更强：可以扣除背景、校正散射并忽略非吸收性气体。这使其非常适合中国工业环境中高湿度、温度波动、粉尘和混合污染物等情况。

评估时应该使用哪些标准？ SO₂ 和NO低于100ppm 的连续排放监测系统（CEMS ） ？

在中国，对于浓度低于100 ppm的SO₂和NO监测，工程师需要在NDIR和UV-DOAS之间进行选择，并需要明确的评估标准。以下列出了六个关键维度。请使用这些维度来评估技术方案和设备规格。接下来，我将展示相关研究如何阐明这些维度的重要性。

1. 检测限、灵敏度和线性度

检测限是指系统能够可靠测量的小浓度。如果您无法可靠地检测低于约 100 ppm 的浓度，则可能存在不合规的风险。

灵敏度决定了系统能够分辨气体浓度微小变化的程度。紫外差分吸收光谱法 (UV-DOAS) 对紫外波段的二氧化硫 (SO₂) 和一氧化氮 (NO) 具有更强的吸收截面，因此在低浓度下，它比非分散红外光谱法 (NDIR) 能更清晰地检测到微小变化。

线性度确保传感器输出与浓度成正比。低ppm浓度下的非线性响应意味着误差可能急剧增大。优秀的紫外差分吸收光谱法（UV-DOAS）系统能够在更宽的低ppm浓度范围内保持线性；而许多非分散红外（NDIR）分析仪在这方面表现不佳。

2. 选择性和交叉干扰

烟气中含有多种分子：水蒸气、二氧化碳、二氧化氮、烟尘、挥发性有机化合物（VOCs）。如果您的技术由于吸收重叠而导致识别错误或读数错误，则读数会受到影响。

紫外差分吸收光谱法（UV-DOAS）利用多个紫外吸收带进行光谱拟合，即使吸收光谱重叠也能分离气体。而吸收带经常重叠或更宽的非分散红外光谱法（NDIR）则需要进行强干扰校正。

中国对紫外差分吸收光谱（UV-DOAS）系统的研究表明，即使在高湿度和温度波动的情况下，它们也能很好地控制干扰。

3. 长期稳定性（零点漂移/跨度漂移）

当读数在气体浓度不变的情况下发生偏移时，这就是漂移。漂移是由温度波动、光学元件对准误差和元件老化等因素造成的。

在低ppm监测中，漂移相对于测量信号可能较大。因此，稳定性比在高ppm环境下更为关键。

紫外差分吸收光谱法（UV-DOAS）的设计通常包含自动基线校正和长光程，以减少漂移效应。而非分散红外光谱法（NDIR）系统通常需要更频繁的校准来补偿这些漂移效应。

4. 环境适应性和田间条件

许多中国工厂面临着恶劣的环境条件：昼夜温差大、湿度高、烟尘污染、酸性气体等。这些都会对光学元件和电子元件造成压力。

光学窗口起雾、镀膜老化、反射镜错位、光源变暗。能够妥善处理这些问题的系统，在可靠性和稳定性方面更胜一筹。

具有坚固窗口设计、定期吹扫或清洁系统以及保护外壳的 UV-DOAS 系统往往能在这些恶劣条件下更好地保持性能。

5. 响应时间、动态范围和多气体能力

如果排放事件持续时间很短，响应时间就至关重要。如果污染物浓度在几秒钟内出现峰值，您需要CEMS能够迅速检测到它。

动态范围是指可测量的小浓度和大浓度之间的差值。监测低于 100 ppm 的浓度要求最小值精度高；但系统也能够处理偶尔出现的较高浓度峰值而不发生饱和。

多气体测量能力（例如测量SO₂、NO、NO₂等）有助于降低成本和复杂性。紫外差分吸收光谱法(UV-DOAS)本身就支持多气体测量；而非分散红外光谱法(NDIR)可能需要针对不同气体使用单独的传感器或过滤器。

6. 总拥有成本、监管合规性和运营实用性

前期成本只是影响成本的一部分。还要考虑校准成本、维护成本、备件成本、停机时间成本以及操作人员培训成本。

中国的监管标准要求提供可追溯性文件、定期审核，并且通常需要对排放数据进行交叉验证。简化合规流程的系统可以节省罚款或重新检测的费用。

操作实用性包括设备的清洁、校准、安装和维护的便捷程度。即使是技术上非常精确的分析仪，如果过于脆弱，或者难以在偏远或恶劣环境下维护，也会变得毫无用处。

对于 CO₂ 或 CH₄ 等含量丰富的物质，红外吸收很强，可以快速读数。

在这些情况下，NDIR 达到最终读数 90% 所需的时间 (T90) 可能很短。

非分散红外光谱仪（NDIR）通常在不同的红外波段测量一种或几种气体。对于二氧化氮（NO₂）的测量，可能需要进行转换或使用额外的传感器。

监管监测倾向于检测多种污染物，因此需要更通用的系统。

这些设备支持多种排放标准：“标准”、“低排放”、“超低排放”。这与不断变化的中国排放标准相符。

总之，在中国的 CEMS 应用中，当监测 SO₂ 和 NO 低于 100 ppm 阈值时，来自中国的 UV-DOAS 提供了更可靠、更准确、更可持续的选择。

随着浓度下降和监管收紧，NDIR 的局限性——基线漂移、交叉敏感性和较低的信噪比——变得更加明显。

因此，工厂工程师和规范制定者不应只关注前期价格。还应考虑以下因素：

1.长期总成本 （维护、校准、备件、停机时间）

2.监管风险 （违规处罚、审计失败、数据缺失）

3.运行稳定性 （在湿度、温度波动、灰尘等环境下的性能）

对于许多目前需要满足超低排放或严格合规标准的工厂而言，投资成熟的基于紫外差分吸收光谱法 (UV-DOAS) 的系统不仅能提高精度，还能降低风险、减少中断，并提供更可靠的排放报告，从而带来价值。 如果您希望获得根据自身需求量身定制的解决方案 ， 请与我们联系 ！

最终，正确的选择取决于您工厂的排放水平、环境条件、监管要求和长期运营目标。