3. 监测方法选型与适用性分析
钢铁烧结机烟气是工业烟气中工况最复杂的对象之一：主抽风机出口烟气温度通常在120～160℃，经脱硫脱硝后湿度可升至10%～15%，并含有SO₂、NOx、颗粒物、二噁英、重金属及少量HCl、HF等酸性组分，露点腐蚀与结露堵塞风险突出。监测方法选型不是简单地在“手工监测”和“CEMS”之间二选一，而是要根据污染物种类、浓度水平、工况波动特征和验收目的，判断哪种方法能给出具有代表性、可比对、可追溯的数据。
一、两类方法的技术定位差异
手工监测的本质是“抽样—实验室分析”，其数据是时间断面上的瞬时值或短时均值，准确度高、干扰可控，但频次低、代表性依赖采样时机。CEMS的本质是“原位或抽取—连续分析”，其数据是时间序列，能反映波动与超标时段，但受采样预处理、伴热、除湿和校准环节影响大。选型时应先明确：验收比对需要的是“准确基准值”，还是“连续趋势与达标率”。前者以手工监测为基准，后者以CEMS为主体。
以烧结机为例，颗粒物手工监测常用重量法，需在烟道合适截面等速采样，采样嘴方向与气流方向一致，采样体积按标况折算；CEMS颗粒物多用光散射或β射线法，前者对粒径和湿度敏感，后者需伴热抽取。SO₂手工监测常用溶液吸收—分光光度法或碘量法，CEMS多用紫外差分或非分散红外。NOx手工监测用化学发光法或盐酸萘乙二胺分光光度法，CEMS用紫外或红外法。方法不同，量程、检出限、干扰因子和响应时间都不同，选型必须逐项对照。
二、按工况参数做适用性判断
温度是第一道门槛。烧结烟气经脱硫后若未设GGH，排烟温度可能低至50～80℃，此时抽取式CEMS的采样探头、伴热管和过滤器必须全程维持在120℃以上，否则水汽与铵盐结露，造成SO₂、NOx负偏差和管路堵塞。若烟气温度长期高于180℃，则需考虑探头材质与冷却方式，避免传感器超温漂移。湿度方面，当含湿量超过15%时，非加热型光散射颗粒物仪易受水雾干扰，应优先选择伴热抽取加除湿预处理，或采用原位式但带吹扫的结构。
腐蚀性方面，烧结烟气中SO₃、HCl和氟化物会腐蚀采样管路和抽气泵。选型时应确认与烟气接触部件的材质，如PTFE、哈氏合金或316L，并设置两级过滤与反吹。对于高腐蚀工况，手工监测的采样枪和吸收瓶同样需要耐酸材质，且采样后应及时清洗，避免残留结晶影响下一批次。
三、选型任务示例：某烧结机烟气监测方案
假设某360m²烧结机烟气经活性炭脱硫脱硝后排放，烟囱出口温度约75℃，含湿量约12%，颗粒物设计排放浓度≤10mg/m³，SO₂≤35mg/m³，NOx≤50mg/m³。验收阶段需要完成CEMS与手工监测的比对。此时可形成如下判断：颗粒物浓度低，手工重量法需保证采样体积足够、滤膜恒重规范；CEMS宜选伴热抽取式β射线法或原位光散射加吹扫，量程设为0～50mg/m³以提高低浓度分辨力。SO₂和NOx在低浓度下，CEMS应选紫外差分法，量程0～100mg/m³，并配置全程标气校准。手工比对时，采样点应与CEMS探头尽量靠近同一截面，采样时间覆盖CEMS的一个完整测量周期。
比对判据可参考：手工监测与CEMS同步测量结果，按相对误差或绝对误差判断，低浓度时以绝对误差为主。示例中若手工颗粒物均值为8.2mg/m³，CEMS均值为9.0mg/m³，绝对误差0.8mg/m³，在方法规定的允许范围内即可判为可比。需要强调，上述数值为教学示例，实际验收应以现行标准规定的比对方法和判据为准。
四、选型中容易忽略的细节
第一，采样截面代表性。手工监测要求采样点位于气流稳定、无涡流的直管段，通常距弯头、变径下游不小于4倍直径、上游不小于2倍直径；CEMS探头也应避开这些区域。若两者不在同一截面，比对结果会因浓度分布不均而失真。第二，时间同步。手工采样开始与结束时刻应记录，CEMS数据取同一时间窗的均值，不能拿手工瞬时值对CEMS小时均值。第三，量程匹配。低浓度排放场景下，CEMS量程过大导致分辨力不足，量程过小又易超上限，应结合设计值和波动范围设定，并保留超量程报警。
第四，校准与维护能力。CEMS的可靠性很大程度取决于日常维护：伴热管温度是否达标、过滤器是否堵塞、标气是否在有效期、零点和量程漂移是否受控。选型时应评估运维资源，若现场缺乏专业维护力量，应优先选择结构简单、自诊断功能完善、耗材更换方便的设备，而不是一味追求功能复杂。第五，方法标准的一致性。手工监测所依据的方法标准与CEMS的校准方法应相互衔接，比对时两者的采样体积、标况折算、干基/湿基基准必须统一，否则误差判据失去意义。
五、形成可执行的选型结论
综合以上分析，该烧结机烟气监测的合理方案是：以CEMS作为连续监管主体，颗粒物选伴热抽取式β射线法，SO₂和NOx选紫外差分法，全程伴热不低于120℃，管路采用PTFE或耐酸材质，量程按设计值的1.5～2倍设定；以手工监测作为验收比对和异常复核的基准，采样点与CEMS探头布置在同一稳定截面，比对时同步记录时间窗，按现行标准判据计算误差。方案落地后，还应把伴热温度、过滤器压差、标气校准周期和比对频次纳入日常记录，使选型结论不仅停留在纸面，而是转化为可检查、可追溯的运行要求。