一、行業背景
據統計，2013年當年投運火電廠煙氣脫硫機組容量約3600萬千瓦；截至2013年底，已投運火電廠煙氣脫硫機組容量約7.2億千瓦，占全國現役燃煤機組容量的91%。2013年當年投運火電廠煙氣脫硝機組容量約1.9億千瓦，；截至2013年底，已投運火電廠煙氣脫硝機組容量超過4.2億千瓦，占全國現役火電機組容量的49%。
煤是由不可燃成分和可燃成分組成的，不可燃成分包括煤中的水分和灰分；可燃成分指組成煤中有機質的碳、氫、氧、氮、硫五種元素。煤中的碳、氫元素含量決定了煤發熱量的高低，煤中可燃硫參加燃燒，但釋放出的熱量較少。煤中氮、氧不參加燃燒。煤燃燒產生的煙氣主要由懸浮的少量顆粒物、燃燒產物、未燃燒和部分燃燒的煤粉、氧化劑及惰性氣體等組成。煤燃燒可能釋放出的污染物有一氧化碳（CO）、硫的氧化物（SOX）、氮的氧化物（NOX）、二氧化碳（CO2）、飛灰、金屬及其氧化物、金屬鹽類、醛、酮和稠環碳氫化合物，其中二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）和煙塵是燃煤電廠造成大氣污染的主要污染物。煤煙型污染仍是我國二氧化硫、氮氧化物和粉塵產生的大污染源，電力行業是燃煤主體，脫硫脫硝除塵工程數量逐漸與火電廠機組容量同步。
二、典型的電站鍋爐各種煙氣處理工藝流程圖
環保部2013年03月05日發布第14號《關于執行大氣污染物特別排放限值的公告》，位于“三區十群”內的火力發電機組在“十三五”期間，都必須達到二氧化硫50mg/m3的排放限值，現有電廠都將面臨著脫硫增容改造。
煙氣CEMS由顆粒物監測子系統、氣態污染物監測子系統、煙氣排放參數測量子系統、數據采集、傳輸與處理子系統等組成。通過采樣和非采樣方式，測定煙氣中顆粒物濃度、氣態污染物濃度，同時測量煙氣溫度、煙氣壓力、煙氣流速或流量、煙氣含濕量（或輸入煙氣含濕量）、煙氣氧量（或二氧化碳含量）等參數；計算煙氣中污染物濃度和排放量；顯示和打印各種參數、圖表并通過數據、圖文傳輸系統傳輸至固定污染源監控系統。
如圖所示為較為普遍的鍋爐煙氣處理工藝流程。煙氣在線監測系統（CEMS）之所以稱之為一個系統，是因為它是多種儀器的有機組合，測量參數SO2、NOx、O2、溫度、壓力、流量、粉塵。
從1997年國家頒布《火電廠大氣污染物排放標準》以來，煙氣在線監測系統開始在我國出現。2001年國家頒布的《鍋爐大氣污染物排放標準》，煙氣在線監測系統得以推廣。CEMS系統是脫硝設施很重要的一個輔助系統，CEMS系統是否正常工作關系到脫硝設施的安全、穩定運行。
西門子U23是利用傳統的非分散紅外光測量SO2＼NOX，測量前先將采樣的煙氣進行冷凝預處理再送入氣體室分析，技術特點是紅外光不能在高溫下測量，須將采用煙氣進行預 處理除水、除塵冷凝到常溫下測量，預處理易析出冷凝水，水與SO2生成亞硫酸腐蝕探頭、儀表、氣體室等。采用高溫泵全程伴熱避免紅外光冷凝產生酸性氣，但采用的是非分光技術，光譜寬，濾波片導致通帶帶寬，非線性反應，響應慢，易受背景氣 水份、粉塵干擾。還有一種技術是全程伴熱，直接在高溫下測量，不需要除水，只需除塵，不會產生酸性氣體，紫外分光通過光柵分光和陣列傳感器直接計算出SO2＼NOX。
三、煙氣在線監測系統（CEMS）的功能
1、在排污口（煙囪）監測煙氣中的SO2、NOx、HCl、CO等氣態污染物，監控氣態污染物的排放濃度和排放量，監測粉塵顆粒物濃度的排放量，可監測污染物排放總量。
2、在脫硫、脫硝及除塵等環保裝置煙氣入口處監測，并與企業內部DCS聯網，可根據煙氣情況調整環保裝置的運行狀態，能夠有效降低煙氣處理成本將環保部門的排放要求作為儀器報警的參數，當排放將要超標時，可以輸出報警信號，從而避免超標排放帶來的經濟損失。
3、通過對各種煙氣參數（溫度、壓力、流速、濕度）以及煙氣中氧含量的監測，可以調整鍋爐的燃燒狀態，使其達到工況。
四、CEMS在脫硫脫硝中的應用
典型電廠鍋爐煙氣處理流程是脫硝在前脫硫在后，脫硝后需要檢測如NO、NO2（通稱NOX，氮氧化物）、O2及Np等；而脫硫前需要檢測SO2、SO3；O2、CO2；粉塵等。按照常規的做法就是在脫硝出口（鍋爐空預器后）安裝一套CEMS，除塵器后進脫硫塔前安裝一套CEMS，這樣做的好處是煙氣采樣數據上傳時間短，容易實現脫硝的自動控制，缺點是投資成本高，維護工作量大；而采用只在除塵器后進脫硫塔前設置一套CEMS給脫硫脫硝公用，好處是投資成本低，日后維護量小；缺點是雖然對脫硫自動控制影響不大，但是對脫硝煙氣數據采樣就顯得滯后，尤其對于小型機組采用SNCR工藝脫硝，NOX沒有入口檢測點，只能通過出口NOX濃度來調節還原劑的耗量，當鍋爐負荷波動或者每種改變時自動控制比較難以投入，另外由于煙氣經過煙道和除塵器還存在漏風等問題導致測量數據偏差大。
國家環保政策越來越趨于嚴格，需要檢測治理的煙氣參數也越來越多。各種環保工藝技術不斷更新*，隨著計算機應用技術的發展，CEMS系統集成化自動化程度越來越高，可以預見將來必在環保領域發揮越來越重要的作用。
