火力發電二氧化碳排放連續監測技術要求

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文檔簡介

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廣東省地方標準

DBXX/TXXXX—XXXX

火力發電二氧化碳排放連續監測技術要求

TechnicalrequirementsforcontinousmonitoringofCO2emittedfromthermalpower

（征求意見稿）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發布XXXX-XX-XX實施

??發布

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火力發電二氧化碳排放連續監測技術要求

1范圍

本標準規定了火力發電企業煙氣二氧化碳排放連續監測系統（簡稱CO2-CEMS）中的主要監測項目、

系統組成、系統技術要求、系統安裝要求、檢測方法、質量保證以及附錄。

本標準適用于火力發電企業產生的二氧化碳排放量的連續監測。采用化石燃料（煤、天然氣、石油

等）為能源的工業鍋爐、工業爐窯的二氧化碳排放量連續監測可參照執行。

2規范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T10180工業鍋爐熱工性能試驗規程

GB/T16157固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法

DL/T2376火電廠煙氣二氧化碳排放連續監測技術規范

HJ75固定污染源煙氣（SO2、NOX、顆粒物）排放連續監測技術規范

HJ76固定污染源煙氣（SO2、NOX、顆粒物）排放連續監測系統技術要求及檢測方法

HJ212污染源在線自動監控（監測）系統傳輸標準

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

固定源stationarysource

火電廠通過煙囪向空氣中排放二氧化碳的固定燃燒設備。

[來源：DL/T2376-2021,3.1,有修改]

3.2

二氧化碳排放連續監測carbondioxidecontinousemissionmonitoring

CO2-CEM

對火力發電企業固定源煙氣排放的二氧化碳進行連續地、實時地自動監測。

3.3

二氧化碳排放連續監測系統carbondioxidecontinousemissionmonitoringsystem

CO2-CEMS

連續監測火力發電企業固定源煙氣二氧化碳排放量所需要的全部設備。

3.4

標準狀態下干煙氣dryfluegasinstandardcondition

在溫度為273K，壓力為101.325kPa條件下不含水汽的煙氣。

3.5

有效數據validdata

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符合文本技術指標要求，經驗收合格的CO2-CEMS，在固定源排放煙氣條件下，CO2-CEMS正常運行所

測得的數據。

[來源：DL/T2376-2021,3.4]

3.6

矩心區centroidalarea

煙道或管道斷面的幾何中心區域，區域面積不超過煙道或管道斷面面積的1%。

3.7

參比方法referencemethod

用于與CO2-CEMS測量結果相比較的國家或行業發布的指南和標準方法。

[來源：DL/T2376-2021,3.4]

3.8

定期切換regularswitching

為延長設備運行時數，為設備定期檢修創造良好的檢修時間，為減少CO2-CEMS由于檢測模塊或其他

設備故障導致的非計劃停運而產生監測數據不全的情況，而對設備定期進行輪換運行。

注：進行切換運行時，應按要求嚴格填寫相應設備名稱、切換周期、執行人和監護人。

3.9

系統響應時間systemresponsetime

二氧化碳排放連續監測系統中的參數測量系統自通入標準氣體的時刻起，到分析儀示值達到標準氣

體標稱值90%的時刻止，中間的時間間隔。

注：包括管線傳輸時間和儀表響應時間。管線傳輸時間指CDEMS參數測量系統各模塊在通入標準氣體的時刻起，將

采集的各數據通過與之相連的傳輸連接線傳入到數據采集與控制系統，并在分析儀上顯示出階躍信號的時刻止，

中間的時間間隔；儀表響應時間指從觀察到分析儀示值產生一個階躍增加或階躍減少的時刻起，到其示值達到

標準氣體標稱值90%或10%的時刻止，中間的時間間隔。

[來源：HJ75-2017,3.11,有修改]

3.10

零點漂移zerodrift

在儀器未進行維修、保養或調節的前提下，CO2-CEMS按固定的時間運行后通入零點氣體，儀器的讀

數與零點氣體初始測量值之間的偏差相對于滿量程的百分比。

[來源：DL/T2376-2021,3.11，有修改]

3.11

量程漂移spandrift

在儀器未進行維修、保養或調節的前提下，CO2-CEMS按固定的時間運行后通入量程校準氣體，儀器

的讀數與量程校準氣體初始測量值之間的偏差相對于滿量程的百分比。

[來源：DL/T2376-2021,3.13]

4系統的組成和結構

4.1系統組成

CO2-CEMS由參數測量系統和數據采集與處理系統組成，見示意圖1。

4.1.1參數測量系統

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參數測量系統包括：大氣壓力監測單元；煙氣參數測量單元，包含流速測量模塊、壓力測量模塊、

溫度測量模塊、濕度測量模塊；二氧化碳濃度檢測單元。

4.1.2數據采集與處理系統

數據采集與處理系統包括以下系統類型：

a)數據采集與控制系統：控制采樣與測量的頻率并存儲數據；

b)數據處理系統：計算煙氣中二氧化碳排放濃度和累計排放量；

c)遠程通訊系統：將數據和圖文傳輸至數據監控中心。

4.2系統結構

CO2-CEMS系統結構主要包括樣品采集和傳輸裝置、預處理設備、分析儀器、數據采集和傳輸設備以

及其它輔助設備等。依據CO2-CEMS測量方式和原理的不同，CO2-CEMS由上述全部或部分結構組成。

4.2.1樣品采集和傳輸裝置

樣品采集和傳輸裝置主要包括采樣探頭、樣品傳輸管線、流量控制設備和采樣泵等；采樣裝置的材

料和安裝應不影響儀器測量。一般采用抽取測量方式的CO2-CEMS均具備樣品采集和傳輸裝置，其具體技

術要求見5.3.1。

4.2.2預處理設備

預處理設備主要包括樣品過濾設備和除濕冷凝設備等；預處理設備的材料和安裝應不影響儀器測量。

部分采用抽取測量方式的CO2-CEMS具備預處理設備，其具體技術要求見5.3.2。

4.2.3分析儀器

分析儀器用于對采集的二氧化碳煙氣樣品進行測量分析。

4.2.4數據采集和傳輸設備

數據采集和傳輸設備用于采集、處理和存儲監測數據，并能按中心計算機指令傳輸監測數據和設備

工作狀態信息；數據采集和傳輸設備的具體技術要求見5.3.5。

4.2.5輔助設備

采用抽取測量方式的CO2-CEMS，其輔助設備主要包括尾氣排放裝置、反吹凈化及其控制裝置、稀釋

零空氣預處理裝置以及冷凝液排放裝置等；采用直接測量方式的CO2-CEMS，其輔助設備主要包括氣幕保

護裝置和標氣流動等效校準裝置等。各種輔助設備的具體技術要求見5.3.3。

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圖1二氧化碳排放連續監測系統組成示意圖

5系統技術要求

5.1外觀要求

5.1.1CO2-CEMS應具有產品銘牌，銘牌上應標有儀器名稱、型號、生產單位、出廠編號、制造日期等

信息。

5.1.2CO2-CEMS儀器表面應完好無損，無明顯缺陷，各零、部件連接可靠，各操作鍵、按鈕使用靈活，

定位準確。

5.1.3CO2-CEMS主機面板顯示清晰，涂色牢固，字符、標識易于識別，不應有影響讀數的缺陷。

5.1.4CO2-CEMS外殼或外罩應耐腐蝕、密封性能良好、防塵、防雨。

5.2工作條件要求

CO2-CEMS在以下條件中應能正常工作：

a)室內環境溫度：（15～35）℃；室外環境溫度（-20～50）℃；

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b)相對濕度：≤85%；

c)大氣壓：（80～106）kPa；

d)供電電壓：AC（220±22）V，（50±1）Hz。

注：低溫低壓等特殊環境條件下，儀器設備的配置應滿足當地環境條件的使用要求。

5.3功能要求

5.3.1樣品采集和傳輸裝置要求

5.3.1.1樣品采集裝置應具備加熱、保溫和反吹凈化功能。其加熱溫度一般在120℃以上，且應高于

煙氣露點溫度10℃以上，其實際溫度值應能夠在機柜或系統軟件中顯示查詢。

5.3.1.2樣品采集裝置的材質應選用耐高溫、防腐蝕和不吸附、不與氣態污染物發生反應的材料，應

不影響二氧化碳的正常測量。

5.3.1.3二氧化碳樣品采集裝置應具備顆粒物過濾功能。其采樣設備的前端或后端應具備便于更換或

清洗的顆粒物過濾器，過濾器濾料的材質應不吸附和不與二氧化碳發生反應，過濾器應至少能過濾（5～

10）μm粒徑以上的顆粒物。

5.3.1.4樣品傳輸管線應長度適中。當使用伴熱管線時應具備穩定、均勻加熱和保溫的功能；其設置

加熱溫度一般在120℃以上，且應高于煙氣露點溫度10℃以上，其實際溫度值應能夠在機柜或系統軟

件中顯示查詢。

5.3.1.5樣品傳輸管線內包覆的氣體傳輸管應至少為兩根，一根用于樣品氣體的采集傳輸，另一根用

于標準氣體的全系統校準；CO2-CEMS樣品采集和傳輸裝置應具備完成CO2-CEMS全系統校準的功能要求。

樣品傳輸管線應使用不吸附和不與二氧化碳發生反應的材料。

5.3.1.6采樣泵應具備克服煙道負壓的足夠抽氣能力，并且保障采樣流量準確可靠、相對穩定。

5.3.2預處理設備要求

5.3.2.1CO2-CEMS預處理設備及其部件應方便清理和更換。

5.3.2.2CO2-CEMS除濕設備的設置溫度應保持在4℃左右（設備出口煙氣露點溫度應≤4℃），正常波

動在±2℃以內，其實際溫度數值應能夠在機柜或系統軟件中顯示查詢。

5.3.2.3預處理設備的材質應使用不吸附和不與二氧化碳發生反應的材料。

5.3.2.4除濕設備除濕過程產生的冷凝液應采用自動方式通過冷凝液收集和排放裝置及時、順暢排出。

5.3.2.5為防止顆粒物污染二氧化碳分析儀，在氣體樣品進入分析儀之前可設置精細過濾器；過濾器

濾料應使用不吸附和不與二氧化碳發生反應的疏水材料，過濾器應至少能過濾（0.5～2）μm粒徑以上

的顆粒物。

5.3.3輔助設備要求

5.3.3.1CO2-CEMS排氣管路應規范敷設，不應隨意放置，防止排放尾氣污染周圍環境。

5.3.3.2當室外環境溫度低于0℃時，CO2-CEMS尾氣排放管應配套加熱或伴熱裝置，確保排放尾氣中

的水分不冷凝或結冰，造成尾氣排放管堵塞和排氣不暢。

5.3.3.3CO2-CEMS應配備定期反吹裝置，用以定期對樣品采集裝置進行反吹，避免出現由于顆粒物等

累積造成的堵塞狀況。

5.3.3.4具備除濕冷凝設備的CO2-CEMS，其除濕過程產生的冷凝液應通過冷凝液排放裝置及時、順

暢排出。

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5.3.3.5CO2-CEMS機柜內部氣體管路以及電路、數據傳輸線路等應規范敷設，同類管路應盡可能集中

匯總設置；不同類型的管路或不同作用、方向的管路應采用明確標識加以區分；各種走線應安全合理，

便于查找維護維修。

5.3.3.6CO2-CEMS機柜內應具備良好的散熱裝置，確保機柜內的溫度符合儀器正常工作溫度；應配備

照明設備，便于日常維護和檢查。

5.3.4校準功能要求

5.3.4.1CEMS應能用手動和（或）自動方式進行零點和量程校準。

5.3.4.2采用抽取測量方式的CO2-CEMS，應具備固定的和便于操作的標準氣體全系統校準功能；即能

夠完成從樣品采集和傳輸裝置、預處理設備和分析儀器的全系統校準。

5.3.4.3采用直接測量方式的CO2-CEMS，應具備穩定可靠和便于操作的標準氣體流動等效校準功能；

即能夠通過內置或外置的校準池，完成對系統的等效校準。

5.3.5數據采集和傳輸設備要求

5.3.5.1應顯示和記錄超出其零點以下和量程以上至少10%的數據值。當測量結果超過零點以下和量

程以上10%時，數據記錄存儲其最小或最大值。

5.3.5.2應具備顯示、設置系統時間和時間標簽功能,數據為設置時段的平均值。數據處理系統應能顯

示儀器現場工作狀態。

5.3.5.3能夠顯示實時數據，具備查詢歷史數據的功能,并能以報表或報告形式輸出，相關日報表、月

報表和年報表的格式要求，具體要求見附錄B。

5.3.5.4具有數據通訊功能，周期地采集各個現場數據采集器發來的各種信息，進行處理、存儲、顯

示相應數據。提供網絡接入功能，向數據監控中心定時傳輸數據和圖表，并隨時接受數據查詢。傳輸協

議應采用標準化傳輸協議，滿足HJ212規定的傳輸協議要求。

5.3.5.5具有中文數據采集、記錄、處理和控制軟件。

5.3.5.6儀器掉電后，能自動保存數據；恢復供電后系統可自動啟動。

5.3.5.7數據傳輸系統應具備數據加密功能。

5.4性能要求

5.4.1CO2-CEMS

5.4.1.1測量范圍：燃煤固定源CO2-CEMS的二氧化碳體積濃度測量上限應在20Vol%～25Vol%范圍內，

燃氣固定源CO2-CEMS的二氧化碳體積濃度測量上限應在6Vol%～14Vol%范圍內。

5.4.1.2二氧化碳分析儀基于原理：紅外吸收法、可調諧光譜法（TLS)。

5.4.1.3示值誤差：與標準氣體標稱值的相對誤差不超過±5%且絕對誤差不超過±0.5Vol%（CO2體積百

分比）。

5.4.1.4系統響應時間：≤200s。

5.4.1.524h零點漂移和量程漂移：不超過滿量程的±2.5%。

5.4.1.6數據采集頻次：秒級5s。

5.4.1.7準確度：當參比方法測量煙氣中二氧化碳濃度的平均值時，CO2-CEMS與參比方法測量結果相

對準確度≤5%。

5.4.2煙氣參數

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煙氣參數（溫度、濕度、流量）CMS性能指標應符合HJ76相關要求，特別的對煙氣參數中煙氣流

量做出以下具體要求：

a)測量范圍：測量上限≥30m/s；

b)速度場系數精密度或相關系數：速度場系數精密度≤5%，當速度場系數精密度不滿足要求，參

比方法與流速CMS有效數據對數≥9時，相關系數≥0.9；

c)準確度：對于現有固定源，當用參比方法測量煙氣流速的平均值時，根據固定源類別，流速CMS

與參比方法測量結果平均值的相對誤差應滿足表1要求。對于新建固定源，當用參比方法測

量煙氣流速的平均值時，流速CMS與參比方法測量結果平均值的相對誤差應不超過±6%。

表1測量準確度要求

固定源類別近三年年均CO2排放量（不含生物質）準確度要求

流速＞10m/s時，相對誤差不超過±10%

A類年均CO2排放量≤250000t

流速≤10m/s時，相對誤差不超過±12%

B類250000t＜年均CO2排放量≤2000000t相對誤差不超過±8%

C類2000000t＜年均CO2排放量相對誤差不超過±6%

6系統安裝技術要求

CO2-CEMS應按照HJ75規定安裝位置，安裝在能準確可靠地連續監測煙氣中二氧化碳排放狀況的位

置上。具體安裝要求如下：

a)安裝位置位于固定源治理設備的下游和比對監測斷面上游；

b)不受環境光線和電磁輻射的影響；

c)煙道振動幅度盡可能小；

d)安裝位置應盡盡量避開煙氣中水滴和水霧的干擾，如不能避開，應選用能夠使用的檢測探頭

和及儀器；

e)安裝位置不漏風。

f)應優先選擇在垂直管段和煙道負壓；

g)測定位置盡可能選擇在氣流穩定的斷面，避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位。具體測定位

置要求可按照GB/T16157規定的測定位置要求；

h)測量點應位于或接近煙道斷面的矩心區；

i)在每個煙道上或總排氣管上安裝監測性能相同的二氧化碳排放連續監測設備；

j)安裝位置和現場配套環境條件應符合HJ75的相關要求。原則上要求一個固定二氧化碳排放

源安裝一套二氧化碳排放連續監測系統；

k)若一個固定二氧化碳排放源先通過多個煙道或管道后進入該固定污染源的總排氣管時，應盡

可能將二氧化碳排放連續監測系統安裝在總排氣管上，但要便于用參比方法校準煙氣流速連

續監測系統；不應只在其中一個煙道或管道上安裝二氧化碳排放連續監測設備，并將測定值

作為該固定源的排放監測結果；但允許在每個煙道或管道上安裝相同的監測設備。

7檢測方法

7.1總體要求

7.1.1實驗室檢測通過后才允許進行二氧化碳排放現場檢測。

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7.1.2CO2-CEMS現場安裝和調試技術要求應符合HJ75的相關內容。

7.1.3CO2-CEMS現場參比方法采樣位置、采樣孔數量以及采樣點設置等應符合GB/T16157的相關要

求。

7.1.4現場檢測包括初檢，90天運行和復檢。CO2-CEMS調試完成后正常運行168h可進行初檢；CO2-CEMS

初檢合格后，進入90天現場運行期；90天運行符合要求后，進行復檢。

7.1.5初檢和復檢期間除進行系統零點和量程校準外，不允許對系統進行計劃外的維護、檢修和調節。

7.1.6初檢和復檢期間如果因現場污染源排放故障或供電問題造成測試中斷，在故障排除或供電恢復

正常后，繼續進行檢測，已經完成的測試指標和數據有效。如果因CO2-CEMS故障造成測試中斷，則檢

測結束。

7.1.7可設定任一時間對CO2-CEMS進行零點和量程的自動校驗和校準；初檢和復檢期間，自動校驗校

準時間間隔應設置為≥24h。

7.1.890天現場運行期間，應按照質量保證計劃進行必要的校準、維護和檢修，CO2-CEMS應按規定遠

程傳輸現場監測數據。90天遠程有效數據傳輸率達到90%以上則現場運行檢測通過，否則延長運行期直

到達到為止。如果因現場供電問題或CO2-CEMS故障造成CO2-CEMS數據缺失或傳輸中斷，則該段時間內

數據無效。

7.1.9各技術指標檢測數據均采用CO2-CEMS數據采集與處理單元存儲記錄的最終結果。

7.2標準物質要求

7.2.1零氣（零點氣體）：零氣中二氧化碳不超過400μmol/mol，含有其它氣體的濃度不得干擾儀器

的讀數,平衡氣為高純氮氣（≥99.999%）或不干擾測定的潔凈空氣。

7.2.2標準氣體：由國家計量主管部門批準的國家一、二級標準氣體，其不確定度不超過±2.0%。量

程校準氣體指濃度在（80%～100%）滿量程范圍內的標準氣體。較低濃度的標準氣體如不能滿足不確定

度要求，可以使用滿足要求的高濃度標準氣體采用等比例稀釋的方式獲得，等比例稀釋裝置的精密度應

在1.0%以內。

7.2.3二氧化碳零點和量程校準部件：能夠手動或自動完成CO2-CEMS零點和（50%～100%）滿量程校

準和檢驗的裝置、元件或設備。

7.3CO2-CEMS濃度技術指標檢測

7.3.1示值誤差

待測CO2-CEMS運行穩定后，分別進行零點校準和滿量程校準。依次通入低濃度（20%～30%）滿量程

值、中濃度（50%～60%）滿量程值和高濃度（80%～100%）滿量程值的標準氣體；讀數穩定后分別記錄

各濃度標準氣體的顯示值；再通入零點氣體，重復測試3次。按公式1和公式2計算待測CO2-CEMS標準氣

體示值誤差；的最大值應符合5.4.1的要求。

.（1）

??????

???=???????………….（2）

???????

式中：?=???…………

--------標準氣體的示值絕對誤差，%（v/v）；

--------待測CEMS測量第i種濃度標準氣體的示值誤差，%；

???

--------第i種濃度標準氣體濃度標稱值，%（v/v）；

???

-------待測CEMS測量第i種濃度標準氣體3次測量平均值，%（v/v）；

???

i---------測量標準氣體序號（i=1～3）。

???

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7.3.2系統響應時間

待測CO2-CEMS運行穩定后，按照系統設定采樣流量通入零點氣體，待讀數穩定后按照相同流量通入

量程校準氣體，同時用秒表開始計時；觀察分析儀示值，至讀數開始躍變止，記錄并計算樣氣管路傳輸

時間T1；繼續觀察并記錄待測分析儀器顯示值上升至標準氣體濃度標稱值90%時的儀表響應時間T2；系統

響應時間為T1和T2之和。重復測試3次，平均值應符合5.4.1的要求。

7.3.324h零點漂移

待測CO2-CEMS運行穩定后，通入零點氣體，校準儀器至零點，記錄分析儀器零點穩定讀數為Z0i；通

氣結束后，待測CO2-CEMS連續運行24h（期間不允許任何校準和維護）后通入零點氣體，待讀數穩定后

記錄零點讀數Zi。按調零鍵，然后可對待測CO2-CEMS進行零點校準（如果不校準可將本次零點測量值作為

CO2-CEMS運行24h后零點漂移測試的初始值）。連續檢測3天。

按照公式3和公式4計算零點漂移Z，24h零點漂移值Z均應符合5.4.1的要求。

d?0d

....（3）

???=????0?……………….…….…………..（4）

?????

??=?×100%………

式中：——第i次零點讀數初始值；

?0—?—第i次零點讀數值；

??——零點漂移；

??——第i次零點測試值的絕對誤差；

???——零點測試絕對誤差最大值；

??—?—??儀器滿量程值。

7.3.424h?量程漂移

待測CO2-CEMS運行穩定后，通入高濃度（80%-100%）的滿量程值氣體，校準儀器至該標準氣體的濃

度值，記錄分析儀器零點穩定讀數為S0i；通氣結束后，待測CO2-CEMS連續運行24h（期間不允許任何校

準和維護）后再通入同一標準氣體，待讀數穩定后記錄零點讀數Si按校準鍵，然后可對待測CO2-CEMS進

行校準（如果不校準可將本次量程測量值作為CO2-CEMS運行24h后量程漂移測試的初始值）。連續檢

測3天，

按照公式5和公式6計算量程漂移Sd，24h量程漂移值均應符合5.4.1的要求。

??...（5）

???=????0?………….…….….………………（6）

?????

式中：??=?×100%…………

——第i次量程讀數初始值；

?0—?—第i次量程讀數值；

??——量程漂移；

??——第i次量程測試值的絕對誤差；

???——量程測試絕對誤差最大值。

?????

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7.3.5準確度

當24h零點漂移、量程漂移和示值誤差檢測通過并且生產設施達到最大生產能力50%以上時，可進行

準確度檢測。

a)待測CO2-CEMS運行穩定后，分別進行零點校準和滿量程校準。

b)待測CO2-CEMS與參比測試方法同步對二氧化碳進行測量，由數據采集器每分鐘記錄1個累積

測量值，連續記錄至參比方法測試結束。

c)取同一時間區間內（一般為5min～15min）參比方法與CEMS測量結果平均值組成一個數據對，

確保參比方法與CEMS測量數據在同一條件下（煙氣溫度、壓力、濕度和含氧量等，一般取

標態干基濃度）。

d)每天獲取至少9組以上有效數據對，用于準確度計算，但應報告所有的數據對，包含舍去的

數據對，連續進行3天。

e)按公式（7）～（12）計算全部數據對CEMS與參比方法測量數據的相對準確度，應符合5.4.1

的要求。

（7）

?+??

式中：??=??×100%……………………

——相對準確度；

——全部數據對中參比方法測量結果的平均值，計算公式見公式（8）；

——CO2-CEMS與參比方法測量各數據對之差的平均值，計算公式見公式（9）；

cc——置信系數，計算公式見公式（11）。

（8）

式中：??=?