烟气 CEMS 系统激光法与红外法测量差异有哪些？

烟气 CEMS 系统中激光法（主流为 TDLAS 可调谐激光吸收光谱法）和红外法（非分散红外 NDIR 为主）是烟气组分（O₂、CO、SO₂等）检测的核心技术，二者在检测原理、核心性能、适配场景、运维成本等方面差异显著，且各有适配性，核心差异集中在抗干扰能力、响应速度、工况适应性三大核心维度，以下是系统化对比，同时补充实际应用中的选型关键：

一、核心检测原理差异

激光法（TDLAS）

基于特定波长激光的选择性吸收，激光光源仅发射目标气体专属吸收波长的激光（如测 O₂用 760nm 附近激光），激光束穿过烟气后，通过检测激光光强的衰减量，结合朗伯 - 比尔定律计算目标气体浓度；主流为原位式 / 抽取式激光，原位式可直接在烟道内检测，无需复杂前处理。

红外法（NDIR）

基于气体分子的红外特征吸收，红外光源发射广谱红外光，通过滤光片筛选出目标气体的特征红外波长，当红外光穿过样气室时，目标气体吸收对应波长红外光，通过检测光强衰减计算浓度；必须为抽取式检测，烟气需经除尘、除湿、除水等复杂前处理后，进入实验室级的样气室检测。

二、核心性能与工况适配差异（CEMS 核心关注维度）

这是二者最核心的差异，直接决定现场检测精度和稳定性，也是 CEMS 选型的关键，以下为对比表：

表格

对比维度激光法（TDLAS）红外法（NDIR）

抗干扰能力较强，几乎无交叉干扰；激光波长专属，仅目标气体吸收，烟气中粉尘、水汽、CO₂、NOₓ等杂质无吸收，不影响检测较弱，易受交叉干扰；部分气体（如 CO₂对 CO、SO₂对 NO₂）有红外吸收重叠，水汽 / 粉尘会散射红外光，需额外加干扰滤光片 / 补偿模块

响应速度极快，毫秒级响应；原位检测无样气传输延迟，抽取式也仅数秒，适合实时调节燃烧工况较慢，秒级至数十秒级；抽取式需样气传输 + 前处理，存在明显延迟，实时性差

水汽 / 粉尘耐受耐受度高；原位式可直接应对高粉尘、高湿、高露点烟气，少量水汽 / 粉尘对激光束影响极小，无需深度前处理耐受度极低；水汽会吸收红外光、粉尘会散射红外光，样气需经深度除湿（至露点以下）、高效除尘，否则直接漂移 / 失准

检测精度 / 线性高精度，低浓度下表现优异（如 O₂检测精度 ±0.1%），线性范围宽，高低浓度均能稳定检测中精度，高浓度下表现尚可，低浓度下易漂移（如低浓度 CO 检测误差大），线性范围较窄

零点 / 量程漂移漂移极小，免校准 / 长周期校准（原位式可 6-12 个月校准一次）；激光光源稳定性高，无样气室污染问题漂移明显，短周期校准（一般 1-3 个月需校准，恶劣工况下每周需零点校准）；样气室易被残留杂质污染，导致光强衰减，漂移加剧

工况温度 / 压力耐高温（原位式可耐受 200-800℃烟道温度）、抗压力波动，适配烟道直接检测仅能在常温常压下检测（样气室一般 25℃左右），烟气需降温、稳压后进入，对前处理要求严苛

三、系统结构与运维差异

CEMS 的运维成本和现场工作量是企业核心关注的点，二者在系统复杂度、运维难度上差距显著：

激光法（TDLAS）

系统结构：原位式无抽取前处理系统，仅由激光发射端、接收端、控制器组成，结构极简；抽取式激光也仅需简易除尘，无需深度除湿；

运维工作：几乎无易损件，仅需定期擦拭激光发射 / 接收端的窗口镜片（粉尘附着），校准周期长，运维工作量极低；

耗材成本：无耗材（无需干燥剂、滤膜频繁更换），长期使用成本低。

红外法（NDIR）

系统结构：必须搭配全套抽取前处理系统（采样探头、伴热管线、除尘过滤器、除湿器、冷凝器、气泵等），系统复杂，多环节联动；

运维工作：高频次更换耗材（除湿用的干燥剂、除尘滤膜、冷凝水排水器），定期清洗样气室（防止污染），频繁校准零点 / 量程，恶劣工况下易出故障（如管线堵塞、除湿失效），运维工作量大；

耗材成本：干燥剂、滤膜、泵体易损件等需持续更换，长期耗材和维护成本高。

四、适配场景与检测组分差异

二者在 CEMS 的检测对象、行业工况上有明确的适配边界，仅看现场工况：

激光法（TDLAS）

核心适配场景

高粉尘、高湿、高露点、高温的恶劣烟气工况，如：火电锅炉、钢铁高炉 / 转炉、水泥窑炉、垃圾焚烧炉、冶金窑炉等；

主流检测组分

O₂（最核心）、CO、NH₃（脱硝逃逸）、H₂S 等，特别适合低浓度 NH₃脱硝逃逸检测（红外法无法精准检测）；

系统形式

原位式为主（烟道直接检测），少量抽取式适配中低工况烟气。

红外法（NDIR）

核心适配场景

低粉尘、低湿、工况稳定的温和烟气工况，如：化工工艺尾气、燃气锅炉（低粉尘）、污水处理厂沼气燃烧烟气等；

主流检测组分

CO、CO₂、SO₂、NOₓ等常规气态污染物，测 O₂精度低，一般不单独用红外法测 O₂（多搭配电化学法测 O₂）；

系统形式

仅抽取式，依赖全套前处理系统，适合对检测精度要求中等、工况温和的场景。

五、成本差异（采购 + 使用）

采购成本：激光法（尤其是原位式 TDLAS）初期采购成本更高（核心激光光源、光学组件为高精度器件）；红外法系统采购成本低，核心器件技术成熟、国产化率高；

全生命周期成本：激光法远低于红外法，无高频耗材，运维工作量小，人工成本低；红外法因前处理系统易故障、耗材频繁更换、校准频繁，长期使用成本（耗材 + 人工 + 维修）会大幅超过激光法。

六、实际应用中的核心选型结论

若为火电、钢铁、水泥、垃圾焚烧等高粉尘、高湿、高温的核心工业窑炉烟气 CEMS，优先选激光法（TDLAS），尤其是原位式，能保证检测精度、稳定性，大幅降低运维成本，符合环保在线监测的实时性、准确性、连续性要求；

若为化工、燃气锅炉等工况温和、低粉尘低湿的烟气 CEMS，且对检测实时性要求不高，可选用红外法，初期采购成本低，能满足常规监测需求；

特殊检测需求：如脱硝逃逸 NH₃检测，只能选激光法（红外法无精准检测能力）；测常规 CO₂、SO₂且工况温和，红外法性价比更高；

复合方案：部分企业会采用「激光法测 O₂+NH₃ + 红外法测 CO₂+SO₂+NOₓ」的复合 CEMS 系统，兼顾检测精度和成本，适配多组分同时检测的需求。

补充：二者共同的注意点

激光法的激光窗口镜片需定期擦拭，防止粉尘长期附着导致光强衰减；

红外法的伴热管线需保证温度（防止水汽冷凝），前处理系统的除湿 / 除尘模块需及时维护，否则直接影响检测精度；

二者均需符合环保 CEMS 的HJ 标准（如 HJ/T 76、HJ 75 等），确保数据可上传、可溯源。