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烟气在线监测仪

浏览: 发表时间:2020-04-06 01:31:25


全套设备包括测试分析仪、净化空气吹扫系统等几部分。由测试仪完成SO2 、NOx、烟尘浓度测量,经过RS232口传至现场工控机,完成数据采集、处理、存储。净化空气吹扫系统向测试仪镜片不断的吹扫,以保持测试仪镜片的清洁。

在整套设备中,分析仪是核心,所有原始数据的获得全由它完成。分析仪主要包括光学系统、机械结构、电子学测量和控制系统等部分。

系统流程图

光学系统

光学系统是完成烟气光谱采样的关键。光学系统主要由发射和接收两大部分组成,包括光源、透镜、角反射器、狭缝和多道光谱仪等。光源发出的光经过透镜直接进入烟道中,通过烟气吸收后经角反射器返回,由狭逢进入光谱仪,由光栅分光,在光栅色散焦平面由二极管阵列探测器(PDA)接收。

机械结构

机械结构部分包括插入式气体采样管、二极管阵列探测器的线性检测及本底测量装置的机械驱动。考虑到烟道中温度很高,而且有SO2等腐蚀性很强的污染气体,所以气体通道包括测量槽及有关配件均采用不锈钢、透紫外光的石英玻璃材料制作,如图3所示。气体通道上的光学元件和密封性能好

工作过程

利用气态污染物对特定波段的光具有吸收特性,选择波段在200nm~320nm的紫外光作光源,在此波段内水分子和其它气体几乎没有吸收。入射光被污染物吸收后,经光栅分光,由高灵敏二级管阵列探测器测量吸收光谱,并由此经计算机利用反演算法得到污染物的种类和含量。

氘灯发出的宽带光谱经石英聚光透镜后通过光分束器,再由反射镜反射到准直透镜,通过前窗镜照射到探头后端的角反射镜上,探头窗镜上装有透光波段200nm~250nm的紫外滤光片。角反射镜反射光按原光路返回到光分束器上,然后经过准直透镜照射到光谱仪的入射狭缝上,通过光栅色散形成光谱。

高灵敏度线阵CCD探测器将光信号转变为电信号,CCD探测器输出的信号经前置放大器放大后送入高速信号采集A/D和CPU处理单元;控制处理单元的功能是将该信号数字化并存入存储器,然后由系统总控制单元采用适当地算法对其进行处理得到SO2 、NOx浓度、烟气温度等信息。在数据分析和处理中采用硬件和软件平均滤波技术,构成了差分吸收光谱测量系统,从而使光源强度随着时间的慢变化不影响测量精度。由于计算是通过吸收峰来进行的,是由谱线的峰值和谷值来反演出来的,而粉尘只是对整条谱线起着衰减的效果。当然若粉尘密度太大,以至于发出的光回不来了,或衰减至一个极低的水平,那么吸收谱线不能分辨,此时这种方法就不适用了。水汽没有影响.

烟尘的测量

根据Beer定理,采用不透明度测试原理,即单色平行光束进入充满气体和颗粒物的烟气时,其光强因烟气中颗粒物对光的吸收和散射作用而减弱。

烟气在线监测仪的技术特点

▲ 一台设备可同时测量多种烟气成份(SO2、NOX、烟尘);

▲ 光栅光谱仪分光,二极管阵列PDA为光谱采样器,省去了用光电倍增管的光谱扫描机构,使系统更稳定、测量更精确;

▲ 光谱采样在烟道中,省去了复杂的抽气、伴热和定标等过程,实现了真正意义上的实时连续监测;

▲ 气体浓度计算中应用光学差分吸收技术,可消除烟尘及光源幅度慢变化对测量结果的影响;

▲ 仪器中空气吹扫装置保证烟道内光学元件不被烟气污染,延长了维护周期,提高了测量精度。

▲ 特有的技术和设计,保证了系统几乎没有零点漂移。



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