CN105004688A - 一种火电站废气监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种火电站废气监控系统，用于对火电站的废气进行监控，所述火电站废气监控系统包括：废气接收口(1)、废气传送通道(2)、抽气机(3)、废气存储盒(4)、取样机(5)、废气分析仪(6)、检测室(9)和报警器，所述废气接收口(1)与所述火电站的废气排放通道相连通，用于从所述废气排放通道接收其所排放的废气，所述废气传送通道(2)与所述废气接收口(1)和所述废气存储盒(4)相连，用于将从所述废气接收口(1)接收到的废气输送至所述废气存储盒(4)，所述抽气机(3)安装在所述废气传送通道(2)中间，所述取样机(5)与所述废气存储盒(4)相连。

Description

一种火电站废气监控系统

技术领域

本发明涉及火电站废气监控系统，属于污染物监测技术领域。

背景技术

近期，环境问题凸显。总结开来，归为两点，一是能源短缺，二是排放控制不良。让国民建立环境保护意识固然重要，但是，废气排放问题、能源短缺问题从根本来说是发展经济带来的。工厂产生的污染是环境污染的最重要的组成部分。

我们现代使用最广泛的能源是电能，而我国的电能主要由火力发电提供，火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。

据资料显示，我国火力发电主要以燃煤为主，占80％左右。燃煤电厂的废气主要来源于锅炉燃烧产生的烟气、气力输灰系统中间灰库排气和煤场产生的含尘废气，以及煤场、原煤破碎及煤输送所产生的煤尘。其中，锅炉燃烧产生的烟气量和其所含的污染物排放量远远大于其他废气，这是污染治理的重点。锅炉燃烧产生的烟气中的污染物有飞灰、SO2、NOx、CO、CO2、少量的氟化物和氯化物。它们所占的比率取决于煤炭中的矿物质组成，主要污染物是飞灰、煤尘、SO2和NOx。锅炉燃烧产生的烟气排放量大，排气温度高。由此带来了巨大的碳排放，引起温室效应。

因此，火力发电厂会带来多种不同方式的污染，尤其是废气污染。火力发电厂的废气还会随着燃烧材料的不同而改变。因此，对火力发电厂的废气进行实时检测及监控是非常重要的。

由于火力发电厂脱硫设施的运营为企业带来了高消耗，进而使企业的经济效益背负沉重负担，直接导致了环保设备的低运转甚至是短时不运转。而目前的火电站废气监控系统只监测烟道末端数据，这就给造假留下可乘之机。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种火电站废气监控系统，其直接与废气排放通道相连通，提高了数据的真实性，并且所述火电站废气监控系统，能够通过光谱分析仪准确地分析出废气中的各种成分。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种火电站废气监控系统，用于对火电站的废气进行监控，其特征在于，所述火电站废气监控系统包括：废气接收口、废气传送通道、抽气机、废气存储盒、取样机、废气分析仪、检测室和报警器，所述废气接收口与所述火电站的废气排放通道相连通，用于从所述废气排放通道接收排放的废气，所述废气传送通道与所述废气接收口和所述废气存储盒相连，用于将从所述废气接收口接收到的废气输送至所述废气存储盒，所述抽气机安装在所述废气传送通道中间，所述取样机与所述废气存储盒相连，用于将所述废气存储盒中的废气取样至检测室中，所述废气分析仪对所述检测室中的气体进行检测，并且所述废气分析仪与所述报警器相连，一旦所述废气分析仪分析出废气不符合预定标准，则通过所述报警器进行报警。

在一种优选实现方式中，所述废气接收口呈喇叭状，与所述火电站的废气排放通道相连通的一侧的尺寸大于另一侧的尺寸。

在一种优选实现方式中，所述火电站废气监控系统还包括第二废气存储盒，所述第二废气存储盒由多个小盒组成，每个小盒之间彼此隔离。

在一种优选实现方式中，所述火电站废气监控系统还包括数据采集模块、通讯模块、工业网络扩展接口模块、烟气净化设施检测模块。

在一种优选实现方式中，所述火电站废气监控系统还包括显示模块。

在一种优选实现方式中，所述显示模块与所述数据采集模块以及所述报警器相连，报警器、显示模块、数据采集模块均安装在服务器中，服务器与。

在一种优选实现方式中，所述取样机与所述第二废气存储盒相连，并且所述取样机将不同尺寸的颗粒分别送入不同的小盒中。

在一种优选实现方式中，所述废气分析仪与所述第一废气存储盒和所述第二废气存储盒相连通或邻近，对所述第一废气存储盒和所述第二废气存储盒中的气体进行光谱分析。

在一种优选实现方式中，所述火电站废气监控系统还包括PM2.5检测仪。更优选地，其还包括无线通信模块，所述无线通信模块与远程服务器直接通信。

在一种优选实现方式中，所述废气分析仪包括线阵激光器(优选为LED线阵激光器)、编码盘、汇聚透镜、光谱分析仪，所述线阵激光器包括n个激光器(n为大于等于2的正整数)，n个激光器横向排列，每个激光器发出不同波长(λ₁-λ_n)的激光，所述编码盘呈正方形，该正方形的编码盘上分布有n*n个编码块，每个编码块的截面尺寸均相同，该n*n个编码块排列成方形，每个编码块的厚度彼此不同，所述LED线阵激光器正对所述编码盘中的一排编码块。所述编码盘正对所述第一废气储存盒，或者所述编码盘正对透明的检测室，所述检测室与所述第一废气储存盒相连，所述汇聚透镜包括横向汇聚透镜和纵向汇聚透镜(当线阵激光器纵向排列时，使用横向汇聚透镜，当现在激光器横向排列时，使用纵向汇聚透镜，横、纵汇聚透镜可以为半圆柱形透镜)，所述横向汇聚透镜和所述纵向汇聚透镜前后彼此叠置，所述横向汇聚透镜仅能将光束沿横向汇聚，所述纵向汇聚透镜仅能将光沿纵向汇聚，所述光谱分析仪位于所述汇聚透镜的下游。

对于每次入射进入检查室的波长为λ_i的光，由于废气的作用，其会产生多个吸收峰，光谱分析仪对这些吸收峰进行识别进而判断出废气的成分及含量。

在这种优选实现方式中，在使用时，各个激光器同时发光或相继发光，然后通过编码盘，由于编码盘的厚度不同，会为不同波长的光加入不同的延迟特性，可以改变激光的相位。然后，当激光通过检测室时，可以照射到检测室内的气体或污染物，激光与被照射气体相互作用，使得激光光谱发生变化。由于采用的是线阵激光器，编码盘能够将不同激光器的光在时间上区分开，相继地入射到光谱分析仪中。另外，由于各个激光器的发射波长不同，而不同波长的激光在检测不同物质时效果不同，所以能够更好地检测出更多种物质。另外，由于不同相位对光谱检测也会带来影响，通过编码盘还可以改变不同激光的相位。每次检测时，首先让线阵激光器对准一排编码块，测得一次结果，然后再改变线阵激光器的位置，再测量结果。这样，对于每个波长的光，可以得到n个不同的测量结果。虽然仅采用了n个波长的光，却可以得到n*n种不同的结果，因为，然后再将每个波长所对应的n个测量结果进行加权平均，测得的结果更加准确，因为消除了相位的影响。这一个过程可以在光谱分析仪中进行，也可以在服务器的处理器中进行。

本发明可以得到不同延迟和相位下的测量结果，择优采用或者加权使用。本发明获得不同延迟和相位的方式更加巧妙，并且采用了横、纵两种聚焦透镜，而非圆形的聚焦透镜，不会影响激光的分布。

本发明同现有技术相比具有的有益效果是：本发明能够监测污染物排放的末端数据，并且能够实时向外发送数据，为环保部门的执法提供了最真实的数据资料。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明一个实施例的结构示意图；

图2为本发明另一个实施例的结构示意图；

图3为本发明另一个实施例的结构示意图。

图中：

1：废气接收口

2：废气传送通道

3：抽气机

4：废气存储盒

5：取样机

6：光谱分析仪

7：线阵激光器

8：编码盘

9：检测室

10：聚焦透镜

11：数据采集模块

12：通讯模块

13、17：接口模块

14：烟气净化设施检测模块

15：报警模块

16：显示模块

具体实施方式

如图1所示，在本实施例中，用于对火电站的废气进行检测的火电站废气监控系统包括：废气接收口1、废气传送通道2、抽气机3、废气存储盒4、取样机5和光谱分析仪6。

废气接收口1呈喇叭状或梯形体，与火电站的废气排放通道相连通的一侧的尺寸大于另一侧的尺寸。废气接收口1与火电站的废气排放通道相连通，用于从废气排放通道接收其所排放的废气。废气传送通道2一端连接废气接收口1，另一端连接废气存储盒4，用于将从废气接收口1接收到的废气输送至所述废气存储盒4。所述抽气机3安装在所述废气传送通道2中间，用于为废气的传输提供动力。所述取样机5与所述废气存储盒4相连，用于从废气存储盒4中提取其他样本。取样机5还可以将所提取的样本进行简单处理，比如分离出其中的颗粒部分，并且按照颗粒大小将颗粒部分进行分类存储。在这种情况下，火电站废气监控系统还包括第二废气存储盒，所述第二废气存储盒由多个小盒组成，每个小盒之间彼此隔离。

图2所示为在另一个实施例中，火电站废气监控系统对废气检测数据进行处理的示意性图示。如图所示，除了图1中所示部件外，在本实施例中，火电站废气监控系统还包括数据采集模块11、通讯模块12、接口模块13、17、烟气净化设施检测模块14、报警模块15、显示模块16。数据采集模块11与光谱分析仪6相连接，从后者接收光谱分析数据，通信模块12经接口模块17与数据采集模块11相连，接收光谱分析数据并直接转发至远程服务器。远程服务器可以安装在环境监测部门，这样环境监测部门就能够直接获得第一手的监测数据。

另外，优选地，该火电站废气监控系统还可以包括：储存模块、电源。

本发明的检测器可以测得最直接的监测数据，并把测得的数据直接传送给环保部门，保证了数据的真实性。数据采集模块11还可以与烟气净化设施检测模块14连接。本发明中烟气净化设施检测模块14可以实时检测火力发电厂so2的脱除率、脱硫效率、脱硫设备的投运率、脱硫剂降耗量、脱硫设备的电/水耗量等相关信息，为环保部门的执法提供了最真实的数据资料。

优选地，火电站废气监控系统还包括总量控制系统通讯模块，总量控制系统通讯模块，用于对废气排放的总量进行控制。这可以为企业运行人员提示优化后的最佳趋势曲线，运行人员根据提示及时调整脱硫剂的供量及辅助设备的起停，从而实现节能降耗的目的，同时将优化的运行参数和曲线与实时运行参数和曲线进行比对以及物料衡算，为操作人员提供合理的调整方案，进而使火力发电厂能够在产生社会效益的同时最大限度降低其自身经济成本。

图3示出了本发明的另一个实施例的结构示意图。

如图所示，在本实施例中，与图1所示实施例类似，废气监控系统包括废气接收口1、废气传送通道2、抽气机3、废气存储盒4、取样机5和光谱分析仪6。此外，该实施例中的废气分析部分还包括线阵激光器7(优选为LED线阵激光器)、编码盘8、汇聚透镜9。

线阵激光器包括4个激光器，4个激光器横向排列(也可以纵向)，每个激光器发出不同波长(λ₁-λ₄)的激光，编码盘呈正方形，该正方形的编码盘上分布有n*n个编码块，每个编码块的截面尺寸均相同，该n*n个编码块排列成方形，每个编码块的厚度彼此不同。图中看到的是编码盘的侧面，从图中右侧看去，编码盘8的形状为方形。

线阵激光器正对所述编码盘中的一排编码块。所述编码盘正对透明的检测室9，检测室9与第一废气储存盒4或取样机5相连。汇聚透镜10包括横向汇聚透镜和纵向汇聚透镜(当线阵激光器纵向排列时，使用横向汇聚透镜，当现在激光器横向排列时，使用纵向汇聚透镜，横、纵汇聚透镜可以为半圆柱形透镜，半圆柱的轴线与激光器的排列方向垂直)，所述横向汇聚透镜和所述纵向汇聚透镜前后彼此叠置，所述横向汇聚透镜仅能将光束沿横向汇聚，所述纵向汇聚透镜仅能将光沿纵向汇聚，所述光谱分析仪位于所述汇聚透镜的下游。

对于每次入射进入检查室的波长为λ_i的光，由于废气的作用，其会产生多个吸收峰，光谱分析仪对这些吸收峰进行识别进而判断出废气的成分及含量。

在这种优选实现方式中，在使用时，各个激光器同时发光或相继发光，然后通过编码盘，由于编码盘的厚度不同，会为不同波长的光加入不同的延迟特性，可以改变激光的相位。然后，当激光通过检测室时，可以照射到检测室内的气体或污染物，激光与被照射气体相互作用，使得激光光谱发生变化。由于采用的是线阵激光器，编码盘能够将不同激光器的光在时间上区分开，相继地入射到光谱分析仪中。另外，由于各个激光器的发射波长不同，而不同波长的激光在检测不同物质时效果不同，所以能够更好地检测出更多种物质。另外，由于不同相位对光谱检测也会带来影响，通过编码盘还可以改变不同激光的相位。每次检测时，首先让线阵激光器对准一排编码块，测得一次结果，然后再改变线阵激光器的位置，再测量结果。这样，对于每个波长的光，可以得到n个不同的测量结果。虽然仅采用了n个波长的光，却可以得到n*n种不同的结果，因为，然后再将每个波长所对应的n个测量结果进行加权平均，测得的结果更加准确，因为消除了相位的影响。这一个过程可以在光谱分析仪中进行，也可以在服务器的处理器中进行。

虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种火电站废气监控系统，用于对火电站的废气进行监控，其特征在于，所述火电站废气监控系统包括：废气接收口(1)、废气传送通道(2)、抽气机(3)、废气存储盒(4)、取样机(5)、废气分析仪(6)、检测室(9)和报警器，所述废气接收口(1)与所述火电站的废气排放通道相连通，用于从所述废气排放通道接收排放的废气，所述废气传送通道(2)与所述废气接收口(1)和所述废气存储盒(4)相连，用于将从所述废气接收口(1)接收到的废气输送至所述废气存储盒(4)，所述抽气机(3)安装在所述废气传送通道(2)中间，所述取样机(5)与所述废气存储盒(4)相连，用于将所述废气存储盒(4)中的废气取样至检测室(9)中，所述废气分析仪(6)对所述检测室(9)中的气体进行检测，并且所述废气分析仪(6)与所述报警器相连，一旦所述废气分析仪(6)分析出废气不符合预定标准，则通过所述报警器进行报警。

2.根据权利要求1所述的火电站废气监控系统，其特征在于，所述废气接收口(1)呈喇叭状，与所述火电站的废气排放通道相连通的一侧的尺寸大于另一侧的尺寸，所述火电站废气监控系统还包括第二废气存储盒，所述第二废气存储盒由多个小盒组成，每个小盒之间彼此隔离。

3.根据权利要求1所述的火电站废气监控系统，其特征在于，所述废气分析仪(6)包括光谱分析仪。

4.根据权利要求1所述的火电站废气监控系统，其特征在于，所述火电站废气监控系统还包括数据采集模块(11)、通讯模块(12)、接口模块(13)、烟气净化设施检测模块(14)。

5.根据权利要求4所述的火电站废气监控系统，其特征在于，所述火电站废气监控系统还包括无线通信模块，所述无线通信模块与远程服务器直接通信，用于发送所检测的废气数据以及报警信息。

6.根据权利要求5所述的火电站废气监控系统，其特征在于，所述火电站废气监控系统还包括显示模块(16)。

7.根据权利要求6所述的火电站废气监控系统，其特征在于，所述显示模块(16)与所述数据采集模块(11)相连。

8.根据权利要求3所述的火电站废气监控系统，其特征在于，所述取样机(5)与所述第二废气存储盒相连，并且所述取样机(5)将不同尺寸的颗粒分别送入不同的小盒中。

9.根据权利要求8所述的火电站废气监控系统，其特征在于，所述废气分析仪(6)与所述废气存储盒(4)或所述第二废气存储盒相连通或邻近，对所述第一废气存储盒和所述第二废气存储盒中的气体进行分析。