CN109765226A - 烟气污染物超净排放cems预处理用智能磷酸滴定装置 - Google Patents

Abstract

为解决现有技术的不足,本专利提供了烟气污染物超净排放CEMS预处理用智能磷酸滴定装置,包括电源U1,温度A/D U2,颜色传感器U3,微处理器U4,步进电机驱动器U5U6U7,光耦U10‑18,三极管Q1,发光二极管LED,固态继电器U8U9,磁力搅拌器电机M,加热器HEATER。超净排放普遍采用喷氨技术,会导致冷凝法SO2测量失准,本装置可以解决此问题,具有一定环保政策前瞻性。

Description

烟气污染物超净排放CEMS预处理用智能磷酸滴定装置

技术领域

本装置主要涉及自动滴定装置，具体涉及烟气污染物超净排放CEMS预处理用智能磷酸滴定装置。

背景技术

燃料燃烧后产生的烟气污染物主要包括以下3种：

1. 颗粒物，一方面，在实际运行中除尘器无法对颗粒物完全收集，使得部分颗粒物最终通过烟囱排出；另一方面，在脱硝、脱硫工艺过程生成的次生物也是颗粒物的重要组成部分。烟尘排放情况与锅炉炉型、燃煤灰分、除尘设施等因素有关，次生物与烟气脱硝、脱硫设施及运行状况等因素有关，颗粒物主要导致大气PM值恶化，导致能见度降低、引起雾霾现象，尤其是细度为PM2.5和 PM10的粉尘，它们粒径小、面积大、活性强、易附带有毒有害物质(重金属、持久性有机物等)、在大气中的停留时间长、输送距离远，这些粉尘会干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。

2. 氮氧化物，是煤粉燃烧生成的含氮氧化物的总称。一氧化氮在其中占到极大的比重，约为 93%，可通过呼吸进入人体肺的深部，引起支气管炎或肺气肿，在大气中经氧化转变成硝酸，是造成酸雨的原因之一，还可使平流层中臭氧减少，从而使到达地球的紫外线辐射量增加。

3. 硫氧化物，硫氧化物主要是由于煤粉的燃烧而产生的，煤粉在炉膛中燃烧后，其中含有的硫元素与氧气发生化学反应，主要生成大量的SO2，同时也会存在少量的SO3，二氧化硫被人体吸收会引起肺水肿、喉水肿等疾病，严重者会造成声带痉挛而窒息。SO2气体在大气中与雨水反应，形成酸雨。

烟气污染物中的SO2检测普遍采用非分散红外法检测，市场上的非分散红外法检测仪器占有量最大是的是德国SIEMENS的U23 ，德国SICK的S710/SIDOR，北京雪迪龙的MODEL1080，中绿的ZL1011，未实行超净排放前，因为未采用喷氨技术，烟气预处理环节SO2无损失，原有装置测量精度都较高。

超净排放后，脱硝主要采用SCR、SNCR两种工艺，要用到喷氨技术，它会造成烟气湿度增大至20%～30%，同时有部分NH3逃逸后与SO2形成亚硫酸铵盐，若烟气中存在NH，则NH3在液态水中会变成NH4+和OH-，与H+反应，会增加SO2在水汽中的溶解度。非分散红外法的仪器必须对烟气进行预处理，预处理普遍采用冷凝除水法，喷氨技术会导致SO2的损失非常大，测量出来的数值偏低。部分省市已出台法规，在仪器校正的时候，必须从取样头处通入标准气体，进行校准，因此必须采取方法补偿SO2在CEMS烟气预处理环节中的损失。采用磷酸滴定，对现有设备改造最小，成本较低，具有一定实用性与环保政策前瞻性。

国内论文方面：

朱愉洁;韩元;李波.《超低排放改造后火电厂SCR脱硝存在的问题及解决建议》.《能源与节能》.2018，（第12期）。

蔡毅飞.《火电厂超低排放改造可行性评价指标体系研究》.《科技经济与资源环境》.2018，（第26期）。

李振生;张军.《燃煤锅炉烟气超低排放问题分析与优化探索》.《低碳环保与节能减排》.2018，（第8期）。

郭毅.《CFB烟气污染物超低排放控制方案改进及应用》.华北电力大学.2018。

卢红强.《包头一电300MW机组烟气超净排放改造研究》.华北电力大学.2018。

方常.《超洁净排放环保综合改造的应用研究》.华南理工大学.2015。

杨力.《某电厂烟气超净排放改造工程研究》.南昌大学.2017。

邓俊巍.《某燃煤电厂脱硫及除尘系统超低排放改造和节能技术研究》.吉林大学.2018。

马荧朝.《某热电厂锅炉超低排放改造研究》.吉林大学.2018。

张曦丹.《燃煤电厂SO_2、NO_x超低排放监测仪器关键技术研究》.南京信息工程大学.2018。

范睿娇.《燃煤电厂超净排放技术改造中存在问题及改进实施评价》.浙江大学.2018。

左晓念;常峰;李健;王帆.《基于LabVIEW和51单片机的中和滴定系统设计》.《科技信息导报》.2015，（第30期）。

陈秋影;张志军;黄宁;毛阁章;徐金华.《单片机自动滴定测试仪器的研制》.《仪器仪表与分析监测》.1995，（第01期）。

陈玉宣.《氨氮在线监测装置关键技术研发》.浙江工业大学.2017。

杨凌.《基于颜色传感器自动滴定分析技术研究》.南京理工大学.2012。

张明旭.《滴定分析虚拟实验室的构建模式与方法的研究和探索》.大连理工大学.2016。

马香娟.《毛细管扩散微滴定技术及其应用研究》.浙江大学.2002。

孙健.《以氢氧化钠为滴定剂的恒电位滴定法测定金属离子》.同济大学.2007。

王伟.《顺序注射光度分析酸碱滴定系统的研究》.东北大学.2004。

魏林恒.《离子选择性电极研制及催化电位滴定研究》.河南大学.2002。

卫威.《基于MSP_430单片机的自动滴定仪的研制》.吉林大学.2006。

贺海骏.《使用单片机的容量滴定法水分测定仪的研制》.《分析仪器》.2000，（第3期）。

国内专利方面：

华侨大学的付胜杰;林添良;任好玲;陈其怀;缪骋;周圣众;谢鑫申请了中国发明专利《大剂量定量液体的高精度滴定系统》，专利申请号201710497719.4，申请公布号CN107145179A。

江苏德林环保技术有限公司的张欢;洪陵成;陈广姣;毛增闯;张国辉申请了中国发明专利《一种COD自动滴定检测方法》，专利申请号201710344194.0，申请公布号CN107132362A。

京东方科技集团股份有限公司的李银海;蒋展望;金磊;王小文申请了中国发明专利《清洗液滴定控制系统、装置及方法》，专利申请号2017103583918，申请公布号CN106950333A。

济南海能仪器股份有限公司的王志刚;于希虎;张振方;刘一峰;刘军;刘丰祥申请了中国发明专利《一种电位滴定控制方法及装置、电位滴定系统和方法》，专利申请号201610760360.0，申请公布号CN106370777A。

中国林业科学研究院热带林业实验中心的李朝英;郑路申请了中国发明专利《一种计量滴定液体积的装置和计量滴定液体积的方法》，专利申请号201710076796.2，申请公布号CN106840300A。

王轶轩申请了中国实用新型专利《一种试剂配比滴定实验装置》，专利申请号201720308505.3，授权公告号CN206609844U。

张林森申请了中国发明专利《全自动滴定式化验机及其全自动滴定方法》，专利申请号201510219810.0，申请公布号CN106198851A。

江苏德林环保技术有限公司的张欢;洪陵成;陈广姣申请了中国发明专利《一种快速光度滴定的单波长自动控制方法及装置》，专利申请号201610802016.3，申请公布号CN106404775A。

安徽理工大学的崔丽云;徐颖;张鹏远申请了中国发明专利《能精确读数滴定管的装置》，专利申请号201710587343.6，申请公布号CN107179383A。

中储粮成都粮食储藏科学研究所的石恒;董德良;严晓平;龚林君;贺波;张学强申请了中国实用新型专利《一种基于机器视觉的检测溶液颜色变化的自动滴定装置》，专利申请号201620387324.X，授权公告号CN206038543U。

上海兆极环境科技有限公司的袁峻峰;王宗凯;沙从林申请了中国发明专利《一种新型实验室在线智能滴定仪》，专利申请号201710425186.9，申请公布号CN107091839A。

青岛市食品药品检验研究院的蒋万枫;张凤艳;杨钊申请了中国发明专利《一种可溯源的智能化滴定装置及方法》，专利申请号201611112009.7，申请公布号CN106383201A。

黑龙江省牡丹江市入境检验检疫局的刘烨;马微;马强;潘秀霞;张家训申请了中国实用新型专利《一种测定还原糖的无氧滴定装置》，专利申请号201621069829.8，授权公告号CN206038629U。

深圳市清时捷科技有限公司的黄晓平;李伟坤;胡丽萍申请了中国发明专利《一种多功能滴定仪及其滴定控制系统》，专利申请号201610668114.2，申请公布号CN106226461A。

新希望六和股份有限公司的黄金发申请了中国实用新型专利《一种用于实验室的多管酸碱滴定装置》，专利申请号201621392089.1，授权公告号CN206292271U。

青岛果核仪器科技有限公司的刘胜菊申请了中国发明专利《一种智能电子酸碱滴定仪》，专利申请号201510970690.8，申请公布号CN106885872A。

李华申请了中国发明专利《用于药品检验分析的滴定调速装置》，专利申请号201710384092.1，申请公布号CN107309000A。

马畅骏申请了中国实用新型专利《一种实验用可准确滴定的滴定管》，专利申请号201620884810.2，授权公告号CN206215252U。

黑龙江省计量检定测试院的岳虹;张博;张永臣;吕妍;陈涛;袁芳;柳杨;杨慧;侯雨含;赵蕾中国实用新型专利《一种推片式酸碱滴定控制阀》，专利申请号201720021216.5，授权公告号CN206330953U。

德国专利方面：

CHEMETICS INC的ERKES BERND; FERNANDEZ LOPEZ LUCIA; WEBER TORSTEN申请了德国专利《含二氧化硫气体净化连续工艺及装置》《Continuous process and apparatus forpurifying SO2-containing gases》（专利号AU002016239081A1）。

ALSTOM TECHNOLOGY LTD的GAL ELI申请了德国专利《烟气中二氧化硫用于氨酸洗》《Use of SO2 from flue gas for acid wash of ammonia》（专利号AU002008210850B2）。

CANSOLV TECHNOLOGIES INC的HAKKA LEO E; PARISI PAUL JOSEPH; RAVARYPATRICK M; SARLIS JOHN NICHOLAS申请了德国专利《低能二氧化硫洗涤工艺》《Lowenergy SO2 scrubbing process》（专利号AU002004264999A1）。

TOPSOE HALDOR AS的CHRISTENSEN KURT AGERBAEK; NIELSEN MORTENTHELLEFSEN; SCHOUBYE PETER申请了德国专利《与H202反应脱除废气中二氧化硫工艺》《Process for removal of SO2 from off-gases by reaction with H202》（专利号AU002003288228A1）。

CATALYTICA INC的BETTA RALPH A DALLA; SHERIDAN DAVID R申请了德国专利《二氧化硫传感器及检测过程》《SO2 SENSOR AND PROCESS FOR DETECTING SO2》（专利号AU000008508391A）。

INLAND STEEL CO的ANDERSON LEE R; LANDRETH RONALD R申请了德国专利《降低烟气中二氧化硫含量的方法和装置》《METHOD AND APPARATUS FOR REDUCING SO2 CONTENTIN FLUE GASES》（专利号AU000007538287A）。

NORTON CO的RUKOVENA FRANK JR 申请了德国专利《从气流中去除二氧化硫的方法》《METHOD FOR REMOVING SO2 FROM GAS STREAMS》（专利号AU000006903787A）。

DAVIS EDMUND SCOTT申请了德国专利《头枕法优化呼吸滴定》《METHODS OF USINGHEAD POSITIONING PILLOWS TO OPTIMIZE RESPIRATORY TITRATION》（专利号AU002018203199A1）。

RIC INVESTMENTS INC的FLAN BENOIT; YOU BRUNO申请了德国专利《自动滴定压力支持系统及使用方法》《Auto-titration pressure support system and method ofusing same》（专利号AU002009235248A1）。

UNIV NEW YORK的NORMAN ROBERT G; RAPOPORT DAVID M申请了德国专利《连续气道正压自动滴定系统及方法》《System and method for automated titration ofcontinuous positive airway pressure》（专利号AU002005251726A1）。

COMPUMEDICS LTD的ZILBERG EUGENE 申请了德国专利《自动正气压滴定算法》《Algorithm for automatic positive air pressure titration》（专利号AU002004208574A1）。

ANDERSON BRADLEY D; JIANMIN LI 申请了德国专利《测定溶解度和进行亚毫米量滴定研究的装置和方法》《Device and method for measuring solubility and forperforming titration studies of submilliliter quantities》（专利号AU000006880398A）。

INT CONTROL AUTOMATION FINANCE的GULAIAN MARTIN; LANE JOHN DAVID;LOPARO KENNETH; SCHEIB THOMAS J 申请了德国专利《自适应控制的pH滴定曲线估算方法》《METHODOLOGY FOR PH TITRATION CURVE ESTIMATION FOR ADAPTIVE CONTROL》（专利号AU000006660590A）。

TERRAPIN TECH INC 的KAUVAR LAWRENCE M 申请了德国专利《亲和滴定法和竞争置换法测定药物释放浓度》《Determination of concentration by affinity titrationand competitive displacement in drug delivery》（专利号AU000000693442B2）。

日本专利方面：

平沼産業株式会社的森本雅之;市岛孝之;合田直也申请了日本专利《滴定控制方法及自动滴定装置》《Titration Control Method and Automatic Titration Device》《滴定制御方法および自動滴定装置》（专利号JP,2017-151071,A）。

独立行政法人科学技術振興機構的定方正毅;徐旭常;西岡将辉;松岛德彦申请了日本专利《在被处理气体中共存NO2并将SO2作为CaSO4回收的脱硫方法及脱硫装置》《Desulfurization Method and Desulfurization Device for Coexistence of NO2 inTreated Gases and Recovery of SO2 as CaSO4》《被処理ガス中にＮＯ２を共存させてＳＯ２をＣａＳＯ４として回収する脱硫方法および脱硫装置》（专利号JP,2004-081975,A）。

サウジ アラビアン オイル カンパニー申请了日本专利《吉斯路飞的氧化及SO2元素硫的转换所结合的碳氢脱硫》《Hydrocarbon Desulfurization Combining theOxidation of Giesluffy and the Conversion of SO2 Element Sulfur》《ジスルフィドの酸化およびＳＯ２の元素硫黄への変換を伴う統合された炭化水素脱硫》（专利号JP,2018-502932,A）。

株式会社ＩＨＩ的木村训申请了日本专利《排烟脱硫装置的SO2浓度修正方法》《SO2Concentration Correction Method for Flue Gas Desulfurization Unit》《排煙脱硫装置のＳＯ２濃度補正方法》（专利号JP,2000-237533,A）。

エクソンモービル オイル コーポレイション申请了日本专利《在发电厂脱硫处理中从湿式石灰/石灰石尾气中减少SO2的方法》《Method of Reducing SO2 from WetLime/Limestone Tail Gas in Desulfurization Treatment of Power Plant》《発電プラント脱硫処理において湿式石灰／石灰石テールガスからＳＯ２を減少させる方法》（专利号JP,2001-523564,A）。

株式会社industria的高桥一彰;后藤满申请了日本专利《电量滴定方法及电量滴定装置》《Electricity Titration Method and Electricity Titration Device》《電量滴定方法及び電量滴定装置》（专利号JP,2017-067736,A）。

シーメンスヘルスケアダイアグノスティックスインコーポレーテッド申请了日本专利《电位差滴定镁离子选择性电极传感器的试剂及其制造方法及使用方法》《Reagentfor Magnesium Ion Selective Electrode Sensor by Potentiometric Titration andIts Manufacturing Method and Application Method》《電位差滴定マグネシウムイオン選択性電極センサのための試薬並びにその製造方法及び使用方法》（专利号JP，2017-517741,A）。

ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニバーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク申请了日本专利《基于MEMS的等温滴定热量测量》《Calorimetric Measurementof Isothermal Titration Based on MEMS》《ＭＥＭＳベースの等温滴定熱量測定》（专利号JP,2015-526720,A）。

上村工業株式会社申请了日本专利《自动滴定分析装置、自动滴定分析方法、处理液的自动分析管理系统及处理液的自动滴定分析方法》《Automatic titration analysisdevice, automatic titration analysis method, automatic analysis managementsystem of treatment liquid and automatic titration analysis method oftreatment liquid》《自動滴定分析装置、自動滴定分析方法、処理液の自動分析管理システム及び処理液の自動滴定分析方法》（专利号JP,2011-220944,A）。

株式会社エーアンドデイ申请了日本专利《使用定量滴定设备的性能检查容器和同容器的测量环境判定方法》《Method for Determining the Measuring Environment ofVessels and Same Vessels for Performance Inspection Using QuantitativeTitration Equipment》《定量滴定機器の性能検査用容器及び同容器を用いた計測環境判定方法》（专利号JP,2010-266349,A）。

美国专利方面：

Wei; Xionghui (Beijing, CN)申请了美国专利《烟气脱硫脱硝工艺及装置》《Processand device for desulphurization and denitration of flue gas》（专利号9,895,661）。

Siemens Aktiengesellschaft (Munchen, DE)的Arvanitis; Elena(Somerville, NJ), Baldauf; Manfred (Erlangen, DE), Schmid; Gunter (Hemhofen,DE), Taroata; Dan (Erlangen, DE), Walachowicz; Frank (Berlin, DE)申请了美国专利《烟气高效脱硫脱碳方法及装置》《Method and an apparatus for performing anenergy efficient desulphurization and decarbonisation of a flue gas》（专利号8,932,529）。

IFP Energies Nouvelles (Rueil-Malmaison Cedex, FR)的Grandjean; Julien(Lyons, FR), Renaudot; Laurent (Maclas, FR), Carrette; P-Louis (Lyons, FR),Drozdz; Sophie (Lyons, FR)申请了美国专利《含在线分析和控制装置的气态排出物脱硫工艺》《Process for desulphurization of a gaseous effluent comprising a devicefor on-line analysis and control》（专利号8,071,068）。

Institut Francais du Petrole (Cedex Rueil Malmaison, FR)的Louret;Sylvain (Lyons, FR), Picard; Florent (Communay, FR)申请了美国专利《脱硫工艺包括转化步骤和提取含硫化合物步骤》《Desulphurization process comprising atransformation step and a step for extracting sulphur-containing compounds》（专利号7,670,477）。

Eisenmann Corporation (Crystal Lake, IL)的Ray; Isaac (Brooklyn, NY),West; Mark A. (Deerfield, IL), Altshuler; Boris (North Miami Beach, FL)申请了美国专利《烟气脱硫方法及装置》《Method and apparatus for flue gasdesulphurization》（专利号7,459,009）。

CHINA PETROLEUM & CHEMICAL CORPORATION (Beijing, CN)的Hao; Aixiang(Nanjing, CN), Mao; Songbai (Nanjing, CN), Kong; Jing (Nanjing, CN)申请了美国专利《生物膜滴滤器用改性陶粒填料及用滴滤器去除烟气中二氧化硫的工艺》《Modifiedceramsite packing useful for biomembrane trickling filter and a process forremoving SO2 from flue gas using the trickling filter》（专利号9,833,740）。

Consejo Superior De Investigaciones Cientificas (Madrid, ES)；Universidad De Sevilla Seville, ES)；Universidad De Cadiz (Cadiz, ES)的Hao;Aixiang (Nanjing, CN), Mao; Songbai (Nanjing, CN), Kong; Jing (Nanjing, CN)申请了美国专利《二氧化碳和二氧化硫捕获法》《CO2 and SO2 capture method》（专利号8,916,118）。

Elite Fuels LLC (Portland, OR)的Blackmon; Donald Ray (Milwaukie, OR),Byrd, Sr.; Gerald Joseph (Kirkland, WA)申请了美国专利《减少二氧化硫排放的高硫燃料球》《High sulfur fuel pellet with reduced SO2 emission》（专利号8,702,821）。

Cansolv Technologies Inc. (Montreal) N/A)的Hakka; Leo E (Dollard desOrmeaux, CA), Ouimet; Michel A. (Montreal, CA)申请了美国专利《去除氮氧化物和二氧化硫的方法和装置》《Method and apparatus for NOx and SO2 removal》（专利号6,872,371）。

Alstom Power NV (Amsterdam, NL)的Beal; Corinne (Voisins leBretonneux, FR), Morin; Jean-Xavier (Neuville aux Bois, FR), Vandycke; Michel(Gambais, FR)申请了美国专利《燃烧装置同时减少二氧化碳和二氧化硫排放的方法》《Method of simultaneously reducing CO2 and SO2 emissions in a combustioninstallation》（专利号6,737,031）。

Elf Exploration Production (FR)的Nougayrede; Jean (Pau, FR),Philippe; Andre (Orthez, FR), Savin-Poncet; Sabine (Buros, FR)申请了美国专利《硫磺厂尾气中H2S、SO2、COS和/或CS2化合物硫回收工艺》《Process for recovering assulfur the compounds H2S, SO2, COS and/or CS2 in a tail gas from a sulfurplant》（专利号6,444,185）。

Goss; Willard L. (McMurray, PA)申请了美国专利《循环反应器半干法脱除二氧化硫》《Semidry removal of SO2 in circulating reactor》（专利号6,444,184）。

The Babcock & Wilcox Company (New Orleans, LA)的Johnson; Dennis Wayne(Barberton, OH), Bhat; Pervaje Ananda (Lake Township, Stark County, OH),Goots; Thomas Robert (North Canton, OH)申请了美国专利《干法吸附剂/试剂注入法和湿法洗涤法控制SO2和SO3的方法和系统》《Method and system for SO2 and SO3 controlby dry sorbent/reagent injection and wet scrubbing》（专利号6,303,083）。

Malvern Panalytical Inc. (Westborough, MA)的Broga; Martin (Amherst,MA), Price; Phillip (North Granby, CT), Smith; Stephen (Northampton, MA)申请了美国专利《自动等温滴定微热量计仪器及使用方法》《Automatic isothermal titrationmicrocalorimeter apparatus and method of use》（专利号10,036,715）。

MASIMO CORPORATION (Irvine, CA)的Kiani; Massi E. (Laguna Niguel, CA)申请了美国专利《流体滴定系统》《Fluid titration system》（专利号9,820,691）。

KONINKLIJKE PHILIPS N.V. (Eindhoven, NL)的Shelly; Benjamin Irwin(Pittsburgh, PA), Kane; Michael Thomas (Harrison City, PA), Matthews; GregoryDelano (Pittsburgh, PA), Ressler; Heather Dawn (Blairsville, PA)申请了美国专利《自动压力滴定》《Automatic pressure titration》（专利号9,744,322）。

DeGrandpre; Michael D. (Missoula, MT), Martz; Todd (Aptos, CA),Dickson; Andrew (San Diego, CA)申请了美国专利《用示踪剂定量滴定法》《Titrationmethod using a tracer to quantify the titrant》（专利号9,562,881）。

MALVERN INSTRUMENTS INCORPORATED (Westborough, MA)的Broga; Martin(Amherst, MA), Price; Phillip (North Granby, CT), Smith; Stephen(Northampton, MA)申请了美国专利《自动等温滴定微热量计仪器及使用方法》《Automaticisothermal titration microcalorimeter apparatus and method of use》（专利号9,404,876）。

Hewlett-Packard Development Company, L.P. (Houston, TX)的Derocher;Mike (Houston, TX), Still; Matthew C. (Houston, TX), Esterberg; Dennis R.(Houston, TX)申请了美国专利《滴定仪》《Titration instrument》（专利号D762,133）。

Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd (Shenzhen,Guangdong, CN)的Xu; Rui (Shenzhen, CN)申请了美国专利《混合酸溶液电位滴定法》《Potentiometric titration method of a mixed acid solution》（专利号9,164,069）。

Malvern Instruments Incorporated (Westborough, MA)的Broga; Martin(Amherst, MA), Price; Phillip (North Granby, CT), Smith; Stephen(Northampton, MA)申请了美国专利《自动恒温滴定微量热量计装置及使用方法》《Automatic isothermal titration microcalorimeter apparatus and method of use》（专利号9,103,782）。

Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc.(Erlanger, KY)的Quetua; Renato Manahan (Vancouver, CA)申请了美国专利《使用自动滴定装置监测涂层溶液含量的方法和系统》《Methods and systems for monitoringcontent of coating solutions using automated titration devices》（专利号9,075,021）。

KONINKLIJKE PHILIPS N.V. (Eindhoven, NL)的Shelly; Benjamin Irwin(Pittsburgh, PA), Kane; Michael T. (Harrison City, PA), Matthews; GregoryDelano (Pittsburgh, PA), Ressler; Heather Dawn (New Alexandria, PA)申请了美国专利《自动压力滴定法》《Automatic pressure titration》（专利号9,056,172）。

Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. (Shenzhen,Guangdong Province, CN)的Xu; Rui (Shenzhen, CN), Zhang; Weiwei (Shenzhen,CN), Wu; Jingming (Shenzhen, CN), Zhu; Honghui (Shenzhen, CN), Wang; Li(Shenzhen, CN), He; Xiaobo (Shenzhen, CN), Huang; Hongqing (Shenzhen, CN)申请了美国专利《电位滴定法测定铝蚀刻剂酸液浓度》《Potentiometric titration methodfor measuring concentration of acid mixture of aluminum etchant》（专利号8,945,934）。

Ge Healthcare Bio-Sciences Corp. (Piscataway, NJ)的Plotnikov;Valerian (Late of Sunderland, MA), Rochalski; Andrzej (South Hadley, MA)申请了美国专利《恒温滴定微量热量计装置及使用方法》《Isothermal titrationmicrocalorimeter apparatus and method of use》（专利号8,827,549）。

从上述国内外资料来看，在提高CEMS烟气预处理可靠性，提高测量精度，自动滴定装置自动化微型化方面做得非常优秀，但是，均未检索到烟气污染物超净排放CEMS预处理用智能磷酸滴定装置。随着环保排放更加严格，对烟气中SO2的测量，提出了更高的要求，因此，设计烟气污染物超净排放CEMS预处理用智能磷酸滴定装置，具有一定实用意义，也具有一定环保政策前瞻性。

发明内容

为解决上述现有技术的不足，本专利设计了烟气污染物超净排放CEMS预处理用智能磷酸滴定装置，以百里香酚酞为指示剂，通过颜色传感器与LED配合，读取蓝色强度来测量磷酸滴定量，再用步进电机驱动器驱动蠕动泵PUMP1微调滴定量，最后将磷酸滴定入CEMSGAS预处理管道内。

本装置工作结构是：包括锥形瓶CPU1、2、3，过滤芯FILTER1、2、3，蠕动泵PUMP1、2、3，混合池MIX TANK，磁力搅拌器MAGNETIC BAR，磁力搅拌器电机M，加热器HEATER，温度传感器PT100，发光二极管LED，颜色传感器U3，废液瓶CUP4。

锥形瓶CPU1内装磷酸溶液，锥形瓶CPU2内装百里香酚酞溶液，锥形瓶CPU2内装氢氧化钠溶液。过滤芯FILTER1、2、3分别是过滤器，起过滤杂质的作用，他们分别连接到蠕动泵PUMP1、2、3。蠕动泵PUMP1、2、3负责抽取溶液。蠕动泵PUMP1、2、3连接着混合池MIX TANK。混合池MIX TANK对三种溶液进行混合以便显色，他的内部设计有加热器HEATER、磁力搅拌器MAGNETIC BAR，磁力搅拌器电机M，温度传感器PT100。混合池MIX TANK的出口连接着颜色识别模块，颜色识别模块由发光二极管LED和颜色传感器U3组成。颜色识别模块连接废液瓶CUP4。蠕动泵PUMP1的另一管路连接CEMS预处理管路，最后将磷酸滴定进入CEMS GAS预处理管路。

本装置电路结构是：包括电源U1, 温度A/D U2,颜色传感器U3,微处理器U4,步进电机驱动器U5U6U7,光耦U10-18,三极管Q1,发光二极管LED,固态继电器U8U9, 磁力搅拌器电机M, 加热器HEATER。

电源U1分别连接温度A/D U2, 颜色传感器U3,微处理器U4,步进电机驱动器U5U6U7, 发光二极管LED,固态继电器U8U9。

温度传感器PT100连接温度A/D U2。

微处理器U4连接温度A/D U2, 颜色传感器U3, 光耦U10-18, 三极管Q1, 固态继电器U8U9。

光耦U10-18连接步进电机驱动器U5U6U7。

步进电机驱动器U5U6U7连接蠕动泵PUMP1、2、3。

三极管Q1连接发光二极管LED。

固态继电器U8连接磁力搅拌器电机M。

固态继电器U9连接加热器HEATER。

本装置工作流程是：首先DC24V通电，随后CEMS运行信号DC12V进入电源U1的EN引脚，电源U1输出打开，整套装置通电。

然后按BOTTON1或2微调磷酸滴定量后，整个装置开始运行。

蠕动泵PUMP1、2、3由步进电机驱动器U5、6、7控制转动速度，从CUP1、2、3里分别吸出磷酸、百里香酚酞、氢氧化钠，FILTER用于防止吸出杂质。

随后三种液体进入混合池MIX TANK进行加热和磁力搅拌，加热器HEATER根据温度探头PT100的反馈，加热到标准温度25摄氏度，显色后的溶液，由发光二极管LED和色彩传感器U3进行蓝色强度识别，得出磷酸浓度。

色度识别后的溶液，排入废液杯CPU4，依据磷酸浓度结果，由步进驱动器U5驱动磷酸蠕动泵PUMP1，进行滴定量调整。

经过精确控制的磷酸，最后滴定入CEMS GAS预处理管道内。

相对于现有技术，本专利的有益效果是：

1. 超净排放普遍采用喷氨技术，喷氨的氨逃逸和湿度增大会导致SO2测量失准，本装置可以解决冷凝预处理法时SO2测量失准的问题。

2. 混合池MIX TANK内部设计有加热器HEATER和温度传感器PT100，可以在恒温下测量磷酸滴定量，确保较高滴定精确度。

附图说明

图1是本装置的工作结构图。

图2是本装置的工作流程图。

图3是本装置的电路图。

图中分别是：锥形瓶CPU1、2、3，过滤芯FILTER1、2、3，蠕动泵PUMP1、2、3，混合池MIXTANK，磁力搅拌器MAGNETIC BAR，磁力搅拌器电机M，加热器HEATER，温度传感器PT100，发光二极管LED，颜色传感器U3，废液瓶CUP4，电源U1，温度A/D U2，微处理器U4，步进电机驱动器U5U6U7，光耦U10-18，三极管Q1，固态继电器U8U9。

具体实施方式

下面结合附图对本专利的优选实施例进行详细阐述，以使本专利的优点和特征能易于被本领域技术人员理解，从而对本专利的保护范围做出更为清楚明确的界定，应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本专利，并不用于限定本专利。

请参照工作结构图附图1，锥形瓶CPU1内装磷酸溶液，锥形瓶CPU2内装百里香酚酞溶液，锥形瓶CPU3内装氢氧化钠溶液；过滤芯FILTER1、2、3分别是过滤器，起过滤杂质的作用，他们分别连接着蠕动泵PUMP1、2、3；蠕动泵PUMP1、2、3负责抽取溶液；蠕动泵PUMP1、2、3连接着混合池MIX TANK；混合池MIX TANK混合三种溶液的作用，他的内部设计有加热器HEATER、磁力搅拌器MAGNETIC BAR，磁力搅拌器电机M，温度传感器PT100；混合池MIX TANK的出口连接着颜色识别模块，颜色识别模块由发光二极管LED和颜色传感器U3组成；颜色识别模块连接废液瓶CUP4；蠕动泵PUMP1的另一管路连接CEMS预处理管路，滴定进入CEMSGAS。

请参照工作流程图附图2，首先DC24V通电，随后CEMS运行信号DC12V进入电源U1的EN引脚，电源U1输出打开，整套装置通电，然后按BOTTON1或2设置滴定量，整个装置开始运行，PUMP1、2、3由步进电机驱动器U5、6、7控制转速，从CUP1、2、3里分别吸出磷酸、百里香酚酞、氢氧化钠，FILTER用于防止吸出杂质，随后三种液体进入混合池MIX TANK进行加热和磁力搅拌，加热器HEATER根据温度探头PT100的反馈，加热到标准温度25摄氏度，显色后的溶液，由发光二极管LED和色彩传感器U3进行蓝色强度识别，得出磷酸浓度，色度识别后的溶液，排入废液杯CPU4，随后依据磷酸浓度结果，由步进驱动器U5驱动磷酸蠕动泵PUMP1，进行滴定量调整，经过精确控制的磷酸，最后滴定进入CEMS GAS预处理管道内。

请参照电路图附图3，包括电源U1，温度A/D U2，颜色传感器U3，微处理器U4，步进电机驱动器U5U6U7，光耦U10-18，三极管Q1，发光二极管LED，固态继电器U8U9，磁力搅拌器电机M，加热器HEATER。

电源U1分别连接温度A/D U2，颜色传感器U3，微处理器U4，步进电机驱动器U5U6U7，发光二极管LED，固态继电器U8U9，电源U1的引脚IN接DC24V，引脚EN是电源工作使能段，接受来自CEMS的运行信号，DC12V高电平有效，引脚SW是开关驱动，外接线圈后，输出DC3.3V电源。

温度传感器PT100连接温度A/D U2，温度探头PT100采用三线制，可以补偿线路对测量值的影响，温度A/D U2的VCC为DC3.3V，FORCE+、RTDIN+、RTDIN-三个引脚接收PT100的电阻信号。REFin+和REFin-引脚外接环境温度补偿电阻，温度A/D U2的数据接口连接至微处理器U4。

颜色传感器U3的VOUT引脚是颜色信号强度输出端，它与微处理器U4的引脚22连接。

微处理器U4连接温度A/D U2，颜色传感器U3，光耦U10-18，三极管Q1，固态继电器U8U9，微处理器U4外接的BUTTON1和BUTTON2是低定量加减微调，按钮常开是+3.3V，低电平有效。

光耦U10-18受控端接限流电阻，接受来自微处理器U4的指令，2.85V高电平有效，驱动端连接步进电机驱动器U5U6U7，1.0V高电平有效。

步进电机驱动器U5U6U7连接蠕动泵PUMP1、2、3。

三极管Q1连接发光二极管LED，DC24V经电阻限流后给发光二极管LED供电。

固态继电器U8的受控端接受微处理器U4的指令，3.3 V高电平有效，驱动端连接磁力搅拌器电机M。

固态继电器U9的受控端受微处理器U4的指令，3.3 V高电平有效，连接加热器HEATER。

烟气污染物超净排放CEMS预处理用智能磷酸滴定装置，其特征在于：包括电源U1，温度A/D U2，颜色传感器U3，微处理器U4，步进电机驱动器U5U6U7，光耦U10-18，三极管Q1，发光二极管LED，固态继电器U8U9，磁力搅拌器电机M，加热器HEATER。

电源U1分别连接温度A/D U2，颜色传感器U3，微处理器U4，步进电机驱动器U5U6U7，发光二极管LED，固态继电器U8U9。

温度传感器PT100连接温度A/D U2。

微处理器U4连接温度A/D U2，颜色传感器U3，光耦U10-18，三极管Q1，固态继电器U8U9。

光耦U10-18连接步进电机驱动器U5U6U7。

步进电机驱动器U5U6U7连接蠕动泵PUMP1、2、3。

固态继电器U8连接磁力搅拌器电机M。

固态继电器U9连接加热器HEATER。

电源U1采用MP1470；温度A/D U2采用MAX31865M；颜色传感器U3采用TCS3200；微处理器U4采用PIC16F883；步进电机驱动器U5U6U7采用DMA860；光耦U10-18采用P521；三极管Q1采用2SC8050；固态继电器U8U9采用SSR-5A；蠕动泵PUMP1、2、3采用RZ1030。

以上显示和描述了本专利的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本专利不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本专利的原理，在不脱离本专利精神和范围的前提下，本专利还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利范围内。本专利要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.烟气污染物超净排放CEMS预处理用智能磷酸滴定装置，其特征在于：包括电源U1,温度A/D U2,颜色传感器U3,微处理器U4,步进电机驱动器U5U6U7,光耦U10-18,三极管Q1,发光二极管LED,固态继电器U8U9,磁力搅拌器电机M,加热器HEATER；电源U1分别连接温度A/D U2,颜色传感器U3,微处理器U4,步进电机驱动器U5U6U7,发光二极管LED,固态继电器U8U9；温度传感器PT100连接温度A/D U2；微处理器U4连接温度A/D U2,颜色传感器U3,光耦U10-18,三极管Q1,固态继电器U8U9；光耦U10-18连接步进电机驱动器U5U6U7；步进电机驱动器U5U6U7连接蠕动泵PUMP1、2、3；固态继电器U8连接磁力搅拌器电机M；固态继电器U9连接加热器HEATER。

2.根据权利要求1所述的烟气污染物超净排放CEMS预处理用智能磷酸滴定装置，其特征在于：电源U1采用MP1470。

3.根据权利要求1所述的烟气污染物超净排放CEMS预处理用智能磷酸滴定装置，其特征在于：温度A/D U2采用MAX31865M。

4.根据权利要求1所述的烟气污染物超净排放CEMS预处理用智能磷酸滴定装置，其特征在于：颜色传感器U3采用TCS3200。

5.根据权利要求1所述的烟气污染物超净排放CEMS预处理用智能磷酸滴定装置，其特征在于：微处理器U4采用PIC16F883。

6.根据权利要求1所述的烟气污染物超净排放CEMS预处理用智能磷酸滴定装置，其特征在于：步进电机驱动器U5U6U7采用DMA860。

7.根据权利要求1所述的烟气污染物超净排放CEMS预处理用智能磷酸滴定装置，其特征在于：光耦U10-18采用P521。

8.根据权利要求1所述的烟气污染物超净排放CEMS预处理用智能磷酸滴定装置，其特征在于：三极管Q1采用2SC8050。

9.根据权利要求1所述的烟气污染物超净排放CEMS预处理用智能磷酸滴定装置，其特征在于：固态继电器U8U9采用SSR-5A。

10.根据权利要求1所述的烟气污染物超净排放CEMS预处理用智能磷酸滴定装置，其特征在于：蠕动泵PUMP1、2、3采用RZ1030。