CN112816377A - 基于ftir技术的烟气检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于FTIR技术的烟气检测方法，所述基于FTIR技术的烟气检测方法包括以下步骤：(A1)利用FTIR技术获得包含水的初始光谱；(A2)在所述初始光谱中选择不受其它成分的干扰的水的吸收波段；(A3)选择已知浓度的水光谱对所述波段的初始光谱拟合，获得所述波段对应的水的初始浓度值C0；(A4)在水光谱数据库中，选择已知浓度C1的第一水光谱S1和已知浓度C2的第二水光谱S2，所述浓度C1＜C0，且|C1‑C0|最小，所述浓度C2＞C0，且|C2‑C0|最小；利用已知浓度C1的第一水光谱和已知浓度C2的第二水光谱对所述第一波的初始光谱拟合，获得与第一水光谱对应的系数X1，以及与第二水光谱对应的系数X2；(A5)获得第一光谱S3＝X1·S1+X2·S2；(A6)所述初始光谱减去所述第一光谱，获得第二光谱；(A7)分析所述第二光谱中的谱峰，获得样品中待测成分的浓度。本发明具有检测准确等优点。
Description
技术领域
本发明涉及气体检测，特别涉及基于FTIR技术的烟气检测方法。
背景技术
目前，便携式的FTIR原理的烟气分析仪在使用过程中存在诸多问题：
1.当前烟气温度比较高，特别是垃圾焚烧厂等烟气温度达到150度以上，水分浓度高达30％。当前多数分析装置采用将烟气中水分降下来办法进行监测，采取的方法有冷却除湿法，纳分管除水法等，但这些方法在除水过程中不可避免将烟气中待测组分同时除掉一部分，导致检测结果不准确。
2.烟气中的H2O高含量组分会对烟气中的低含量的待测气体组分产生严重干扰，如何消除H2O对检测的结果的影响，是分析过程中的难点。
PE装置公司提出一种VAC方法进行水分修正，用于大气环境下检测分析，该方法不能完全适用于高温烟气的工况。
3.在打赢蓝天保卫战的基本国策下，烟气中需要监测的污染组分越来越多，之前所用的装置多数是一台装置监测一种因子，不能全部覆盖烟气中所要监测的全部因子。
4.在烟气排放监管中，监管单位通常需要现场采样进行烟气实验室分析，而此过程中因为各种误差因素叠加，监测结果往往不太准确，因此监管部门需要一种便携式的现场监测的FT装置进行烟气检测。在此种情况下，环境监督部门需要了解装置工作时所在的位置是否是其设定的点位，以便进行监督检查，所得数据需要进行溯源监督。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种基于FTIR技术的烟气检测方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
基于FTIR技术的烟气检测方法，所述基于FTIR技术的烟气检测方法包括以下步骤：
(A1)利用FTIR技术获得与气体池内烟气对应的初始光谱，所述烟气中含有水分；
(A2)在所述初始光谱中选择波段，在所述波段内，水分的吸收受烟气中其它成分的干扰最小；
(A3)选择已知浓度的水光谱对所述波段的初始光谱拟合，获得所述波段对应的水的初始浓度值C0；
(A4)在水光谱数据库中，选择已知浓度C1的第一水光谱S1和已知浓度C2的第二水光谱S2，所述浓度C1＜C0，且|C1-C0|最小，所述浓度C2＞C0，且|C2-C0|最小；
利用已知浓度C1的第一水光谱和已知浓度C2的第二水光谱对所述第一波的初始光谱拟合，获得与第一水光谱对应的系数X1，以及与第二水光谱对应的系数X2；
(A5)获得第一光谱S3＝X1·S1+X2·S2；
(A6)所述初始光谱减去所述第一光谱，获得第二光谱；
(A7)分析所述第二光谱中的谱峰，获得样品中待测成分的浓度。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.利用算法扣除了水分对待测组分的干扰，无需去除烟气中水分，避免了待测组分的损失，提高了烟气检测准确性；
无需去除烟气中水分，保持烟气高温高湿监测，监测结果更符合实际情况；
2.检测方法自带定位功能，数据可溯源，防止造假；
3.使用FTIR技术，能同时获得多种待测成分的浓度。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例的基于FTIR技术的烟气检测方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的原始光谱示意图；
图3是根据本发明实施例的二条水光谱示意图；
图4是根据本发明实施例的减去水光谱后的待测成分光谱示意图。
具体实施方式
图1-4和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1给出了本发明实施例的基于FTIR技术的烟气检测方法的流程图，如图1所示，所述基于FTIR技术的烟气检测方法包括以下步骤：
(A1)利用FTIR技术获得与气体池内烟气对应的初始光谱，所述烟气中含有水分；
烟气在从烟道到气体池的管路中被伴热至180度，防止烟气中水分冷凝而损失待测成分；
(A2)在所述初始光谱中选择波段，在所述波段内，水分的吸收受烟气中其它成分的干扰最小，如不受其它成分的干扰；
(A3)选择已知浓度的水光谱对所述波段的初始光谱拟合，获得所述波段对应的水的初始浓度值C0；
(A4)在水光谱数据库中，选择已知浓度C1的第一水光谱S1和已知浓度C2的第二水光谱S2，所述浓度C1＜C0，且|C1-C0|最小，所述浓度C2＞C0，且|C2-C0|最小；
利用已知浓度C1的第一水光谱和已知浓度C2的第二水光谱对所述第一波的初始光谱拟合，获得与第一水光谱对应的系数X1，以及与第二水光谱对应的系数X2；
(A5)获得第一光谱S3＝X1·S1+X2·S2；
(A6)所述初始光谱减去所述第一光谱，获得第二光谱；
(A7)分析所述第二光谱中的谱峰，获得样品中待测成分的浓度。
为了提高检测准确性，进一步地，在步骤(A3)中，在水光谱数据库中，寻获已知浓度C3的第三水光谱，|C3-C0|最小；
利用所述第三水光谱对所述波段的初始光谱拟合，获得所述波段对应的水的第二初始浓度值C′0；
步骤(A4)中的C0替换为C′0。
为了提高待测成分的检测准确性，进一步地，在步骤(A7)中，选择已知浓度的待测成分的光谱，并对所述第二光谱中的谱峰拟合，获得所述待测成分的浓度值。
为了获得检测地点的位置，进一步地，在检测过程中，获得检测现场的位置。
实施例2：
根据本发明实施例1的基于FTIR技术的烟气检测方法的应用例。
在该应用例中，本发明实施例的基于FTIR技术的烟气检测方法包括以下步骤：
(A1)利用FTIR技术获得与气体池内烟气对应的初始光谱，如图2所示，所述烟气中含有水分；
烟气在从烟道到气体池的管路中被伴热至180度，防止烟气中水分冷凝而损失待测成分；
(A2)在所述初始光谱中选择波段，所述波段为3200-3400波数，在所述波段内，水分的吸收受烟气中其它成分的干扰最小，如不受其它成分的干扰；
(A3)选择已知浓度的水光谱对所述波段的初始光谱拟合，获得所述波段对应的水的初始浓度值C0，如本例中得到的初始浓度C0＝15.1％；
在水光谱数据库中，寻获已知浓度C3的第三水光谱，|C3-C0|最小；本例中得到的C3的第三水光谱为浓度为15％的水光谱。
利用所述第三水光谱对所述波段的初始光谱拟合，获得所述波段对应的水的第二初始浓度值C′0；本例中得到的C′0为15.32％。
(A4)在水光谱数据库中，选择已知浓度C1的第一水光谱S1和已知浓度C2的第二水光谱S2，所述浓度C1＜C′0，且|C1-C′0|最小，所述浓度C2＞C′0，且|C2-C′0|最小；本例中从水光谱库中得到的第一水光谱S1为15％浓度的水光谱，第二水光谱S2为17％浓度的水光谱，如图3所示。
利用已知浓度C1的第一水光谱和已知浓度C2的第二水光谱对所述初始光谱进行线性回归，获得与第一水光谱对应的系数X1，第二水光谱对应的系数X2，以及对应的常数项x3；本例中取第一水光谱S1和第二水光谱S2的3200-3400波数段，对初始光谱的3200-3400波数段进行线性回归，得到第一水光谱S1对应的系数X1＝0.732，得到第二水光谱S2对应的系数X2＝0.251，以及相应的常数项x3＝-0.0011.
(A5)获得第一光谱S3＝X1·S1+X2·S2+X3·I，第一光谱覆盖所述初始光谱的所有波段；
(A6)所述初始光谱减去所述第一光谱，获得第二光谱，如图4中A光谱所示；
(A7)选择已知浓度的待测成分的光谱，如图4中B光谱所代表的300ppm浓度的一氧化氮光谱，并对所述第二光谱中的谱峰拟合，获得所述待测成分的浓度值；
在检测过程中，获得检测现场的位置。
Claims (5)
1.基于FTIR技术的烟气检测方法，所述基于FTIR技术的烟气检测方法包括以下步骤：
(A1)利用FTIR技术获得与气体池内烟气对应的初始光谱，所述烟气中含有水分；
(A2)在所述初始光谱中选择波段，在所述波段内，水分的吸收受烟气中其它成分的干扰最小；
(A3)选择已知浓度的水光谱对所述波段的初始光谱拟合，获得所述波段对应的水的初始浓度值C0；
(A4)在水光谱数据库中，选择已知浓度C1的第一水光谱S1和已知浓度C2的第二水光谱S2，所述浓度C1＜C0，且|C1-C0|最小，所述浓度C2＞C0，且|C2-C0|最小；
利用已知浓度C1的第一水光谱和已知浓度C2的第二水光谱对所述第一波的初始光谱拟合，获得与第一水光谱对应的系数X1，以及与第二水光谱对应的系数X2；
(A5)获得第一光谱S3＝X1·S1+X2·S2；
(A6)所述初始光谱减去所述第一光谱，获得第二光谱；
(A7)分析所述第二光谱中的谱峰，获得样品中待测成分的浓度。
2.根据权利要求1所述的基于FTIR技术的烟气检测方法，其特征在于，在步骤(A3)中，在水光谱数据库中，寻获已知浓度C3的第三水光谱，|C3-C0|最小；
利用所述第三水光谱对所述波段的初始光谱拟合，获得所述波段对应的水的第二初始浓度值C′0；
步骤(A4)中的C0替换为C′0。
3.根据权利要求1所述的基于FTIR技术的烟气检测方法，其特征在于，在步骤(A7)中，选择已知浓度的待测成分的光谱，并对所述第二光谱中的谱峰拟合，获得所述待测成分的浓度值。
4.根据权利要求1所述的基于FTIR技术的烟气检测方法，其特征在于，所述波段为3200-3400波数。
5.根据权利要求1所述的基于FTIR技术的烟气检测方法，其特征在于，在检测过程中，获得检测现场的位置。
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