CN114018848A - 可视化氮氧化物转化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的可视化氮氧化物转化系统，属于气体质量监测技术领域，包括主系统、紫外气体分析仪和氮氧化物转化器；主系统包括工控机和显示屏；氮氧化物转化器连接紫外气体分析仪，用于检测经过氮氧化物转化器转换后的气体的NO浓度值；紫外气体分析仪通讯连接工控机，用于分析氮氧化物转化效率；工控机通讯连接显示屏。本发明可实时获取并在显示屏的相应页面上显示转化效率，简化现场人员的检验操作，节约辅助设备费用，为技术或售后人员提供直观的判断依据，使用简单便捷，提高现场工作人员的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及气体质量监测技术领域，尤其涉及可视化氮氧化物转化系统。
背景技术
随着时代的发展和科技的进步，现代人逐渐意识到环境保护的重要性。尤其是进入新世纪后，人们对环境保护的认识被提到了一个新的高度。随着我国工业的快速发展,带来发展红利的同时也付出了惨重的代价,即环境遭受到了巨大的破坏,环保问题解决不当,对人民日常生活带来了危害.在保护环境的大背景,环保监测系统应运而生.环保监测系统通过对环境的监测,能让我们及时了解环境的实际情况,采取及时有效的处理措施,改善环境问题。
氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要污染源之一，而NOx产生的原因可分为两个方面：自然发生源和人为发生源。自然界形成的NOx由于自然选择能达到生态平衡，故对大气没有多大的污染。然而人为发生源主要是由于燃料燃烧及化学工业生产所产生的。例如：火力发电厂、炼铁厂、化工厂等有燃料燃烧的固定发生源和汽车等移动发生源以及工业流程中产生的中间产物，NOx的排放量占到人为排放总量的90％以上。氮氧化物(NOx)是形成酸雨、酸雾的主要原因之一，NOx与碳氢化合物形成光化学烟雾，NOx亦参与臭氧层的破坏，是破坏生态环境和损害人体健康的重要污染源之一。据统计全球每年排入到大气的 NOx总量达5000万吨，而且还在持续增长。研究与治理NOx成已经成为国际环保领域的主要方向，也是我国需要降低排放量的主要污染物之一。
氮氧化物NOx是燃料燃烧及化学工业生产所产生烟气排放的主要污染物之一。为了减少氮氧化物(NOx)的排放，改善大气环境，适应新的环保政策，从而提出了对氮氧化物(NOx)的准确测量问题。由于氮的氧化数可以从+1变到+5，所以氮原子与氧原子有多种结合形式，如NO、NO2、N2O(笑气)、N2O3(亚硝酐)、N2O5(硝酐)等。其中N2O3和N2O5在室温下不稳定，易分解为O2和NO2，与水反应生成亚硝酸或硝酸；N2O在室温下可溶于水，活性较差；我们平时所说的氮氧化物主要是指一氧化氮与二氧化氮之和。NO2是评价环境空气质量和考核节能减排的重要指标之一，自环保部1982年发布第一个环境空气质量标准开始就是重要的环境空气质量监测项目，采取严格的质量控制手段是自动监测结果准确性的重要保证但随着环保力度加强，氮氧化物排放标准越来越低,对 NO2的检测也逐步严格起来。2017年12月29日生态环境部(原名环境保护部) 颁布了HJ75-2017《固定污染源烟气(SO2/NOx/颗料物)排放连续监测技术规范》文件，规定从2018年3月1日起开始执行，HJ75-2017环保规范要求烟气中的 NO和NO2都要测量。所以在2017年12月之前，全国大部分单位烟气排放连续监测系统只测量NO。为了积极响应最新环保要求，各单位升级、优化CEMS烟气监测子系统NO2的检测比较困难，需要先利用转化器将NO2转换为NO，再进行检测。
然而，现有的NOx转化器没有给出如何直观便捷的判断转换效率，在产品的使用过程中，技术人员或售后人员对NOx转化器的有效性没有一个判断的标准，需要用辅助的分析仪器，对NOx转化器的转换效率进行检验，这种检验方法，其一是需要额外的辅助设备，其二是需要人工计算出转换效率，这样就增加现场操作人员的工作量，为实际操作带来不便。
发明内容
本发明的技术问题是提供一种可视化氮氧化物转化系统，能够自动获得并显示氮氧化物转化效率。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
可视化氮氧化物转化系统，包括主系统、紫外气体分析仪和氮氧化物转化器；主系统包括工控机和显示屏；氮氧化物转化器连接紫外气体分析仪，用于检测经过氮氧化物转化器转换后的气体的NO浓度值；紫外气体分析仪通讯连接工控机，用于分析氮氧化物转化效率；工控机通讯连接显示屏。
工控机内设置有控制电路和显示电路；工控机通过控制电路连接紫外气体分析仪，控制电路用于控制采集氮氧化物转化器转化后的NO的浓度值，并计算出氮氧化物转化效率；工控机通过显示电路连接显示屏。
控制电路包括采样单元、过滤单元、存储单元和分析处理单元；存储单元内存储有控制控制电路的指令；存储单元控制采样电路进行采样，过滤单元对采样单元采集到的数据进行过滤，过滤单元将过滤后的数据发送到存储单元，存储单元以数组形式存储数据并将数据发送给分析处理单元进行运算，得到氮氧化物转化效率。
分析处理单元包括主分析器、乘法器和除法器；所述主分析器用于进一步优化测得的所述氮氧化物转化器转化后的NO的浓度；乘法器用于计算出NO2标准气体的浓度和NO与NO2的化学分子量的比值的乘积；除法器用于计算主分析器得到的值和乘法器得到的值相除的结果，即氮氧化物转化器的转化效率。
氮氧化物转化器包括反应气室、保温装置和温度调节装置。
反应气室包括导入通道、反应管、过滤器和催化填充物，导入通道和反应管通过过滤器连通，导入通道环设在反应管上；催化填充物设置于反应管内；进气口开设在导入通道的一侧，出气口开设在反应管上与过滤器相对的一侧。
温度调节装置包括若干加热带，若干加热带均匀排列设置于反应气室外壁。
保温装置包括保温隔热盒，保温隔热盒罩设住反应气室。
工控机内还设置有预警电路，预警电路连接控制电路和显示电路，用于根据氮氧化物转化效率，进行氮氧化物转化器的故障预警。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明实施例1提供的可视化氮氧化物转化系统的架构图；
图2是本发明实施例1提供的控制电路的简要示意图；
图3是本发明实施例1提供的氮氧化物转化器的简要结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
本发明提供的可视化氮氧化物转化系统，如图1所示，包括主系统、紫外气体分析仪和氮氧化物转化器；主系统可采用CEMS系统，主系统包括工控机和显示屏；工控机内设置有控制电路、显示电路和预警电路；氮氧化物转化器连接紫外气体分析仪，工控机通过控制电路连接紫外气体分析仪，工控机通过显示电路连接显示屏。预警电路连接控制电路和显示电路，根据氮氧化物转化效率，进行氮氧化物转化器的故障预警。
如图2所示，控制电路包括采样单元、过滤单元、存储单元和分析处理单元；存储单元内存储有控制控制电路的指令；分析处理单元包括主分析器、乘法器和除法器。
如图3所示，氮氧化物转化器包括反应气室、保温装置和温度调节装置。反应气室包括导入通道1、反应管2、过滤器3和催化填充物4，导入通道1和反应管2通过过滤器3连通，导入通道1环设在反应管2上；催化填充物4设置于反应管2内；进气口5开设在导入通道1的一侧，出气口6开设在反应管 2上与过滤器3相对的一侧。在本实施例中，出气口6和进气口5设置在同一侧，温度调节装置包括若干加热带7，若干加热带7均匀排列设置于反应气室外壁。保温装置包括保温隔热盒8，保温隔热盒8罩设住反应气室。
在具体实施时，本发明提供的反应气室结构设计，实现简单，操作方便，进气口5与出气口6的结构设计新颖独特，直接给预热好的氮氧化物转化器通入NO2标准浓度气体
(平衡气为N2)，样气经从进气口5进入导入通道1 后，经过导入通道1，再从过滤器3进入反应管2，从而有效防止样气中的颗粒性物质对气路的堵塞，有助于样气充分反应，然后在工控机控制加热带7加热到一定温度的条件下，样气可以与金属催化材料填充物充分接触并发生催化反应，使样气中的NO2完全转换成NO后，最后由出气口6传输至紫外气体分析仪，进行NO的浓度分析检测，紫外气体分析仪通过串口通讯线连接到CEMS系统中的工控机上，存储单元控制采样电路通过串口进行采样，获取NO的浓度；接着过滤单元对采样单元采集到的数据进行过滤，过滤单元将过滤后的数据发送到存储单元，存储单元存储数据并将数据发送给分析处理单元，主分析器通过加权平均对测得的氮氧化物转化器转化后的NO的浓度值进行进一步优化，得到 C(NO)；NO与NO2的化学分子量的比值为A，然后，乘法器计算出NO2标准气体的浓度
和A的乘积；最后，除法器将C(NO)和乘法器得到的值相除，即氮氧化物转化器的转化效率η，用公式表示，即为
本装置提供的反应气室结构设计中，反应管2内的金属催化材料的填充工艺尤为重要，需要将金属催化材料均匀密集的填充的在反应管2内，保证样气在反应管2内气流量的同时，最大限度的增加样气与金属催化材料的接触面积，使样气中NO2完全转换成NO。
氮氧化物的转换效率是衡量氮氧化物转化器的一个极为重要的标准，通常转换效率在95％以上，我们可以通过预警电路设置转化效率最低阈值，根据该最低阈值判断氮氧化物转化器将氮氧化物(NOx)中所含的NO2通过催化剂进行催化反应后还原成NO的有效性，并通过显示屏发出预警，一旦发现转化效率异常，可及时对氮氧化物转化器进行全面检查，以保证整个系统对气态污染物中的氮氧化物(NOx)总含量的真实有效性。
本实施例根据氮氧化物(NOx)转化器在CEMS系统中的应用，简化现场人员的检验操作，节约辅助设备费用，该氮氧化物转化器在通入标准浓度气体NO2时，可在CEMS系统的12寸显示屏的相应页面上实时显示转化效率，为技术或售后人员提供直观的判断依据，使用简单便捷，提高现场工作人员的工作效率。同时氮氧化物转化器的转换效率是衡量其自身性能的一个重要指标，对氮氧化物转化效率的有效监控，对整个CEMS系统对氮氧化物(NOx)的总含量测量的准确性提供了保障，使所测参数与实际工况一致，更好的满足环保的要求。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述；需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容；因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (9)
1.可视化氮氧化物转化系统，其特征在于，包括主系统、紫外气体分析仪和氮氧化物转化器；所述主系统包括工控机和显示屏；所述氮氧化物转化器连接所述紫外气体分析仪，用于检测经过所述氮氧化物转化器转换后的气体的NO浓度值；所述紫外气体分析仪通讯连接所述工控机，用于分析氮氧化物转化效率；所述工控机通讯连接所述显示屏。
2.如权利要求1所述的可视化氮氧化物转化系统，其特征在于，所述工控机内设置有控制电路和显示电路；
所述工控机通过所述控制电路连接所述紫外气体分析仪，所述控制电路用于控制采集所述氮氧化物转化器转化后的NO的浓度值，并计算出氮氧化物转化效率；
所述工控机通过所述显示电路连接所述显示屏。
3.如权利要求2所述的可视化氮氧化物转化系统，其特征在于，所述控制电路包括采样单元、过滤单元、存储单元和分析处理单元；
所述存储单元内存储有控制所述控制电路的指令；
所述存储单元控制所述采样电路进行采样，所述过滤单元对所述采样单元采集到的数据进行过滤，所述过滤单元将过滤后的数据发送到所述存储单元，所述存储单元以数组形式存储数据并将数据发送给分析处理单元进行运算，得到氮氧化物转化效率。
4.如权利要求3所述的可视化氮氧化物转化系统，其特征在于，所述分析处理单元包括主分析器、乘法器和除法器；
所述主分析器用于进一步优化测得的所述氮氧化物转化器转化后的NO的浓度；
所述乘法器用于计算出NO2标准气体的浓度和NO与NO2的化学分子量的比值的乘积；
所述除法器用于计算所述主分析器得到的值和所述乘法器得到的值相除的结果，即所述氮氧化物转化器的转化效率。
5.如权利要求1所述的可视化氮氧化物转化系统，其特征在于，所述氮氧化物转化器包括反应气室、保温装置和温度调节装置。
6.如权利要求5所述的可视化氮氧化物转化系统，其特征在于，所述反应气室包括导入通道、反应管、过滤器和催化填充物，所述导入通道和所述反应管通过所述过滤器连通，所述导入通道环设在所述反应管上；所述催化填充物设置于所述反应管内；所述进气口开设在所述导入通道的一侧，所述出气口开设在所述反应管上与所述过滤器相对的一侧。
7.如权利要求5所述的可视化氮氧化物转化系统，特征在于，所述温度调节装置包括若干加热带，若干所述加热带均匀排列设置于所述反应气室外壁。
8.如权利要求5所述的可视化氮氧化物转化系统，特征在于，所述保温装置包括保温隔热盒，所述保温隔热盒罩设住所述反应气室。
9.如权利要求2所述的可视化氮氧化物转化系统，其特征在于，所述工控机内还设置有预警电路，所述预警电路连接控制电路和所述显示电路，用于根据所述氮氧化物转化效率，进行所述氮氧化物转化器的故障预警。
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