CN1186233A

CN1186233A - 粉尘排放连续自动监测装置

Info

Publication number: CN1186233A
Application number: CN96114134A
Authority: CN
Inventors: 陈安世; 祖静; 周仁忠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-12-25
Filing date: 1996-12-25
Publication date: 1998-07-01
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: CN1051846C

Abstract

本发明提供一种利用一个装置同时进行废气中烟尘浓度、流速和粉尘排放量的在线连续自动监测的方法。该测量方法的测量分辨率高、能实时给出测量结果、结构简单、使用方便。其由光源、光接收器、信号处理器以及吹扫系统构成。其特征为:由半导体单色光源、多路光接收器、多路A/D、CPU、显示器、打印机和风机构成。

Description

粉尘排放连续自动监测装置

本发明涉及环保监测，特别是锅炉排烟道的粉尘浓度、流速和排放量的连续自动监测装置。

人们早已认识到，对烟道粉尘的排放应该严格控制。控制的手段之一，是测量烟道中粉尘的浓度和流速，从而计算出烟尘的排放量。测量的具体方法之一是定期取样称重法。此法的操作过程复杂、耗费人力多、不能实时给出测量结果，已经不能满足工业发展和人们对污染排放监测的要求。根据大气污染防治法，对粉尘排污源进行连续自动监测是非常必要的，是排污者应尽的义务。

烟道中已经安装使用的连续自动粉尘监测装置有许多种。专利CN1108764A公开了一种自动测量粉尘的装置，它由采集管、翻转装置、等速吸引废气单元、座型滤纸处理装置、累积流量计、SO₂除去瓶、烟雾除去瓶、热风干燥装置、抗震天平、顺序控制器、CPU、CRT、打印机构成。另外还有测量流速的毕托管、温度计。此装置把等速取样称重法所需的装置集成在一起，通过CPU来控制其动作，代替了大量的人工操作，可以现场给出测量结果。但它仍无法长期连续监测，另外，它有大量的机械动作过程，所以成本高、可靠性低。

采用光学法进行粉尘排放的连续自动监测是较为普遍的方法。典型的装置是光吸收式透射计。让一束光射入烟道，由对面的三垂面反射镜原路反射回来。探测器与光源处在烟道的一侧。由于粉尘对光的吸收，使返回的光强被衰减。比较光源与返回光的强度，用朗伯一比尔定律，可以计算得到粉尘的浓度。此法的缺点是：(1)要求光束准确返回到探测器。若烟道振动使三垂面反射发生微小的偏移，返回的光束会偏移探测器，从而出现测量误差。有些装置为此而设置了自动对光系统。(2)镜头污染引入误差。虽然采用了大功率吹扫系统，仍要出现污染的积累，所以需要定期擦拭和校零。校零装置是另一块三垂面反射镜，它的污染同样会带入误差。(3)由于使用了光学准直系统、分束镜，有的还有机械转动部件、自动对光系统，所以测量系统也比较复杂。

欧洲专利0298584公开了一种光传输监测装置，它主要由两个相同的光收发装置，分别安装的烟道的对称两侧。发光管发出的光以一定发散角(10°左右)穿过烟道，被对面的光敏管接收。两发光管工作在不同的频率上。每个光敏管除接收对面来的光束外，还接收本地光源的光，所以每个光敏管输出两个频率的信号，经相敏检波可将它们分离。对这四个信号进行简单运算可以得到光的透射率。其优点是不需要严格的光束对准，且光敏管的漂移误差能够抵消。但镜头的污染同样会引入误差。

美国环境工程(Enviromental Engineering，1994年11月号，27～29页)杂志的文章″排放连续监测新技术一闪烁法″(Scintillation-A newtechnique for continuous dust emissions monitoring)介绍了一个新的光学测尘法，它利用运动粉尘穿过光束所引起的光强波动(闪烁)和光强的平均值来分析计算烟尘浓度。烟道内粉尘的浓度越高，则光强波动相对平均光强就越大。文章给出了一个简单的实验结论：

粉尘浓度＝K×(光强波动有效值)÷(平均光强)

K为标定常数。此方法的最大优点是，即使镜头污染使透射率减小到10％也不会引入测量误差。原因是，镜头污染使其透射率减小后，光强波动有效值和平均光强都按相同的比例减小，它们相除结果保持不变。本方法的另一大优点是，分辨率较高。因粉尘浓度从零增大时，光强波动有效值从零增大，基准是零；而透射计的光强从最大到零，基准是最大。从最大值中分辨一个小的变化显然要困难一些。

为了监测粉尘排放量，还要同时监测粉尘的流速。采用现有的浓度测量方法，还需要另外配置流速传感器。现有流速的连续监测装置采用毕托管法和超声法。由于毕托管容易被粉尘堵塞，所以不能连续测量。超声法是利用声波正反方向传输时间的差来计算烟气流速。它的安装要求声波传播方向与粉尘流动方向夹角在45°左右。所以安装极为不便。

本发明的目的是提供一种利用一个装置能够同时连续自动监测粉尘浓度和流速，从而能在线实时得到排放量的方法。粉尘浓度的测量也利用光强波动有效值和平均光强之商来计算。用光学法同时进行流速、浓度和排放量的监测是本发明的主要目的。在沿着粉尘流动的方向设置两个相距很近的光接收器，它们输出的两个波动信号(交流成分)有一定的时间相关性，由时间差Δt及它们的距离d可以得到粉尘流速v：

v＝d/Δt从而，根据烟道的面积、流速和浓度可以计算得到粉尘的排放量。

本发明的优点：

1.可以用一套装置同时进行浓度、流速和排放量的在线实时监测，仪器结构紧凑简单，安装费用低；2.镜头污染在一定程度内不引入误差，大大延长了仪器的维护周期；3.测量分辨率高，在低浓度时仍有较高的测量精度。

附图的图面说明如下：

图1是本发明的一个实施方案组成示意图

图2是光敏管安装示意图

图3是发光二极管安装示意图

图4是具有透光孔的石英玻璃结构示意图

下面结合附图和实施例作进一步说明：

从图1可见本发明的粉尘排放连续自动监测装置主要由发光二极管1、透镜2、石英玻璃窗3和光敏管4、5等组成，图中的两条垂直的点画线表示烟道，发光二极管1、透镜2安装在烟道的一侧，产生一束单色发散光，发散角约为10°，光的波长在700纳米左右，石英玻璃窗3和光敏管4、5安装在烟道另一侧的对应位置上，以便能接收到发光二极管1发射的发散光。从图中还可以看到光敏管4、5后面接到放大器6并接到实际上远离现场的中央处理单元(CPU)7，CPU可接数字显示屏8直接显示，并接打印机9将测量结果打印。图中所示还有吹风机10，它通过管路接到喷咀11、12产生吹扫气体以延缓镜头的污染。放大器6的输出信号由CPU采集处理，得到与粉尘浓度和流速成正比的数据，经过现场标定的校准，可直接从本装置读取粉尘浓度、流速和排放量。标定的标准装置是等速取样称重装置，在锅炉排放烟尘时标定一次即可，在锅炉满负荷标定最佳。关于电源和电路的连接因属于一般技术，故图中未予详细表示和描述。

图2所示为光敏管安装的一种装置示例，图中所示光敏管4、5，插入在胶木板15的孔中，在胶木板15前面为石英玻璃窗3，石英玻璃3具有镀膜形成两个透光孔13(见图4)，在胶木板15的后面有一电路板P，它的下面是插接座，上述各元件和装置件均装在一个壳体K₁内，该壳体K₁具有可以安装在烟道窗口上的法兰14。

图3所示为安装发光二极管的一种装置示例，图中所示发光二极管1安装在管座16上，管座16通过螺纹拧入在壳体K₂上，其前部装有透镜2，壳体K₂也具有可以安装在烟道另一侧窗口上的法兰17。

Claims

1、一种粉尘排放连续自动监测装置，包括测量元件、信号放大器、中央处理单元和数字显示屏，其特征在于：所说的测量元件是由安装在烟道一侧的发光二极管(1)、透镜(2)和安装在烟道另一侧对应位置上的石英玻璃窗(3)和光敏管(4)、(5)组成的；光敏管(4)、(5)与放大器(6)相接，放大器(6)与中央处理单元(7)相接，中央处理单元(7)后面接有数字显示屏(8)和打印机(9)。

2、根据权利要求1所述的粉尘排放连续自动监测装置，其特征在于：石英玻璃窗(3)具有镀膜形成的两个透光孔(13)。