CN1869653A - 在线二氧化硫气体浓度监测仪 - Google Patents

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张治国
张云刚
王鑫
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二氧化硫气体浓度监测仪，它具体是一种二氧化硫气体的浓度监测仪。氘灯1的光输出端通过石英透镜2变成平行光、平行光通过被测二氧化硫气体3、透镜4把输入的平行光会聚到摄谱仪5的光检测输入端，摄谱仪5的数据输出端连接计算机6的数据输入端；检测步骤：(a)通过摄谱仪5得到被测二氧化硫气体3的特征吸收光谱，(b)取波长为290nm～310nm的二氧化硫气体特征吸收光谱数据I(λI)，(c)对波长为290nm～310nm的二氧化硫气体特征吸收光谱数据进行多项式拟合，得到拟合数据I(λK)，(d)把吸收光谱数据I(λI)和拟合数据I(λK)代入N＝∑|(I(λI)/I(λK)－1)|/∑(σ(λi)×L)公式中，即可得出被测二氧化硫气体3浓度，公式中的σ(λi)为SO2在不同波长处的吸收截面值，L为被测二氧化硫气体3的有效光程，N是被测二氧化硫气体3的平均浓度。本发明能在线对SO2气体的浓度进行监测。

Description

在线二氧化硫气体浓度监测仪
技术领域：本发明涉及一种在线气体浓度监测仪器，具体是一种二氧化硫气体浓度的监测仪器。
背景技术：由于中国经济持续快速发展，电力和煤炭需求旺盛，煤炭燃烧所产生二氧化硫排放量居高不下，已连续多年超过2000万吨，居世界首位。中国正在采取新的措施减少二氧化硫通过煤炭燃烧向大气排放以遏制酸雨污染恶化的趋势，中国基本消除酸雨污染所允许的最大二氧化硫排放量为1400万吨。按照中国目前经济发展模式，到2020年能源消费总量将达到30至40亿吨标煤，原煤消费量约需25至33亿吨，二氧化硫产生量将达4200至5300万吨，比2003年增加2000至3000万吨。按照目前污染控制方式和力度，预计2020年全国二氧化硫排放量将达到2800万吨左右，超过大气环境容量约1600万吨，将对生态环境和人体健康造成严重影响。
中国目前每年因酸雨和二氧化硫污染对生态环境损害和人体健康影响造成的经济损失在1100亿元左右，今后这种污染损失还将持续不断地增加。因此国家环保总局要求地方各级环保部门加大对火电厂脱硫工作的监督力度，有关部门制定了新的环保法规，对SO2气体等污染物实行总量控制，并将实行排污收费。因此，研究燃煤电站二氧化硫排放的在线监测仪器就势在必行。二氧化硫连续监测仪的测量原理有以下几种：溶解电导率法、非分散红外吸收法、紫外吸收法、紫外脉冲荧光法、火焰光度检测法、定电位电解法。目前普遍应用的有非分散红外吸收法、紫外脉仲荧光法和紫外吸收法。对被测量含有二氧化硫气体介质的处理方法有三种：热管抽气采样法、稀释采样法、在线法。第一种方法适用于非分散红外吸收法，直接测量气体介质中二氧化硫的浓度，被测气体介质被除尘，通过加热保温采样管，加热温度高子120℃，防止水气结露造成二氧化硫的损失，经多级除湿，进入检测器进行测量；第二种方法是将纯净的空气(不含粉尘、颗粒物、SO2、CO2、NOx和水蒸气)由空气压缩机送到探头，与进入探头的气体介质按一定的比例进行稀释混合，稀释比例为10∶1～300∶1。稀释后样品的露点很低，即使是严冬气体也不会结露，不需加热保温。在线法是将一束红外或紫外光直接照射被测气体介质，利用二氧化硫的特征吸收光谱进行测量。第一种方法日本采用，后两种欧、美多采用，我国尚未见成型产品。国内的二氧化硫测量仪器与进口产品有较大差距，主要是可靠性较差，测量精度不高，仪器稳定性差，因此研制一种测量精度高、性能稳定的仪器是十分必要的。
发明内容：本发明的目的是提供一种在线二氧化硫气体浓度的监测仪器。本发明利用紫外吸收法实现了在线二氧化硫气体的浓度监测。本发明在线二氧化硫气体浓度监测仪包含氘灯1、石英透镜2、二氧化硫气体3、石英透镜4、摄谱仪5(型号HR2000)、计算机6；氘灯1的光输出端通过石英透镜2变成平行光、平行光通过被测二氧化硫气体3、石英透镜4把输入的平行光会聚到摄谱仪5的光检测输入端，摄谱仪5的数据输出端连接计算机6的数据输入端，输入到计算机6中的数据利用计算机6中的处理程序得到二氧化硫气体的浓度；本发明的检测方法：(a).通过摄谱仪5得到被测二氧化硫气体3的特征吸收光谱，(b).得到波长为290nm～310nm的二氧化硫气体特征吸收光谱数据I(λI)，(c).对波长为290nm～310nm的二氧化硫气体特征吸收光谱数据进行多项式拟合，得到拟合数据I(λK)，(d).把吸收光谱数据I(λI)和拟合数据I(λK)代入N＝∑|(I(λI)/I(λK)-1)|/∑(σ(λi)×L)公式中，即可得出被测二氧化硫气体3浓度，公式中的σ(λi)为SO2在不同波长处的吸收截面值，L为被测二氧化硫气体3的有效光程值，N为被测二氧化硫气体3的平均浓度。本发明具有结构简单、操作方便、低成本、高精度、实时在线监测的特点。
附图说明：图1是本发明的系统结构示意图。
具体实施方式：结合图1说明本实施方式，本实施方式由氘灯1、石英透镜2、二氧化硫气体3、石英透镜4、摄谱仪5(型号HR2000)、遏制酸雨污染恶化的趋势计算机6组成；氘灯1的光输出端通过石英透镜2变成平行光、平行光通过被测二氧化硫气体3、石英透镜4把输入平行光会聚到摄谱仪5的光检测输入端，摄谱仪5的数据输出端连接计算机6的数据输入端；本发明的检测方法：(a).通过摄谱仪5得到被测二氧化硫气体3的特征吸收光谱，(b).取波长为290nm～310nm的二氧化硫气体特征吸收光谱数据I(λI)，(c).对波长为290nm～310nm的二氧化硫气体特征吸收光谱数据进行多项式拟合，得到拟合数据I(λK)，(d).把吸收光谱数据I(λI)和拟合数据I(λK)代入N＝∑|(I(λI)/I(λK)-1)|/∑(σ(λi)×L)公式中，即可得出被测二氧化硫气体3浓度，公式中的σ(λi)为SO2在不同波长处的吸收截面值，L为被测二氧化硫气体3的有效光程，N是被测二氧化硫气体3的平均浓度。

Claims (2)

1、二氧化硫气体浓度监测仪，它包含氘灯1、石英透镜2、二氧化硫气体3、石英透镜4、摄谱仪5(型号HR2000)、计算机6；氘灯1的光输出端通过石英透镜2变成平行光、平行光通过被测二氧化硫气体3、透镜4把输入光会聚到摄谱仪5的光检测输入端，摄谱仪5的数据输出端连接计算机6的数据输入端，利用计算机6中的数据处理程序得到二氧化硫的浓度。
2、二氧化硫气体浓度的检测方法，其特征在于：(a).通过摄谱仪5得到被测二氧化硫气体3的特征吸收光谱，(b).取波长为290nm～310nm的二氧化硫气体特征吸收光谱数据I(λI)，(c).对波长为290nm～310nm的二氧化硫气体特征吸收光谱数据进行多项式拟合，得到拟合数据I(λK)，(d).把吸收光谱数据I(λI)和拟合数据I(λK)代入N＝∑|(I(λI)/I(λK)-1)|/∑(σ(λi)×L)公式中，即可得出被测二氧化硫气体3浓度，公式中的σ(λi)为SO2在不同波长处的吸收截面值，L为被测二氧化硫气体3的有效光程，N是被测二氧化硫气体3的平均浓度。
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