CN201561932U - 基于紫外频段光分析法的烟气检测系统 - Google Patents

基于紫外频段光分析法的烟气检测系统 Download PDF

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宋勇江
巩伟
孙永欣
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Abstract

基于紫外频段光分析法的烟气检测系统,它涉及烟气在线监测领域,解决了传统采样法测量原理落后、性能不稳定、设备复杂的问题,同时解决了外国光谱法在线直接测量无法适应中国烟气工况的问题,它包括光阑、接收镜头、传感器组、紫外激光光源、分束镜、标定器、预处理及功率控制模块、信号处理装置和计算机,由排放源方向依次为光阑、接收镜头和传感器组,分束镜保证紫外激光光源出射的光经过分束镜反射到达标定器,紫外激光光源和标定器与预处理及功率控制模块的功率控制端相连,传感器组与预处理及功率控制模块的信号输入端相连,预处理及功率控制模块、调制器相连、放大器、解调器、V/I转换电路、计算机依次相连。适用于在线烟气工矿的检测。

Description

基于紫外频段光分析法的烟气检测系统
技术领域: [0001] 本实用新型涉及烟气在线监测领域。 背景技术:
[0002] 目前国家逐年加大环境治理力度,要求企业节能减排,已经成为各级政府的首要 任务之一,对污染排放的监管建立在监测基础上,先进的监测手段是节能减排的重要保证。 目前的监测方法大致可分为采样测量法和直接测量法(非采样测量法),在国内产品当中 大多为采样法测量,占有大约九成的市场份额,采样法测量具体有两种测量方法抓直接抽 取法和稀释法,这两种传统方法属于实验室分析方法,因其原理落后,设备复杂,性能不稳 定,价格较高,不适应市场的需要,正在被以光谱法为代表的在线直接测量法所取代。
[0003] 目前中国的环境监测仪器90%需要从国外进口,但进口的监控仪器价格昂贵,且 不能适应中国的烟气工况,技术支持和售后服务很难保障,因此急需替代产品。
实用新型内容:
[0004] 本实用新型为了克服传统采样法测量原理落后、性能不稳定、设备复杂的问题,和 外国光谱法在线直接测量无法适应中国烟气工况的问题,提供一种基于紫外频段光分析法 的烟气检测系统。
[0005] 基于紫外频段光分析法的烟气检测系统,它包括光阑、接收镜头、传感器组、紫外 激光光源、分束镜、标定器、预处理及功率控制电路、信号处理装置和计算机,光阑、接收镜 头和传感器组从右到左依次共轴排列,分束镜设置在紫外激光光源的光路中,使紫外激光 光源出射的光经过分束镜反射到达标定器中,并且使紫外激光光源出射的光经过分束镜透 射到排放源中,所述信号处理装置由调制器、放大器、解调器和V/I转换电路组成,紫外激 光光源的控制信号输入端与预处理及功率控制电路的功率控制端相连,标定器的信号输出 端与预处理及功率控制电路的信号输入端相连,传感器组的信号输出端与预处理及功率控 制电路的信号输入端相连,预处理及功率控制电路的信号输出端与调制器的信号输入端相 连,调制器的信号输出端与放大器的信号输入端相连,放大器的信号输出端与解调器的信 号输入端相连,解调器的信号输出端与V/I转换电路的信号输入端相连,V/I转换电路的信 号输出端与计算机的数据输入/输出端相连。
[0006] 基于紫外频段光分析法的烟气检测系统在现场烟气输送管道内直接使用光学方 式进行测量,能够有效剔除其它非测量组分的干扰,提高了监测精度,同时能够免除所有的 样气处理,具有很大的优越性。烟气颗粒物排放连续监测系统采用紫外频段光分析法对烟 气组分进行多组分测量,实现了配置最优化,技术可靠,符合目前市场需要。
[0007] 基于紫外频段光分析法的烟气检测系统采用紫外频段光分析法测量烟气组分浓 度,避免和消除了水分、颗粒物及其他污染物对被测污染物浓度的影响,提高了测量精度; 适用于在线烟气工矿的检测。附图说明: [0008] 图1为本实用新型的内部结构示意图。 具体实施方式
[0009] 具体实施方式一:下面结合图1说明本实施方式,基于紫外频段光分析法的烟气 检测系统,它包括光阑1、接收镜头2、传感器组4、紫外激光光源9、分束镜3、标定器5、预处 理及功率控制电路6、信号处理装置7和计算机8,光阑1、接收镜头2和传感器组4从右到 左依次共轴排列,分束镜3设置在紫外激光光源9的光路中,使紫外激光光源9出射的光经 过分束镜3反射到达标定器5中,并且使紫外激光光源9出射的光经过分束镜3透射到排 放源11中,所述信号处理装置7由调制器7-1、放大器7-2、解调器7-3和V/I转换电路7_4 组成,紫外激光光源9的控制信号输入端与预处理及功率控制电路6的功率控制端相连,标 定器5的信号输出端与预处理及功率控制电路6的信号输入端相连,传感器组4的信号输 出端与预处理及功率控制电路6的信号输入端相连,预处理及功率控制电路6的信号输出 端与调制器7-1的信号输入端相连,调制器7-1的信号输出端与放大器7-2的信号输入端 相连,放大器7-2的信号输出端与解调器7-3的信号输入端相连,解调器7-3的信号输出端 与V/I转换电路7-4的信号输入端相连,V/I转换电路7-4的信号输出端与计算机8的数 据输入/输出端相连。
[0010] 紫外激光光源9射入排放源11,激光束经过分束镜3,反射部分经过标定器5测定 其光谱并转换成电信号,作为参考信号传递到预处理及功率控制电路6,用于进行零点标定 和跨度标定,透射部分与烟尘粒子作用产生散射光,背向散射光通过光阑1限制、接收镜头 2汇聚进入传感器组4,传感器组4测得散射光光谱,将电信号传递到预处理及功率控制电 路6,预处理及功率控制电路6的功率控制部分保证紫外激光光源9功率的稳定性,预处理 及功率控制电路6预处理部分对传感器组4和标定器5的两束电信号经过比对和预处理, 经过调制、放大、解调和V/I转换传递至计算机8进行测量数据分析和存储。
[0011] 标定器5为多谱线光学标定器,用于接收稳定的光信号,对仪器进行零点和跨度 标定。
[0012] 调制器7-1、放大器7-2和解调器7-3采用AT5321型调制解调放大模块,V/I转换 电路7-4为HY系列模块。
[0013] 具体实施方式二 :本实施方式与具体实施方式一的不同之处在于传感器组4是波 长传感器、烟气流速传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器、O2含量传感器等烟气环 境测量传感器中的一种或几种。
[0014] 本发明支持多组分测量,SO2和NOx浓度的测量使用一个传感器探头,且增加监测 参数和气体的种类不增加任何硬件成本;实现在线测量,简化了测量仪器,降低了设备投资 成本;测量范围宽,数据稳定性好,能够更可直观的反映烟道内的实际情况。
[0015] 其中烟气流速传感器采用皮托管传感器(差压法),在管道中流动的气体同时受 到两种压力的作用,即静压和动压。静压是单位体积气体所具有的势能,它表现为气体在各 个方面上作用于管壁的压力。动压是单位体积气体所具有的动能,是使气体流动的压力,动 压仅作用于气体流动的方向,动压为正值。由于气体的流速与气体的动压的平方根成正比, 可根据测得的动压计算气体的流速。[0016] 温度传感器采用钼热电阻制成温度传感器,利用钼热电组随温度产生变化的特性来实现的,并且它物理化学性能在高温和氧化性介质中非常稳定,因此具有较高的测量精度。
[0017] O2含量传感器采用氧化锆氧含量传感器来测量。
[0018] 本实用新型可以根据烟气工矿和检测目的添加必要的传感器。
[0019] 具体实施方式三:结合图1说明本实施方式,本实施方式与具体实施方式一的不 同之处在于基于紫外频段光分析法的烟气检测系统还包括风室10,风室10的出风口朝向 紫外激光光源9、传感器组4、标定器5 —侧。
[0020] 风室10为一腔体,留有与洁净空气连接的接口,用于保护仪器不被烟气污染。这 样做使得本烟气检测系统具有较的防污染能力。
[0021] 具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式二的不同之处在于风室10内净化 气体的压力为0. 5MPa。
[0022] 具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一、二或三的不同之处在于紫外激 光光源9为波长为670nm的激光器。
[0023] 吸收光谱是基于物质对于电磁辐射具有吸收现象形成。由于分子的结构不同,每 一种物质都有其各自的特征吸收光谱。吸收光谱分析法就是利用物质的这种光谱吸收特性 来测定其浓度,该方法是进行定量分析的有用工具,可以用于常量和超微量组分的测定,由 于光的叠加性原理也可以对多组分进行同时测定。
[0024] 表1给出了本实用新型的技术新能指标,本实用新型与传统采样法测量相比,性 能稳定、设备简单,和外国光谱法在线直接测量相比更能适应中国烟气工况、支持多组分测 量,适用于精度要求较高的在线烟气工矿的检测。
[0025] 表 1
[0026]<table>table see original document page 6</column></row> <table>

Claims (5)

  1. 基于紫外频段光分析法的烟气检测系统,其特征在于它包括光阑(1)、接收镜头(2)、传感器组(4)、紫外激光光源(9)、分束镜(3)、标定器(5)、预处理及功率控制电路(6)、信号处理装置(7)和计算机(8),光阑(1)、接收镜头(2)和传感器组(4)从右到左依次共轴排列,分束镜(3)设置在紫外激光光源(9)的光路中,使紫外激光光源(9)出射的光经过分束镜(3)反射到达标定器(5)中,并且使紫外激光光源(9)出射的光经过分束镜(3)透射到排放源(11)中,所述信号处理装置(7)由调制器(7-1)、放大器(7-2)、解调器(7-3)和V/I转换电路(7-4)组成,紫外激光光源(9)的控制信号输入端与预处理及功率控制电路(6)的功率控制端相连,标定器(5)的信号输出端与预处理及功率控制电路(6)的信号输入端相连,传感器组(4)的信号输出端与预处理及功率控制电路(6)的信号输入端相连,预处理及功率控制电路(6)的信号输出端与调制器(7-1)的信号输入端相连,调制器(7-1)的信号输出端与放大器(7-2)的信号输入端相连,放大器(7-2)的信号输出端与解调器(7-3)的信号输入端相连,解调器(7-3)的信号输出端与V/I转换电路(7-4)的信号输入端相连,V/I转换电路(7-4)的信号输出端与计算机(8)的数据输入/输出端相连。
  2. 2.根据权利要求1所述的基于紫外频段光分析法的烟气检测系统,其特征在于传感器 组(4)是波长传感器、烟气流速传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器、O2含量传感 器中的一种或几种。
  3. 3.根据权利要求1所述的基于紫外频段光分析法的烟气检测系统,其特征在于基于紫 外频段光分析法的烟气检测系统还包括风室(10),风室(10)的出风口朝向紫外激光光源(9)、传感器组(4)、标定器(5) 一侧。
  4. 4.根据权利要求3所述的基于紫外频段光分析法的烟气检测系统,其特征在于于风室(10)内净化气体的压力为0. 5MPa。
  5. 5.根据权利要求1所述的基于紫外频段光分析法的烟气检测系统,其特征在于紫外激 光光源(9)为波长为670nm的激光器。
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C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: HEILONGJIANG DASANYUAN DAIRY MACHINERY CO., LTD.

Assignor: Automation Inst. of Heilongjiang Aciences Academy

Contract record no.: 2011230000306

Denomination of utility model: Flue gas detecting system based on ultraviolet band light analysis

Granted publication date: 20100825

License type: Common License

Record date: 20111102

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Granted publication date: 20100825

Termination date: 20131117