煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的分析及調(diào)試

-24-學(xué)號：學(xué)號：畢業(yè)設(shè)計課題:煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的分析及調(diào)試學(xué)生姓名:院部:電氣工程學(xué)院專業(yè)班級:指導(dǎo)教師:二○一四年六月銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計侯磊：煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的分析與調(diào)試目錄HYPERLINK摘要 IIHYPERLINKAbstract IIIHYPERLINK第1章緒論 -1-HYPERLINK1.1煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)研究的目的與意義 -1-HYPERLINK1.2煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的定義 -1-HYPERLINK1.3研究現(xiàn)狀與趨勢 -1-HYPERLINK1.4本文所做的工作 -2-HYPERLINK第2章煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)總體方案設(shè)計 -2-HYPERLINK2.1測量原理 -2-HYPERLINK2.1.1光吸收定律 -2-HYPERLINK2.1.2差分吸收光譜法原理 -3-HYPERLINK2.1.3顆粒物的測量原理 -6-HYPERLINK2.2煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的總體方案分析 -6-HYPERLINK2.2.1現(xiàn)場測量系統(tǒng) -8-HYPERLINK2.2.2數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng) -9-HYPERLINK2.2.3數(shù)據(jù)監(jiān)控中心 -10-HYPERLINK第3章煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)工作現(xiàn)場分析 -11-HYPERLINK3.1煙氣在線監(jiān)測儀 -11-HYPERLINK3.2光學(xué)系統(tǒng) -12-HYPERLINK3.3機械結(jié)構(gòu) -13-HYPERLINK3.4電子測量和控制系統(tǒng) -13-HYPERLINK3.5工作過程 -14-HYPERLINK第4章煙氣連續(xù)在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝與調(diào)試實例分析 -15-HYPERLINK4.1YDZX-01型煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)安裝 -15-HYPERLINK4.2YDZX-01型煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)調(diào)試 -15-HYPERLINK4.2.1檢查通訊是否正常 -15-HYPERLINK4.2.2對設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定 -15-HYPERLINK4.2.3SO2，NO氣體標(biāo)定報告 -16-HYPERLINK總結(jié) -18-HYPERLINK參考文獻(xiàn) -19-HYPERLINK致謝 -20-

煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的分析及調(diào)試摘要煙氣在線系統(tǒng)（CEMS）是針對環(huán)境保護(hù)政府和企業(yè)研發(fā)的高新產(chǎn)品，主要用于監(jiān)控企業(yè)污染氣體（二氧化硫，煙塵，NOx）排放。該系統(tǒng)符合國家環(huán)境監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，能夠真實反映企業(yè)污染物排放中污染氣體排放量，并把相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到企業(yè)與環(huán)保部門，也為環(huán)保局提供了有效的執(zhí)法依據(jù)。本文首先介紹該系統(tǒng)的發(fā)展過程，通過對CEMS3種采樣技術(shù)進(jìn)行對比；分析它們的優(yōu)點與缺點確定其測量技術(shù)后，并著重闡述了其測量原理，光學(xué)系統(tǒng)，機械結(jié)構(gòu)，電子測量與控制技術(shù)，工作過程及其系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)。并運用實例，對產(chǎn)品進(jìn)行相關(guān)調(diào)試。關(guān)鍵詞:CEMS；測量原理；現(xiàn)場分析；產(chǎn)品調(diào)試Analysisandadjustment

offluegason-linemonitoringsystemAbstractFluegasonlinesystem(CEMS)isforthegovernmentandtheenvironmentalprotectionenterpriseresearchanddevelopmentofhigh-techproducts,mainlyusedformonitoringenterprisepollutiongases,sulfurdioxide,smokeandNOxemissions.Thestandard,conformstothenationalenvironmentalmonitoringsystemcanreflecttheenterprisepollutantemissionpollutionemissions,andtherelateddatasenttotheenterprisesandtheenvironmentalprotectiondepartment,alsoprovidestheeffectivelawenforcementbasisforenvironmentalprotectionbureau.Thispaperfirstintroducesthesystemdevelopmentprocess,throughtheCEMS3kindofsamplingtechniqueiscompared;Analyzethemtodeterminetheadvantagesanddisadvantagesofitsmeasuringtechnique,andemphaticallyexpoundsthemeasuringprinciple,opticalsystem,mechanicalstructure,electronicmeasurementandcontroltechnology,workingprocessandmaintechnicalparameters.Andtheuseof

examples,

associated

debuggingof

product.Keywords:CEMS;Themeasuringprinciple；Sceneanalysis;

producttesting第1章緒論1.1煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)研究的目的與意義近年，隨著我國工業(yè)化的推進(jìn)，我們賴以生存的環(huán)境變得越來越嚴(yán)峻，越來越多的污染逐漸呈現(xiàn)出來，使得我們的生活質(zhì)量和生存空間受到巨大的威脅。環(huán)境問題已成為全球急需解決的問題。在我國，大氣污染主要是一些化工廠、金屬冶煉廠、材料廠等所排放的污染氣體，造成酸雨。如何控制這些企業(yè)污染物的排放量已成為重中之重。1.2煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的定義用來持續(xù)監(jiān)測煙氣污染物濃度的排放量所需的所有設(shè)備，英文名稱“ContinuousEmissionMonitoringSystem”，簡稱“CEMS”【1】。在大多數(shù)情況下連續(xù)在線監(jiān)測系統(tǒng)由采樣系統(tǒng)，測試系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成。根據(jù)有關(guān)行業(yè)準(zhǔn)則：CEMS必須對企業(yè)排放的污染氣體連續(xù)且持續(xù)的在線監(jiān)測；每一個特定污染排放源的監(jiān)測時間不得低于煙筒總運行時間的75%。1.3研究現(xiàn)狀與趨勢最原始的在線監(jiān)測方法比較麻煩，首先把采樣探頭放進(jìn)煙筒，采集污染氣體作為樣本，由實驗室對其進(jìn)行檢測和分析，從而得到煙氣濃度。雖然傳統(tǒng)直接抽取式是一個傳統(tǒng)的技術(shù)，但這種方法很費時間，不適合長期連續(xù)地對污染物進(jìn)行在線監(jiān)測，且時效性差。用傳統(tǒng)方法進(jìn)行監(jiān)測，對污染物排放源的實時狀態(tài)有特別的規(guī)定，其實時狀態(tài)沒有一般代表性。所以，要準(zhǔn)確監(jiān)測污染物的排放量，必須使用在線連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)。80年代人們逐漸意識到，開發(fā)出一種比傳統(tǒng)采樣更好的技術(shù)來監(jiān)測污染氣體的濃度的迫切性。后來，人們研究發(fā)明了三類不同的測量方法：直接抽取法，稀釋抽取法，直接測量法。同時測量由電化學(xué)方法開始到光學(xué)法的發(fā)展。采樣方式采樣方式抽取采樣法直接測量法采樣稀釋法前處理方式外稀釋測量內(nèi)稀釋測量外置式測量內(nèi)置式測量直接抽取法后處理方式圖1-1CEMS采樣方式分類1.4本文所做的工作闡述煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)及測量原理，通過分析對其總體方案進(jìn)行設(shè)計，對各個模塊進(jìn)行分析；最后通過產(chǎn)品實例，進(jìn)行安裝與調(diào)試。第2章煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)總體方案設(shè)計煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)有煙氣在線監(jiān)測儀、測量子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和采集系統(tǒng)、中心站數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件等組成。在現(xiàn)場進(jìn)行直接采樣，測量出排放氣體中污染物濃度，并且測出排放氣體中壓力、流速、溫度等參數(shù)，通過信號的轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，發(fā)送到數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運算。然后就可以得到污染物排放率和排放量，監(jiān)測、存儲煙氣數(shù)據(jù)；同時通過網(wǎng)絡(luò)把這些參數(shù)傳輸?shù)狡髽I(yè)和環(huán)保部門，達(dá)到實時在線監(jiān)測多種污染氣體的效果。2.1測量原理物質(zhì)對電磁輻射具有吸收作用，這種現(xiàn)象稱之為吸收光譜，和物質(zhì)的吸收特性及輻射能量有關(guān)。所以說，不同物質(zhì)對于輻射的吸收是有選擇性的，每一種物質(zhì)都有各自的特征吸收光譜，不同的氣體對光的也有不同的吸收光譜。利用物質(zhì)吸收譜分析方法可以同時測定多種污染氣體的濃度。2.1.1光吸收定律光吸收定律，是研究光吸收的最基本定律。即比爾—朗伯定律：第一條定律是朗伯在十八世紀(jì)七十年代發(fā)現(xiàn)的，他提出入射光被物質(zhì)吸收了多少與樣本介質(zhì)的厚度有關(guān)【2】；第二條定律是比耳在十九世紀(jì)五十年代提出的，他提出入射光被物質(zhì)吸收了多少與樣本濃度有關(guān)，我們稱為比耳定律【3】。這兩條定律合稱為比爾—朗伯定律，即光的吸收定律。綜合上述兩條定律，可知：當(dāng)我們測量的濃度和厚度是可變的，我們必須考慮物質(zhì)濃度C對吸光度A的影響。（1）(1)是朗伯-比耳定律的數(shù)學(xué)式。上式結(jié)果表明：I0為定值，當(dāng)入射光強It一定時，A與CL成正比。它是分光度分析法的依據(jù)和基礎(chǔ)。上式中K為比例常數(shù),它的值取決于物質(zhì)的性質(zhì)、溫度及入射光的波長。如果在一個特定的波長下，測量物質(zhì)中包含著各種各樣的光吸收材料，我們在計算被測物質(zhì)對該波長光的總吸收度時，應(yīng)該等于該介質(zhì)各成分對光的吸收度之和。即吸光度具有加合性。2.1.2差分吸收光譜法原理DOAS是光學(xué)差分吸收光譜法（英文名：DifferentialOpticalAbsorptionSpectroscopy）【4】。該項技術(shù)源于上世紀(jì)八十年代德國Platt教授提出的差分吸收光譜法，在測定大氣中污染氣體濃度中廣泛運用，并在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域得到了迅猛的發(fā)展。DOAS主要優(yōu)點是測定物質(zhì)絕對濃度時不會被物質(zhì)本身的化學(xué)性質(zhì)所干擾；可以通過分析幾種氣體在同一波段的重疊吸收光譜，來同時測定幾種氣體的濃度。差分吸收光譜法在比爾—朗伯定律上研究出來的。強度為的光由發(fā)射源發(fā)出并打到被檢測打的煙氣上，因為發(fā)射光受到不同成分氣體的吸收與散射，射出來的光強衰減，并記為，并由下式確定：（2）式中，是第i種氣體的濃度，而是吸收截面，和波長相關(guān)；分別是氣體分子和煙霧粒子Mile的散射系數(shù)，D是光學(xué)路徑長度。由SO2、NOx等氣體的吸收譜線可以發(fā)現(xiàn)：紫外光譜中因為含有很多因為分子振轉(zhuǎn)能級不同造成精細(xì)度改變，通過這種精細(xì)改變我們可以計算煙氣濃度。在對煙氣濃度計算時，我們將式（2）分為兩部分：在分析和計算，公式（2）分為兩個部分：快速和慢速的部分。定義如下：(3)(4)上式中，和分別是差分吸收的快變吸收系數(shù)，快變吸收光強，而和是差分吸收的慢變吸收系數(shù)和慢變?nèi)肷涔鈴?。在粒徑較小，由于瑞利散射和Mie散射的影響只有慢變化部分的吸收光譜，只考慮吸收光譜的快變部分可以避免瑞利和Mie散射對濃度計算的影響。因此表達(dá)式（2）可寫為：(5)圖2-1常見污染物的差分吸收光譜分析過程如下一些常見的污染氣體吸收截面主如圖2-1所示，然后選擇特征頻帶進(jìn)行測量計算就可以得到煙氣濃度。幾種納米測量表2-1所列的中心波長的吸收光譜，與標(biāo)準(zhǔn)的光譜對比，我們可以獲得被測氣體的濃度。如果要增加檢測氣體的種類，將污染標(biāo)準(zhǔn)氣體吸收譜輸入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行替換就行了，而不需要更新軟件。表2-1：氣體測量的參考波長主要氣體參考波長（nm）二氧化硫SO2210一氧化氮NO225二氧化氮NO2245依照以上的原理，可以得到的紫外光譜，如圖2-2（A），顯示的測量譜線，橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別是波長和光譜值，圖（A）中有各種影響條件，例如：被測氣體分子吸收的影響，灰塵顆粒和陽光的光：在一些氣體成分污染氣體和光源強度會隨著時間慢慢改變，這對測量結(jié)果的影響和準(zhǔn)確性。我們將所測得的原始光譜(A)和(B)相減得到各種現(xiàn)實因素（C）。其它包含兩個不同的頻率成分，就是R線的快變和S線的慢化。根據(jù)分子光譜特性曲線，s曲線由其他因素產(chǎn)生的（例灰塵或其他顆粒），因此，我們可以用數(shù)學(xué)的方法去除S曲線，只剩下包含各種氣體分子吸收光譜(E)。在圖的一端（D）線，我們使用單分子已知光譜組。如：圖(E)、圖(F)，將他們進(jìn)行累加結(jié)果為圖(G)。圖2-2污染物濃度的提取方法最后我們計算出被測氣體的種類XN，濃度Kn。在實際的模擬中，計算機仿真軟件，將測量結(jié)果的基礎(chǔ)上確定多少單分子線最適合最佳擬合實驗工作。因為存在采樣的精度和計算誤差，使得測量譜線的Z和模擬譜線X之間總是存在誤差