[發明專利]煙氣顆粒物和污染氣體同時在線監測裝置和方法

有效

• 申請號: 200910229103.4
• 申請日: 2009-12-10
• 公開（公告）號: CN101718670A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 杜振輝;陳文亮;徐可欣
• 申請（專利權）人: 天津同陽科技發展有限公司;天津大學
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

1.一種插入式的煙氣顆粒物和污染氣體同時在線監測裝置，其特征是光譜儀(16)通過法蘭(18)與煙道(17)固定，煙氣排放參數測量單元(14)通過另一法蘭(18)與煙道(17)固定；煙氣排放參數測量單元(14)的測量信號和光譜儀的測量信號通過電纜線連接到AD轉換器(13)，并送到計算機(15)；光譜儀(16)是由光源驅動器(1)、光源(2)、透鏡(3)、分束鏡(4)、檢測器(5)、前置放大器(6)、光準直器(7)、光學窗(8)、探頭(9)、光反射器(10)、單色器(11)和陣列檢測器(12)組成；以電路連接或光的傳輸方向依次為：光源驅動器(1)；光源(2)發出的光穿過透鏡(3)到分束鏡(4)；經分束鏡分為兩路，一路經過檢測器(5)到前置放大器(6)連接到AD轉換器(13)；另一路經過光準直器(7)到光學窗(8)經過探頭(9)到光反射器(10)；光反射器(10)反射回的光經分束鏡(4)、透鏡(3)、單色器(11)和陣列檢測器(12)連接到AD轉換器(13)；煙氣排放參數測量單元(14)連接到AD轉換器(13)。

2.一種插入式的煙氣顆粒物和污染氣體同時在線監測方法，其特征是光源(2)發出的光經透鏡(3)壓縮發散角，由分束鏡(4)分為兩束光，其中的反射光作為參考光，由參考路檢測器(5)轉換為電信號，并經參考路前置放大器(6)放大后送AD轉換器，對測量光強的變化進行監測和校正；分束鏡的透射光作為測量光，經準直鏡(7)準直、通過光學窗(8)入射到煙道(17)，經探頭(9)中的反射器(10)反射回到分束鏡(4)，分束鏡(4)反射的測量光由透鏡(3)會聚到單色器(11)；光譜信號經測量路前置放大器(19)放大濾波后，經AD轉換器(13)轉換為數字信號，在計算機(15)中做數據的預處理和光譜分析，計算煙氣中的顆粒物和污染氣體的濃度；再依據煙氣排放參數測量單元(16)獲得的煙氣排放參數進行顆粒物和各種污染氣體的排放量的計算。

3.如權利要求2所述的插入式的煙氣顆粒物和污染氣體同時在線監測方法，其特征是檢測方法如下：

1)光源(2)發出的光經分束鏡(4)透射、準直鏡(7)、光學窗(8)入射到煙道(19)的入射光I₀(λ)，經探頭(9)中的反射器(10)將光反射回測量光I(λ)，經分束鏡(4)反射、透鏡(11)聚焦到單色器(11)；

2)光源(2)發出的光經分束鏡(4)的反射光，由參考路檢測器(5)檢測，并經參考路前置放大器(6)、AD轉換器(13)轉換為數字信號，用作入射光強信號I₀(λ)的在線校正；

3)測量光經單色器中的色散裝置分光，由陣列檢測器(12)進行光電轉換，并經測量路前置放大器(14)放大濾波；

4)放大后的信號經AD轉換器(13)轉換為數字信號，由計算機(15)進行數據的預處理和光譜分析；

5)測量數據分析的機理在于朗伯-比爾定律，采用差分吸收光譜方法，通過數字濾波的方法分離吸收光譜中的慢變化成分I′₀(λ)作為等效入射光強，分別由快、慢變化計算污染氣體的濃度(c_i)和顆粒物的濃度(c_m)。

ln(I′₀(λ)/I(λ))＝L∑(σ′_i(λ)c_i)

ln(I₀(λ)/I′₀(λ))-L∑(σ_i0(λ)c_i)＝Lρc_m+z₀；

其中：I₀(λ)為入射光強；I(λ)為測量光強；I′₀(λ)為等效入射光強；L為光程長(cm)；ρ、z₀為煙塵的測量模型系數，σ′_i(λ)為物質吸收截面中隨波長的快速變化部分，σ_io(λ)為物質吸收截面中隨波長的慢變化部分。