[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

技術領域

本發明涉及煙氣的在線監測方法和裝置，特別是基于差分吸收光譜分析方法的煙氣顆粒物和污染氣體同時在線檢測的裝置和方法。

背景技術

在燃煤和燃油過程排放的高濃度二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NO_x)及顆粒物等對環境和人類健康造成了嚴重危害。各國都制訂了嚴格的標準、規范和法規對煙氣的排放進行監測、控制和治理。

當前的固定污染源煙氣排放連續監測系統(Continuous?Emission?Monitoring?Systems，CEMS)，對煙氣排放中的氣態污染物(SO₂、NO_x、中環芳烴等)和顆粒物分別采用不同的設備進行監測。顆粒物的在線光學監測方法有不透明度(濁度)法、光散射法、光閃爍法。不透明度法適合于高濃度顆粒物(如污染源排放)的監測，為了避免污染氣體吸收對測量精度的影響，要選擇在煙氣主要成分沒有強吸收的波長；光散射法基于煙塵顆粒的光散射效應，一般適合于低濃度顆粒物的測量；光閃爍法基于運動顆粒物對入射光的幅度調制作用，調制信號的幅度與顆粒物的濃度成正比。其它測量方法還有β射線吸收法和電荷法。光學方法具有非接觸、無須取樣、精度較高、測量速度快等優點。

對煙氣中氣體污染物的在線監測采用抽取式或插入式，1)抽取式(稀釋法)：煙道中的煙氣經抽取、過濾、稀釋、干燥后，被分別送入紫外熒光分析儀(SO₂)、化學發光分析儀(NO_x)和非分散紅外分析儀(CO_x)，煙氣稀釋的目的在于解決SO₂濃度較高時的熒光淬滅現象。2)插入式在線連續監測系統，使用紫外差分吸收光譜(DOAS)方法，DOAS可以測量的氣體包括：SO₂，NO₂，NO等污染氣體，DOAS利用被測氣體吸收截面中隨波長的快速變化成分，通過數學手段對被測的光譜信號進行快變化的提取，用于氣體成分的檢測和濃度的在線計算，而氣體吸收的慢變化與測量光路中的顆粒物消光、儀器漂移、光源和檢測器特性等混雜在一起，不加區分的完全剔除掉了。

按照國家環保部“固定污染源煙氣排放連續監測系統技術要求及檢測方法”(HJ/T?76-2007)的要求，CEMS系統的監測項目包括氣態污染物(SO₂，NO₂，NO)、顆粒物及煙氣排放參數(溫度、壓力、流量、濕度、O₂、CO₂)，現有技術對氣態污染物和顆粒物分別采用不同的測量單元。如發明專利[CN200810050862](東北電力大學?李少華等)所提出的方法，對污染氣體(NO_x、SO₂、CO、CO₂)采用非分散紅外技術，對煙氣中的顆粒物采用激光通過煙氣的衰減系數進行測量，污染氣體和顆粒物的測量采用不同的測量單元和各自獨立安裝，僅是共用同一套數據采集控制器分別進行數據的處理和運算。這種所謂的同時在線監測方法的實質是不同設備的集成化。

現有煙氣連續監測系統的缺點在于，污染氣體和顆粒物分別采用不同的設備測量，并需要分別在煙道開孔安裝探頭(或取樣頭)，系統的成本高、安裝調試繁瑣，且維護費用高，不具有經濟性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，提供一種煙氣顆粒物和污染氣體的同時在線監測方法和裝置。

本發明是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)。

所述的光譜儀(16)是由光源驅動器(1)、光源(2)、透鏡(3)、光分束器(4)、檢測器(5)、前置放大器(6)、光準直器(7)、光學窗(8)、單色器(11)、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)到光分束器(4)；光分束器分為兩路，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)反射回的光經光分束器(4)經透鏡(3)和單色器(11)、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)。