超低濃度煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)及分析方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)屬于煙氣檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及超低濃度煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)及分析方法。本發(fā)明專利技術(shù)公開了超低濃度煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括煙氣采樣系統(tǒng)，氣體預(yù)處理系統(tǒng)、干燥壓縮空氣發(fā)生系統(tǒng)、氣體成分分析系統(tǒng)、溫壓流測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集傳輸控制系統(tǒng)；本發(fā)明專利技術(shù)還公開了涉及超低濃度煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的分析方法。本發(fā)明專利技術(shù)的有益效果是氣體采樣裝置整體進行加熱處理，有效地防止了由于煙道內(nèi)高濕環(huán)境導致的被測氣體的溶解損失，流速測量穩(wěn)定可靠，流速能更好的體現(xiàn)工況，采用了獨立與研發(fā)設(shè)計的樣氣氣體預(yù)處理系統(tǒng)，選用的特殊材料能夠在極短時間內(nèi)將煙氣的水分去除，不會造成被測氣體成分損失，操作組態(tài)軟件界面友好，數(shù)據(jù)顯示直觀，用戶操作簡單易行。

Ultra low concentration flue gas on-line monitoring system and analysis method

The invention belongs to the technical field of smoke detection, in particular to an on-line monitoring system and an analysis method for Ultra Low Concentration Flue gas. The invention discloses an on-line monitoring system for ultra low concentration of flue gas, including the gas sampling system, gas pretreatment system, compressed air drying system, gas composition analysis system, temperature and pressure flow measurement system, data acquisition and transmission control system; the invention also discloses a method to on-line monitoring system of Ultra Low Concentration Flue gas. The beneficial effect of the invention is a gas sampling device of heat treatment, can effectively prevent the loss due to the dissolution of measured gas flue gas in high humidity environment caused by the flow velocity measurement is stable and reliable, can better reflect the conditions, the sample gas pretreatment system and independent R & D design, special materials to the removal of flue gas water in a very short period of time, will not cause the loss of the measured gas composition, configuration software friendly interface operation, visual data display, the user operation is simple.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
超低濃度煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)及分析方法
本專利技術(shù)屬于煙氣檢測
，具體涉及超低濃度煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)及分析方法。
技術(shù)介紹
煙氣是氣體和煙塵的混合物，是污染居民區(qū)大氣的主要原因。煙氣的成分很復(fù)雜，氣體中包括水蒸汽、SO2、N2、O2、CO、CO2碳氫化合物以及氮氧化合物等，煙塵包括燃料的灰分、煤粒、油滴以及高溫裂解產(chǎn)物等。因此煙氣對環(huán)境的污染是多種毒物的復(fù)合污染。煙塵對人體的危害性與顆粒的大小有關(guān)，對人體產(chǎn)生危害的多是直徑小于10微米的飄塵，尤其以1～2.5微米的飄塵危害性最大。因此煙氣要進行處理后排放在大氣中，處理后的煙氣需要進行在線檢測，以此來判斷排放的煙氣是否合格。目前用于煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的分析方法主要有：冷干法：就是通過采樣裝置(通常為隔膜泵)將煙道內(nèi)的氣體(溫度一般較高、濕度大)通過制冷處理，將煙氣中的水分(濕度)去除，去除后的煙氣通過氣體壓力和流量調(diào)制，達到分析儀表的要求，從而進入分析儀表進行分析，分析后的廢氣通過儀表直接排入空氣中；熱濕法：煙氣通過采樣裝置(通常為射流泵)將煙氣從煙道內(nèi)取出，取出后煙氣通過恒熱型電伴熱采樣管進入壓力流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，最后進入儀表進行分析，分析后的廢氣直接排入空氣(由于壓縮空氣的引入導致了產(chǎn)生大量的廢氣和壓縮空氣的混合氣體)；原位式測量：將儀表直接安裝在需要監(jiān)測的位置進行煙氣監(jiān)測。但是，現(xiàn)有的檢測系統(tǒng)的分析方法都存在一些不足之處：冷干法進行煙氣監(jiān)測，主要困難之處在于煙氣中被測成分的損失。由于煙氣內(nèi)含有水分，在水蒸氣由氣態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)換的過程中，液態(tài)水會和需要測量成分進行溶解和化學反應(yīng)，導致了需要測量氣體的損失，從而導致了濃度的降低。尤其在面臨所測氣體成分濃度較低的情況下，這種損失造成的數(shù)據(jù)誤差不能夠被忽略，而成為導致測量數(shù)據(jù)偏差過大的主要原因；熱濕法進行煙氣在線監(jiān)測通常采用射流泵作為采樣裝置，有的工業(yè)現(xiàn)場由于處理工藝問題導致了煙氣中含有大量的粉塵，加上煙氣濕度高，粉塵顆粒會與水相互作用，對分析儀表光學測量新系統(tǒng)造成很大影響，從而影響了分析儀表的測量準確性，導致了測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大的誤差；原位式測量的光學測量元件位于煙道內(nèi)，由于煙道內(nèi)氣體成分復(fù)雜，顆粒物含量高、水分含量高等因素，測量光學部件極易受到污染，導致了原位式測量會出現(xiàn)較大的測量誤差。同時由于該光學系統(tǒng)為開放式光路，測量準確度無法進行校準，也導致了該方法測量超低濃度污染物成分時會產(chǎn)生較大誤差。
技術(shù)實現(xiàn)思路
基于上述
技術(shù)介紹
中提出的技術(shù)問題，本專利技術(shù)的目的是提供一種超低濃度煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)及分析方法。為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：超低濃度煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括煙氣采樣系統(tǒng)，氣體預(yù)處理系統(tǒng)、干燥壓縮空氣發(fā)生系統(tǒng)、氣體成分分析系統(tǒng)、溫壓流測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集傳輸控制系統(tǒng)；所述煙氣采樣系統(tǒng)包括采樣裝置，所述采樣裝置的輸出端連接有聚四氟乙烯管，所述聚四氟乙烯管的自由端連接有樣氣傳送管，所述樣氣傳送管為電伴熱型恒功率采樣管、且采用了聚四氟乙烯材質(zhì)，所述樣氣傳送管連接有溫控器，所述樣氣傳送管的進氣端還連接有全程標氣球閥，所述全程標氣球閥，所述全程標氣球閥的進氣端連接有標氣罐組；所述氣體預(yù)處理系統(tǒng)包括樣氣過濾器，所述樣氣過濾器與樣氣傳送管的輸出端通過聚四氟乙烯管連接，所述樣氣過濾器上設(shè)有排空閥，所述樣氣過濾器的輸出端連接有反吹閥和干燥管，所述干燥管為Naflon干燥管，所述干燥管的輸出端連接有截止閥，所述截止閥的輸出端連接有露點變送器；所述干燥壓縮空氣發(fā)生系統(tǒng)包括空氣壓縮機，所述空氣壓縮機的輸出端連接有氣動三聯(lián)件，所述氣動三聯(lián)件的輸出端分兩路分別連接有第一干燥罐和反吹閥，所述第一干燥罐為Nafion干燥管，所述第一干燥罐的輸出端分兩路分別連接干燥氣調(diào)節(jié)閥和第一干燥罐的輸入端，所述干燥氣調(diào)節(jié)閥連接有第一浮子流量計，所述浮子流量計分兩路分別連接第二空氣過濾器和干燥管，所述第二空氣過濾器的輸出端連接有空氣減壓閥，所述空氣減壓閥的輸出端連接有第二浮子流量計，所述第二浮子流量計的輸出端連接有多組份氣體分析儀；所述氣體成分分析系統(tǒng)包括第一測量/標零切換閥，所述第一測量/標零切換閥的輸入端連接有露點變送器和第一空氣過濾器，所述第一測量/標零切換閥的輸出端連接有流量調(diào)節(jié)閥，所述流量調(diào)節(jié)閥的輸出端連接有采樣泵，所述采樣泵的輸出端分兩路連接有旁路調(diào)節(jié)閥和第二測量/標零切換閥，所述第二測量/標零切換閥的輸入端還連接有標氣浮子流量計，所述標氣浮子流量計與標氣罐組連接，所述第二測量/標零切換閥的輸出端連接有模式過濾器，所述模式過濾器的輸出端連接多組份氣體分析儀；所述溫壓流測量系統(tǒng)包括多管式S型皮托管組、靜壓室、全壓室、溫度變送器、差壓變送器、電接點壓力表、送氣管，所述多管式S型皮托管組包括多個靜壓引壓端和全壓引壓端，所述靜壓引壓端通過送氣管與靜壓室連接，所述靜壓引壓端與靜壓室連接的送氣管上安裝有第一兩位三通電磁閥，所述第一兩位三通電磁閥與電接點壓力表通過送氣管連接，所述靜壓室的輸出端與差壓變送器連接，所述全壓引壓端與全壓室連接的送氣管上安裝有第二兩位三通電磁閥，所述第二兩位三通電磁閥與電接點壓力表通過送氣管連接，所述全壓室的輸出端與差壓變送器連接，所述電接點壓力表通過送氣管連接空氣壓縮機，所述溫度變送器、靜壓引壓端和全壓引壓端均位于煙道內(nèi)；所述數(shù)據(jù)采集傳輸控制系統(tǒng)包括PLC控制器、PLC數(shù)據(jù)采集模塊和工控機，所述工控機內(nèi)安裝有工業(yè)組態(tài)軟件和SQLServer數(shù)據(jù)庫；所述PLC控制器與溫控器、排空閥、反吹閥、截止閥、露點變送器、第一測量/標零切換閥、多組份氣體分析儀、溫度變送器、差壓變送器、電接點壓力表、第一兩位三通電磁閥和第二兩位三通電磁閥電連接。作為本專利技術(shù)的一種優(yōu)選方案，所述干燥管和第一干燥罐均分為內(nèi)外兩層、且中間設(shè)有選擇透過性膜，這樣的設(shè)計，當管內(nèi)外存在濕度差時，水分子會有濕度高的一方向濕度低的一方迅速遷移，從而使?jié)穸雀叩囊环綐託獾玫礁稍铩Ｓ捎谒肿舆w移速度很快，所以在進行干燥時時間極短，不會造成分析氣體成分的損失。作為本專利技術(shù)的一種優(yōu)選方案，所述標氣罐組包括SO2標氣罐、高純度N2標氣罐、O2標氣罐、CO標氣罐和NO標氣罐，這樣的設(shè)計，可以滿足煙氣檢測時的需要，能夠使檢測的數(shù)據(jù)更加精確。作為本專利技術(shù)的一種優(yōu)選方案，所述S型皮托管組包括多根并列設(shè)置的S型皮托管，S型皮托管的右端為相對設(shè)置的靜壓引壓端和全壓引壓端，S型皮托管上套設(shè)有保護套，保護套的左端焊接有法蘭，S型皮托管于法蘭的左側(cè)連接有矩形塊狀的連接板，連接板按環(huán)形方向均勻開設(shè)有多個錐管螺紋孔，這樣的設(shè)計，在進行氣體流速測量時，正對于來氣方向測量壓力為全壓，背對來氣方向為靜壓，煙氣全壓和靜壓的差值為煙氣動壓，煙氣的動壓方均根值與煙氣流速成正比，根據(jù)伯努利方程，就可求出煙氣流速，S型皮托管組將煙道分為若干個面積相等的矩形，在每個矩形的對角線中心設(shè)置一組S型皮托管用來測量該矩形的平均流速，然后將多個點的平均流速作為斷面的平均流速，這種流速測量方法準確度較高。作為本專利技術(shù)的一種優(yōu)選方案，所述S型皮托管為316L不銹鋼無縫鋼管、且外管壁涂有聚四氟乙烯涂層，這樣的設(shè)計，可以使S型皮托管具有很好的耐腐蝕性、耐高溫性、耐磨性，很好地滿足了測量的需求，聚四氟乙烯涂層的設(shè)置有效地避免了煙氣吸附在S型皮本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
超低濃度煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括煙氣采樣系統(tǒng)，氣體預(yù)處理系統(tǒng)、干燥壓縮空氣發(fā)生系統(tǒng)、氣體成分分析系統(tǒng)、溫壓流測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集傳輸控制系統(tǒng)；所述煙氣采樣系統(tǒng)包括采樣裝置(11)，所述采樣裝置的輸出端連接有聚四氟乙烯管，所述聚四氟乙烯管的自由端連接有樣氣傳送管(12)，所述樣氣傳送管為電伴熱型恒功率采樣管、且采用了聚四氟乙烯材質(zhì)，所述樣氣傳送管連接有溫控器，所述樣氣傳送管(12)的進氣端還連接有全程標氣球閥(51)，所述全程標氣球閥(51)，所述全程標氣球閥(51)的進氣端連接有標氣罐組(52)；所述氣體預(yù)處理系統(tǒng)包括樣氣過濾器(21)，所述樣氣過濾器(21)與樣氣傳送管(12)的輸出端通過聚四氟乙烯管連接，所述樣氣過濾器(21)上設(shè)有排空閥(22)，所述樣氣過濾器(21)的輸出端連接有反吹閥(23)和干燥管(24)，所述干燥管(24)為Nafion干燥管，所述干燥管(24)的輸出端連接有截止閥(25)，所述截止閥(25)的輸出端連接有露點變送器(26)；所述干燥壓縮空氣發(fā)生系統(tǒng)包括空氣壓縮機，所述空氣壓縮機的輸出端連接有氣動三聯(lián)件(31)，所述氣動三聯(lián)件(31)的輸出端分兩路分別連接有第一干燥罐(32)和反吹閥(23)，所述第一干燥罐(32)為Nafion干燥管，所述第一干燥罐(32)的輸出端分兩路分別連接干燥氣調(diào)節(jié)閥(33)和第一干燥罐(32)的輸入端，所述干燥氣調(diào)節(jié)閥(33)連接有第一浮子流量計(34)，所述浮子流量計(34)分兩路分別連接第二空氣過濾器(35)和干燥管(24)，所述第二空氣過濾器(35)的輸出端連接有空氣減壓閥(36)，所述空氣減壓閥(36)的輸出端連接有第二浮子流量計(37)，所述第二浮子流量計(37)的輸出端連接有多組份氣體分析儀(48)；所述氣體成分分析系統(tǒng)包括第一測量/標零切換閥(41)，所述第一測量/標零切換閥(41)的輸入端連接有露點變送器(26)和第一空氣過濾器(42)，所述第一測量/標零切換閥(41)的輸出端連接有流量調(diào)節(jié)閥(43)，所述流量調(diào)節(jié)閥(43)的輸出端連接有采樣泵(44)，所述采樣泵(44)的輸出端分兩路連接有旁路調(diào)節(jié)閥(45)和第二測量/標零切換閥(46)，所述第二測量/標零切換閥(46)的輸入端還連接有標氣浮子流量計(53)，所述標氣浮子流量計(53)與標氣罐組(52)連接，所述第二測量/標零切換閥(46)的輸出端連接有模式過濾器(47)，所述模式過濾器(47)的輸出端連接多組份氣體分析儀(48)；所述溫壓流測量系統(tǒng)包括多管式S型皮托管組(61)、靜壓室(62)、全壓室(63)、溫度變送器(64)、差壓變送器(65)、電接點壓力表(66)、送氣管，所述多管式S型皮托管組包括多個靜壓引壓端(611)和全壓引壓端(612)，所述靜壓引壓端(611)通過送氣管與靜壓室(62)連接，所述靜壓引壓端(611)與靜壓室(62)連接的送氣管上安裝有第一兩位三通電磁閥(67)，所述第一兩位三通電磁閥(67)與電接點壓力表(66)通過送氣管連接，所述靜壓室(62)的輸出端與差壓變送器(65)連接，所述全壓引壓端(612)與全壓室(63)連接的送氣管上安裝有第二兩位三通電磁閥(68)，所述第二兩位三通電磁閥(68)與電接點壓力表(66)通過送氣管連接，所述全壓室(63)的輸出端與差壓變送器(65)連接，所述電接點壓力表(66)通過送氣管連接空氣壓縮機，所述溫度變送器(64)、靜壓引壓端(611)和全壓引壓端(612)均位于煙道內(nèi)；所述數(shù)據(jù)采集傳輸控制系統(tǒng)包括PLC控制器、PLC數(shù)據(jù)采集模塊和工控機，所述工控機內(nèi)安裝有工業(yè)組態(tài)軟件和SQL?Server數(shù)據(jù)庫；所述PLC控制器與溫控器、排空閥(22)、反吹閥(23)、截止閥(25)、露點變送器(26)、第一測量/標零切換閥(41)、多組份氣體分析儀(48)、溫度變送器(64)、差壓變送器(65)、電接點壓力表(66)、第一兩位三通電磁閥(67)和第二兩位三通電磁閥(68)電連接。...

【技術(shù)特征摘要】
1.超低濃度煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括煙氣采樣系統(tǒng)，氣體預(yù)處理系統(tǒng)、干燥壓縮空氣發(fā)生系統(tǒng)、氣體成分分析系統(tǒng)、溫壓流測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集傳輸控制系統(tǒng)；所述煙氣采樣系統(tǒng)包括采樣裝置(11)，所述采樣裝置的輸出端連接有聚四氟乙烯管，所述聚四氟乙烯管的自由端連接有樣氣傳送管(12)，所述樣氣傳送管為電伴熱型恒功率采樣管、且采用了聚四氟乙烯材質(zhì)，所述樣氣傳送管連接有溫控器，所述樣氣傳送管(12)的進氣端還連接有全程標氣球閥(51)，所述全程標氣球閥(51)，所述全程標氣球閥(51)的進氣端連接有標氣罐組(52)；所述氣體預(yù)處理系統(tǒng)包括樣氣過濾器(21)，所述樣氣過濾器(21)與樣氣傳送管(12)的輸出端通過聚四氟乙烯管連接，所述樣氣過濾器(21)上設(shè)有排空閥(22)，所述樣氣過濾器(21)的輸出端連接有反吹閥(23)和干燥管(24)，所述干燥管(24)為Nafion干燥管，所述干燥管(24)的輸出端連接有截止閥(25)，所述截止閥(25)的輸出端連接有露點變送器(26)；所述干燥壓縮空氣發(fā)生系統(tǒng)包括空氣壓縮機，所述空氣壓縮機的輸出端連接有氣動三聯(lián)件(31)，所述氣動三聯(lián)件(31)的輸出端分兩路分別連接有第一干燥罐(32)和反吹閥(23)，所述第一干燥罐(32)為Nafion干燥管，所述第一干燥罐(32)的輸出端分兩路分別連接干燥氣調(diào)節(jié)閥(33)和第一干燥罐(32)的輸入端，所述干燥氣調(diào)節(jié)閥(33)連接有第一浮子流量計(34)，所述浮子流量計(34)分兩路分別連接第二空氣過濾器(35)和干燥管(24)，所述第二空氣過濾器(35)的輸出端連接有空氣減壓閥(36)，所述空氣減壓閥(36)的輸出端連接有第二浮子流量計(37)，所述第二浮子流量計(37)的輸出端連接有多組份氣體分析儀(48)；所述氣體成分分析系統(tǒng)包括第一測量/標零切換閥(41)，所述第一測量/標零切換閥(41)的輸入端連接有露點變送器(26)和第一空氣過濾器(42)，所述第一測量/標零切換閥(41)的輸出端連接有流量調(diào)節(jié)閥(43)，所述流量調(diào)節(jié)閥(43)的輸出端連接有采樣泵(44)，所述采樣泵(44)的輸出端分兩路連接有旁路調(diào)節(jié)閥(45)和第二測量/標零切換閥(46)，所述第二測量/標零切換閥(46)的輸入端還連接有標氣浮子流量計(53)，所述標氣浮子流量計(53)與標氣罐組(52)連接，所述第二測量/標零切換閥(46)的輸出端連接有模式過濾器(47)，所述模式過濾器(47)的輸出端連接多組份氣體分析儀(48)；所述溫壓流測量系統(tǒng)包括多管式S型皮托管組(61)、靜壓室(62)、全壓室(63)、溫度變送器(64)、差壓變送器(65)、電接點壓力表(66)、送氣管，所述多管式S型皮托管組包括多個靜壓引壓端(611)和全壓引壓端(612)，所述靜壓引壓端(611)通過送氣管與靜壓室(62)連接，所述靜壓引壓端(611)與靜壓室(62)連接的送氣管上安裝有第一兩位三通電磁閥(67)，所述第一兩位三通電磁閥(67)與電接點壓力表(66)通過送氣管連接，所述靜壓室(62)的輸出端與差壓變送器(65)連接，所述全壓引壓端(612)與全壓室(63)連接的送氣管上安裝有第二兩位三通電磁閥(68)，所述第二兩位三通電磁閥(68)與電接點壓力表(66)通過送氣管連接，所述全壓室(63)的輸出端與差壓變送器(65)連接，所述電接點壓力表(66)通過送氣管連接空氣壓縮機，所述溫度變送器(64)、靜壓引壓端(611)和全壓引壓端(612)均位于煙道內(nèi)；所述數(shù)據(jù)采集傳輸控制系統(tǒng)包括PLC控制器、PLC數(shù)據(jù)采集模塊和工控機，所述工控機內(nèi)安裝有工業(yè)組態(tài)軟件和SQLServer數(shù)據(jù)庫；所述PLC控制器與溫控器、排空閥(22)、反吹閥(23)、截止閥(25)、露點變送器(26)、第一測量/標零切換閥(41)、多組份氣體分析儀(48)、溫度變送器(64)、差壓變送器(65)、電接點壓力表(66)、第一兩位三通電磁閥(67)和第二兩位三通電磁閥(68)電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低濃度煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述干燥管(24)和第一干燥罐(32)均分為內(nèi)外兩層、且中間設(shè)有選擇透過性膜。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超低濃度煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述標氣罐組(52)包括SO2標氣罐、高純度N2標氣罐、O2標氣罐、CO標氣罐和NO標氣罐。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超低濃度煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述S型皮托管組(61)包括多根并列設(shè)置的S型皮托管(613)，S型皮托管(613)的右端為相對設(shè)置的靜壓引壓端(611)和全壓引壓端(612)，S型皮托管(613)上套設(shè)有保護套(614)，保護套(614)的左端焊接有法蘭(615)，S型皮托管(613)于法蘭(615)的左側(cè)連接有矩形塊狀的連接板(616)，連接板(616)按環(huán)形方向均勻開設(shè)有多個錐管螺紋孔(617)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超低濃度煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述S型...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉爾斌，杜志海，
申請(專利權(quán))人：匯眾翔環(huán)保科技河北有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：河北,13