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1、学 号： 毕 业 设 计课 题 : 烟气在线监测系统的分析及调试 学生姓名 : 院 部 : 电气工程学院 专业班级 : 指导教师 : 二 一 四 年 六 月- 25 -铜陵学院毕业设计目录摘 要IIAbstractIII第1章 绪论- 1 -1.1 烟气在线监测系统研究的目的与意义- 1 -1.2 烟气在线监测系统的定义- 1 -1.3 研究现状与趋势- 1 -1.4本文所做的工作- 2 -第2章 烟气在线监测系统总体方案设计- 2 -2.1 测量原理- 2 -2.1.1光吸收定律- 2 -2.1.2差分吸收光谱法原理- 3 -2.1.3 颗粒物的测量原理- 6 -2.2 烟气在线监测系统的总
2、体方案分析- 6 -2.2.1 现场测量系统- 8 -2.2.2 数据采集处理系统- 9 -2.2.3 数据监控中心- 10 -第3章 烟气排放连续监测系统工作现场分析- 11 -3.1 烟气在线监测仪- 11 -3.2 光学系统- 12 -3.3 机械结构- 13 -3.4 电子测量和控制系统- 13 -3.5 工作过程- 14 -第4章 烟气连续在线监测系统安装与调试实例分析- 15 -4.1 YDZX-01型烟气排放连续监测系统安装- 15 -4.2 YDZX-01型烟气排放连续监测系统调试- 15 -4.2.1 检查通讯是否正常- 15 -4.2.2 对设备进行标定- 15 -4.2.
3、3 SO2，NO气体标定报告- 16 -总结- 18 -参考文献- 19 -致谢- 20 -烟气在线监测系统的分析及调试摘 要烟气在线系统（CEMS）是针对环境保护政府和企业研发的高新产品，主要用于监控企业污染气体（二氧化硫，烟尘，NOx）排放。该系统符合国家环境监测标准，能够真实反映企业污染物排放中污染气体排放量，并把相关数据发送到企业与环保部门，也为环保局提供了有效的执法依据。本文首先介绍该系统的发展过程，通过对CEMS 3种采样技术进行对比；分析它们的优点与缺点确定其测量技术后，并着重阐述了其测量原理，光学系统，机械结构，电子测量与控制技术，工作过程及其系统主要技术参数。并运用实例，对产
4、品进行相关调试。关键词: CEMS；测量原理；现场分析；产品调试Analysis and adjustmentof flue gas on-line monitoring systemAbstractFlue gas online system (CEMS) is for the government and the environmental protection enterprise research and development of high-tech products, mainly used for monitoring enterprise pollution gases, s
5、ulfur dioxide, smoke and NOx emissions. The standard, conforms to the national environmental monitoring system can reflect the enterprise pollutant emission pollution emissions, and the related data sent to the enterprises and the environmental protection department, also provides the effective law
6、enforcement basis for environmental protection bureau.This paper first introduces the system development process, through the CEMS3 kind of sampling technique is compared; Analyze them to determine the advantages and disadvantages of its measuring technique, and emphatically expounds the measuring p
7、rinciple, optical system, mechanical structure, electronic measurement and control technology, working process and main technical parameters. And the use ofexamples,associateddebugging ofproduct.Key words: CEMS; The measuring principle；Scene analysis;product testing 第1章 绪论1.1 烟气在线监测系统研究的目的与意义近年，随着我国
8、工业化的推进，我们赖以生存的环境变得越来越严峻，越来越多的污染逐渐呈现出来，使得我们的生活质量和生存空间受到巨大的威胁。环境问题已成为全球急需解决的问题。在我国，大气污染主要是一些化工厂、金属冶炼厂、材料厂等所排放的污染气体，造成酸雨。如何控制这些企业污染物的排放量已成为重中之重。1.2 烟气在线监测系统的定义用来持续监测烟气污染物浓度的排放量所需的所有设备，英文名称“Continuous Emission Monitoring System”，简称“CEMS”【1】。在大多数情况下连续在线监测系统由采样系统，测试系统，数据处理系统构成。根据有关行业准则：CEMS必须对企业排放的污染气体连续且
9、持续的在线监测；每一个特定污染排放源的监测时间不得低于烟筒总运行时间的75%。1.3 研究现状与趋势最原始的在线监测方法比较麻烦，首先把采样探头放进烟筒，采集污染气体作为样本，由实验室对其进行检测和分析，从而得到烟气浓度。虽然传统直接抽取式是一个传统的技术，但这种方法很费时间，不适合长期连续地对污染物进行在线监测，且时效性差。用传统方法进行监测，对污染物排放源的实时状态有特别的规定，其实时状态没有一般代表性。所以，要准确监测污染物的排放量，必须使用在线连续监测系统。80年代人们逐渐意识到，开发出一种比传统采样更好的技术来监测污染气体的浓度的迫切性。后来，人们研究发明了三类不同的测量方法：直接抽
10、取法，稀释抽取法，直接测量法。同时测量由电化学方法开始到光学法的发展。采样方式抽取采样法直接测量法采样稀释法前处理方式外稀释测量内稀释测量外置式测量内置式测量直接抽取法后处理方式图1-1 CEMS采样方式分类1.4本文所做的工作阐述烟气在线监测系统及测量原理，通过分析对其总体方案进行设计，对各个模块进行分析；最后通过产品实例，进行安装与调试。第2章 烟气在线监测系统总体方案设计烟气在线监测系统有烟气在线监测仪、测量子系统、数据处理和采集系统、中心站数据处理系统软件等组成。在现场进行直接采样，测量出排放气体中污染物浓度，并且测出排放气体中压力、流速、温度等参数，通过信号的转换，将模拟信号转换为数
11、字信号后，发送到数据采集处理系统进行数据处理和运算。然后就可以得到污染物排放率和排放量，监测、存储烟气数据；同时通过网络把这些参数传输到企业和环保部门，达到实时在线监测多种污染气体的效果。2.1 测量原理物质对电磁辐射具有吸收作用，这种现象称之为吸收光谱，和物质的吸收特性及辐射能量有关。所以说，不同物质对于辐射的吸收是有选择性的，每一种物质都有各自的特征吸收光谱，不同的气体对光的也有不同的吸收光谱。利用物质吸收谱分析方法可以同时测定多种污染气体的浓度。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。即比尔朗伯定律：第一条定律是朗伯在十八世纪七十年代发现的，他提出入射光被物质吸收了多少
12、与样本介质的厚度有关【2】；第二条定律是比耳在十九世纪五十年代提出的，他提出入射光被物质吸收了多少与样本浓度有关，我们称为比耳定律【3】。这两条定律合称为比尔朗伯定律，即光的吸收定律。综合上述两条定律，可知：当我们测量的浓度和厚度是可变的，我们必须考虑物质浓度C对吸光度A的影响。 （1）(1)是朗伯-比耳定律的数学式。上式结果表明：I0为定值，当入射光强It一定时，A与CL成正比。它是分光度分析法的依据和基础。上式中K为比例常数,它的值取决于物质的性质、温度及入射光的波长。如果在一个特定的波长下，测量物质中包含着各种各样的光吸收材料，我们在计算被测物质对该波长光的总吸收度时，应该等于该介质各成
13、分对光的吸收度之和。即吸光度具有加合性。2.1.2差分吸收光谱法原理DOAS是光学差分吸收光谱法（英文名：Differential Optical Absorption Spectroscopy）【4】。该项技术源于上世纪八十年代德国Platt教授提出的差分吸收光谱法，在测定大气中污染气体浓度中广泛运用，并在环境监测领域得到了迅猛的发展。DOAS主要优点是测定物质绝对浓度时不会被物质本身的化学性质所干扰；可以通过分析几种气体在同一波段的重叠吸收光谱，来同时测定几种气体的浓度。差分吸收光谱法在比尔朗伯定律上研究出来的。强度为的光由发射源发出并打到被检测打的烟气上，因为发射光受到不同成分气体的吸收
14、与散射，射出来的光强衰减，并记为，并由下式确定： （2）式中，是第i种气体的浓度，而是吸收截面，和波长相关；分别是气体分子和烟雾粒子Mile的散射系数，D是光学路径长度。由SO2、NOx等气体的吸收谱线可以发现：紫外光谱中因为含有很多因为分子振转能级不同造成精细度改变，通过这种精细改变我们可以计算烟气浓度。在对烟气浓度计算时，我们将式（2）分为两部分：在分析和计算，公式（2）分为两个部分：快速和慢速的部分。定义如下： (3) (4)上式中，和分别是差分吸收的快变吸收系数，快变吸收光强，而和是差分吸收的慢变吸收系数和慢变入射光强。在粒径较小，由于瑞利散射和Mie散射的影响只有慢变化部分的吸收光谱，只考虑吸收光谱的快变部分可以避免瑞利和Mie散射对浓度计算的影响。因此表达式（2）可写为： (5) 图2-1 常见污染
