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1、图10-11 S710-MULTOR型多组分红外线气体分析仪结构原理图 MULTOR多组分红外模块+OXOR-P顺磁性氧模块(或OXOR-E电化学氧模块),可测量3个红外吸收组分(SO2、NO、CO、CO2等）和O2。10-32 图10-11是S710-MULTOR型多组分红外线气体分析仪结构原理图，试简述其工作原理。 答：S710-MULTOR型多组分红外线气体分析仪属于不分光（非色散型）双光路红外分析仪。它的检测器中有两个接收气室；前接收气室后接收气室，前、后气室串联布置,薄膜电容器位于接收室下方。仪器的信息处理和恒温控制等有微机系统完成。S710-MULTOR的工作原理和采用薄膜电容检测
2、器、串联型接收气室的双光路红外分析仪基本相同，不同之处如下。(1） MULTOR多组分红外棋块最多可分析3种组分。当分析烟气中的SO2、NO、CO、含量时，检测器的接收气室中充有多种气体，包括SO2、NO、CO、H2O和N2。光路中有一个干涉滤波片轮，在步进电机的控制下，能顺序地进入光路，当某一滤光片(如SO2滤光片)进入光路时，整个光学部件就如同一个SO2分析模块。在工作过程中，滤光片轮将SO2、NO、CO、H2O四种滤光片交替送入光路，检测器相应输出SO2、NO、CO、H2O四个组分的浓 度信号。S710的数据处理程序，将这些信号转换成浓度信号输出，同时对它们之间的相互干扰进行修正。MUL
3、TOR检测器的前接收气室光程较短，只能吸收光谱的中心部分，后吸收气室采用光锥结构，使前室未被吸收的光谱在后室全部被吸收掉，由于不同气体吸收光谱的重叠部分是在吸收谱带的边缘部分，通过选择合适的填充气体浓度，可以使重叠部分的光谱在前室的吸收等于后室的吸收。两者在薄膜电容器上的作用方向相反，相互抵消。测量H2O的目的是为了消除其对其他待测组分的影响，因为H2O的红外吸收频带较宽，对其他待测组分如S02会产生交叉干扰，这种交叉干扰不仅发生在吸收谱带的边缘部分，而且往往发生在吸收頻 带的中间部分，难于用上述前后气室相互抵消的办法将其除掉，只有通过数据处理程序对其进行修正。（2）MULTOR分析模块光路中
4、插入了一个校准气室轮，校准气室中填充一定浓度的被测气体，产生相当于满量程标准气的气体吸收信号，可以不需要标准气就实现仪器的定时标定。标定时，传动电机将相应的校准气室送入光路，此时仪器的测量池必须通高纯氮气。为了检査校准气室是否漏气，每半年或一年仍然要用标准气进行一次对照测试。10-33 西门子公司ULTRAMAT23型多组分分析仪也是我国CEMS系统中常用的一种分析仪。图10-12为ULTRAMAT23型多组分分析仪内部气路图。试说明其分析流程和工作原理。答：被测样气由入口 1、2进入，首先经膜式过滤器5除尘除水。流路中的压力开关9用以监视样气压力，当压力过低时发出报警信号；浮子流量计8显示样
5、气流量。供维护人员观察；限流器12起限流限压作用；凝液罐13分离可能冷凝下来的液滴，以保 护分析器免遭损害。 173 答：Uras14型多组分分析仪中有两个红外分析模块和一个氧分析模块，可测量三个红外吸收组分和氧的含量。 红外分析模块采用不分光红外吸收原理，双光路系统，薄膜电容检测器。检测器中的接收气室采用前、后气室串联布罝，薄膜电容器位于接收气室的侧方。图的下部为单组分红外分析模块，上部为双组分红外分析模块。上部的双组分红外分析模块中有两套薄膜电容检测器，其两组接收气室串联连接在一起，分别接收不同辐射波段的红外光束，分析不同的组分。在两个红外分析模块光路中各插入一个校准气室轮，校准气室中填充
6、一定浓度的被测气体，产生相当于满量程标准气的气体吸收信号，可以不需要标准气就实现仪器的定时标定。标定时，传动电机将相应的校准气室送入光路，此时仪器的测量气室必须通高纯氮气。 氧分析模块的工作原理是电化学燃料电池。10-35 如何测定烟气中的NO2含量？ 答：红外线气体分析仪只能测NO含量，而不能测NO2含量。如果想用红外分析仪测定NO2含量, 则需增加一套转化装置，将NO2转化成NO，再用 红外分析仪进行测量。测量方法如下：烟气经两路（或两次）测量，一路测烟气中的NO，另一路测经转化器转化后以NO计的NO2和NO的总和，即NOx，则NO2=NOx-NO，从而测得NO、NOx 、NO2各自含量（
7、NOx通常包括NO2和NO2，即NOx= NO+NO2）。目前较多采用的转化反应为钼催化还原反应： 反应转化率96%，钼催化剂经再生可反复174个辅助电阻组成惠斯通电桥。热丝电阻通电加热至一定温度，当有气体流过时，带走部分热量使热丝元件冷却，电阻变化，通过电桥转变成电压信号。氧分析模块的工作原理是电化学燃料电池。10-34 图10-13为只H&B公司Uras14型多组分分析仪内部气路图，请说明其结构型式和工作原理。 1,2样气/标准气入口；3吹扫入口（用于机箱和切光片吹扫）；5膜式过滤器；8浮子流量计；9压力开关； 10测量气室；11氧测量池；12限流器；13,14凝液罐；15微流量检测器和接
8、收气室；17,18气体出口 样气经上述处理后，送入分析器进行分析。该仪表中有两个红外分析模块和一个氧分析模块，可测量两个红外吸收组分和含氧量。分析后的样气经凝液罐14，携带冷凝液一起排出分析仪。红外分析模块采用不分光红外吸收原理，单光路系统，微流量检测器的接收气室串联布置。其工作原理如下。红外光源被加热到600oC 时发射出红外线，由切光片调制成频率为81/3HZ的间断光束，经测量气室后进入检测器的接收气室，接收气室由填充了待测组分的两层气室串联组成，第一层吸收红外辐射波带中间位置的能量，第二层吸收边界能量，两者之间通过微流量传感器连接在一起。当切光片处于“接通” 位置时，一层接收气室填充的待
9、测组分吸收红外辐射能量后，受热膨胀，压力增大，气流经毛细管通道流向二层接收气室；当切光片处于“遮断”位置时，一 层气室填充气体冷却收缩，压力减小，二层气室的气流经毛细管通道反向流回一层气室。切光片交替通 断，气流往返流经微流量传感器，便在检测器电桥两端产生了交流波动信号，信号幅度大小与流经传感器的气体流量成反比，即与待测组分的浓度成反比。接收气室采用串联型结构是为了消除干扰组分对 测量结果的影响。在接收气室中，除填充待测组分外，还根据被测气体组成填充一定比例的干扰组分。干扰组分在一、二两层气室中对红外辐射的吸收，产生的压力作用方向相反，相互抵消。微流量检测器是一种测量微小气体流量的检测器件。其
10、传感元件是两个微型热丝电阻，和另外两图10-12 ULTRAMAT23型多组分分析仪内部气路图图10-13 Uras14型多组分分析仪内部气路图使用，再生反应为：当红外分析仪未配备转化器时，还可以根据经验方法推算出NO2含量。NO2在中NOx通常占5%左右，用红外分析仪测得NO含量，设NO在NOx中占95%，根据NO2=NOx-NO，可计算出NO2的 近似含量。10.2.2 稀释抽取法连续监测系统10-36 试述稀释采样原理。答：稀释采样采用气流喷射泵（ejector pump）抽吸烟气，用干燥压缩空气作气流喷射源及稀释气，压缩空气主气流在喷射泵的一级喷嘴和二级喷嘴之间的空间内产生一个负压，此
11、负压将烟道内的烟气经限 流小孔抽入，并与主气流混合稀释后经管线输送至分析仪中。经理论分析，当限流小孔满足临界条件，即限流小孔上游压力与下游压力满足下述关系时孔板达到临界状态，在临界状态下，流体通过孔板 的流量被限制在声速，此时流过小孔的流最不再与 小孔两侧的压差有关，体积流量保持为恒定值，其 流量为式中 流过小孔的体积流量； C比例常数； A小孔的面积； p烟气进入小孔处的压力； T烟气的热力学温度。限流小孔也称为声速孔、临界孔。稀释后气体的流量与流过小孔的烟气流量之比就是稀释采样的稀释比。显然，P和T对Q有影响，高精度的稀释采样器必须修正烟气压力和温度变化对稀释比造成的影响。 10-37 什
12、么是稀释比？如何选择稀释采样的稀释比？ 答：稀释比是指稀释后气体的总流量与采样烟气流量之比，设稀释空气流量为Q1，采样烟气流量为 Q2，则稀释比r为 通过调节稀释空气的压力（即调节其流量）可以 调整稀释比r，r的范围可以从12 ：1到350 : 1，通常多选择在100：1到300：1之间。稀释比的选择应漪足以下条件：（1）所用分析仪 的量程；（2）保证在最低环境温度下气体管路不结露（根据最低环境温度和烟气湿度决定）。 10-38 图10-14是内置式稀释采样器（稀释采样探头）结构图，试述其中各部分的作用。图10-14 稀释采样探头结构图1粗网过滤器；2石英毛细过滤器；3限流小孔（Pyrex）；
13、4烟气样品管路；5文丘里抽吸器；6服务管路；7法兰；8稀释用压缩空气管路；9真空管路；10稀释后样品管路答：稀释采样探头的所有部件装于耐热耐蚀的Fe-Ni-Cr合金钢（如Inconel600，Hastelloy C-276)筒中，通过安装法兰7固定于烟道中。筒的前端装有一粗网过滤器1，可除去烟气中的大颗粒物。接着安装一带有前置细过滤器（石英毛细过滤器2）的限流小孔3，限流小孔3通过烟气样品管路4与文丘里抽吸器5相连。 稀释用压缩空气经管路8引入，稀释后的样气经管路10输送至分析仪。服务管路6的主要作用是将校准用标准气送至探头中，它还是反吹空气的引入管路，用以将过滤器1和2上的沉积物吹掉，另外，
14、也可监视烟道中的压力。真空管路9的作用是用于监视采样探头中由气流喷射泵产生的局部真空度。稀释探头采样系统需要一个探头控制器（图中未 画出），其功能是：（1）向探头提供压缩空气，并监视其压力及喷射泵的真空度，以保持规定的稀释比；（2） 向探头输送标准气，操纵分析仪进行零点及量程校准；（3）定时对探头进行反吹冲洗。10-39 图10-15是外置式稀释采样器结构原理图，试述其采样过程。答：烟气通过自循环泵吸入并返回烟道（自循环泵利用烟气和环境空气之间的压力差工作），烟气经惯性过滤器进入复合过滤器组件，过滤后的烟气通过声速限流孔进入喷射泵与稀释空气混合后，由样气导引管输入分析仪。仪器校准时，标准气由图中相应管路引入。临界状态监测管路与电子真空监测器相连，用以监视声速限流孔前的局部真空度。 10-40稀释采样法测得的气态污染物浓度为什么要进行换算？怎样换算？答：稀释采样法测得的气态污染物浓度是经稀释后的湿烟其中的含量，而我国环保法规要求检测干烟气中的含量，所以，对其测量值要进行换算，换算方法如下。（1）稀释比换算，即将稀释后的含量换算为未经稀释时的含量，公式如下：175 式中 湿烟气中污染物浓度值；湿烟气稀释后的污染物浓度值；稀释比 （2）湿烟气浓度换算 即将湿烟气中污染物浓度值换算为干烟气中污染物浓度值，公式如下： 式中
