超低浓度烟气在线监测系统及分析方法技术方案

本发明专利技术属于烟气检测技术领域，具体涉及超低浓度烟气在线监测系统及分析方法。本发明专利技术公开了超低浓度烟气在线监测系统，包括烟气采样系统，气体预处理系统、干燥压缩空气发生系统、气体成分分析系统、温压流测量系统、数据采集传输控制系统；本发明专利技术还公开了涉及超低浓度烟气在线监测系统的分析方法。本发明专利技术的有益效果是气体采样装置整体进行加热处理，有效地防止了由于烟道内高湿环境导致的被测气体的溶解损失，流速测量稳定可靠，流速能更好的体现工况，采用了独立与研发设计的样气气体预处理系统，选用的特殊材料能够在极短时间内将烟气的水分去除，不会造成被测气体成分损失，操作组态软件界面友好，数据显示直观，用户操作简单易行。

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.

【技术实现步骤摘要】
超低浓度烟气在线监测系统及分析方法
本专利技术属于烟气检测
，具体涉及超低浓度烟气在线监测系统及分析方法。
技术介绍
烟气是气体和烟尘的混合物，是污染居民区大气的主要原因。烟气的成分很复杂，气体中包括水蒸汽、SO2、N2、O2、CO、CO2碳氢化合物以及氮氧化合物等，烟尘包括燃料的灰分、煤粒、油滴以及高温裂解产物等。因此烟气对环境的污染是多种毒物的复合污染。烟尘对人体的危害性与颗粒的大小有关，对人体产生危害的多是直径小于10微米的飘尘，尤其以1～2.5微米的飘尘危害性最大。因此烟气要进行处理后排放在大气中，处理后的烟气需要进行在线检测，以此来判断排放的烟气是否合格。目前用于烟气在线监测系统的分析方法主要有：冷干法：就是通过采样装置(通常为隔膜泵)将烟道内的气体(温度一般较高、湿度大)通过制冷处理，将烟气中的水分(湿度)去除，去除后的烟气通过气体压力和流量调制，达到分析仪表的要求，从而进入分析仪表进行分析，分析后的废气通过仪表直接排入空气中；热湿法：烟气通过采样装置(通常为射流泵)将烟气从烟道内取出，取出后烟气通过恒热型电伴热采样管进入压力流量调节系统，最后进入仪表进行分析，分析后的废气直接排入空气(由于压缩空气的引入导致了产生大量的废气和压缩空气的混合气体)；原位式测量：将仪表直接安装在需要监测的位置进行烟气监测。但是，现有的检测系统的分析方法都存在一些不足之处：冷干法进行烟气监测，主要困难之处在于烟气中被测成分的损失。由于烟气内含有水分，在水蒸气由气态向液态转换的过程中，液态水会和需要测量成分进行溶解和化学反应，导致了需要测量气体的损失，从而导致了浓度的降低。尤其在面临所测气体成分浓度较低的情况下，这种损失造成的数据误差不能够被忽略，而成为导致测量数据偏差过大的主要原因；热湿法进行烟气在线监测通常采用射流泵作为采样装置，有的工业现场由于处理工艺问题导致了烟气中含有大量的粉尘，加上烟气湿度高，粉尘颗粒会与水相互作用，对分析仪表光学测量新系统造成很大影响，从而影响了分析仪表的测量准确性，导致了测量数据出现较大的误差；原位式测量的光学测量元件位于烟道内，由于烟道内气体成分复杂，颗粒物含量高、水分含量高等因素，测量光学部件极易受到污染，导致了原位式测量会出现较大的测量误差。同时由于该光学系统为开放式光路，测量准确度无法进行校准，也导致了该方法测量超低浓度污染物成分时会产生较大误差。
技术实现思路
基于上述
技术介绍
中提出的技术问题，本专利技术的目的是提供一种超低浓度烟气在线监测系统及分析方法。为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：超低浓度烟气在线监测系统，包括烟气采样系统，气体预处理系统、干燥压缩空气发生系统、气体成分分析系统、温压流测量系统、数据采集传输控制系统；所述烟气采样系统包括采样装置，所述采样装置的输出端连接有聚四氟乙烯管，所述聚四氟乙烯管的自由端连接有样气传送管，所述样气传送管为电伴热型恒功率采样管、且采用了聚四氟乙烯材质，所述样气传送管连接有温控器，所述样气传送管的进气端还连接有全程标气球阀，所述全程标气球阀，所述全程标气球阀的进气端连接有标气罐组；所述气体预处理系统包括样气过滤器，所述样气过滤器与样气传送管的输出端通过聚四氟乙烯管连接，所述样气过滤器上设有排空阀，所述样气过滤器的输出端连接有反吹阀和干燥管，所述干燥管为Naflon干燥管，所述干燥管的输出端连接有截止阀，所述截止阀的输出端连接有露点变送器；所述干燥压缩空气发生系统包括空气压缩机，所述空气压缩机的输出端连接有气动三联件，所述气动三联件的输出端分两路分别连接有第一干燥罐和反吹阀，所述第一干燥罐为Nafion干燥管，所述第一干燥罐的输出端分两路分别连接干燥气调节阀和第一干燥罐的输入端，所述干燥气调节阀连接有第一浮子流量计，所述浮子流量计分两路分别连接第二空气过滤器和干燥管，所述第二空气过滤器的输出端连接有空气减压阀，所述空气减压阀的输出端连接有第二浮子流量计，所述第二浮子流量计的输出端连接有多组份气体分析仪；所述气体成分分析系统包括第一测量/标零切换阀，所述第一测量/标零切换阀的输入端连接有露点变送器和第一空气过滤器，所述第一测量/标零切换阀的输出端连接有流量调节阀，所述流量调节阀的输出端连接有采样泵，所述采样泵的输出端分两路连接有旁路调节阀和第二测量/标零切换阀，所述第二测量/标零切换阀的输入端还连接有标气浮子流量计，所述标气浮子流量计与标气罐组连接，所述第二测量/标零切换阀的输出端连接有模式过滤器，所述模式过滤器的输出端连接多组份气体分析仪；所述温压流测量系统包括多管式S型皮托管组、静压室、全压室、温度变送器、差压变送器、电接点压力表、送气管，所述多管式S型皮托管组包括多个静压引压端和全压引压端，所述静压引压端通过送气管与静压室连接，所述静压引压端与静压室连接的送气管上安装有第一两位三通电磁阀，所述第一两位三通电磁阀与电接点压力表通过送气管连接，所述静压室的输出端与差压变送器连接，所述全压引压端与全压室连接的送气管上安装有第二两位三通电磁阀，所述第二两位三通电磁阀与电接点压力表通过送气管连接，所述全压室的输出端与差压变送器连接，所述电接点压力表通过送气管连接空气压缩机，所述温度变送器、静压引压端和全压引压端均位于烟道内；所述数据采集传输控制系统包括PLC控制器、PLC数据采集模块和工控机，所述工控机内安装有工业组态软件和SQLServer数据库；所述PLC控制器与温控器、排空阀、反吹阀、截止阀、露点变送器、第一测量/标零切换阀、多组份气体分析仪、温度变送器、差压变送器、电接点压力表、第一两位三通电磁阀和第二两位三通电磁阀电连接。作为本专利技术的一种优选方案，所述干燥管和第一干燥罐均分为内外两层、且中间设有选择透过性膜，这样的设计，当管内外存在湿度差时，水分子会有湿度高的一方向湿度低的一方迅速迁移，从而使湿度高的一方样气得到干燥。由于水分子迁移速度很快，所以在进行干燥时时间极短，不会造成分析气体成分的损失。作为本专利技术的一种优选方案，所述标气罐组包括SO2标气罐、高纯度N2标气罐、O2标气罐、CO标气罐和NO标气罐，这样的设计，可以满足烟气检测时的需要，能够使检测的数据更加精确。作为本专利技术的一种优选方案，所述S型皮托管组包括多根并列设置的S型皮托管，S型皮托管的右端为相对设置的静压引压端和全压引压端，S型皮托管上套设有保护套，保护套的左端焊接有法兰，S型皮托管于法兰的左侧连接有矩形块状的连接板，连接板按环形方向均匀开设有多个锥管螺纹孔，这样的设计，在进行气体流速测量时，正对于来气方向测量压力为全压，背对来气方向为静压，烟气全压和静压的差值为烟气动压，烟气的动压方均根值与烟气流速成正比，根据伯努利方程，就可求出烟气流速，S型皮托管组将烟道分为若干个面积相等的矩形，在每个矩形的对角线中心设置一组S型皮托管用来测量该矩形的平均流速，然后将多个点的平均流速作为断面的平均流速，这种流速测量方法准确度较高。作为本专利技术的一种优选方案，所述S型皮托管为316L不锈钢无缝钢管、且外管壁涂有聚四氟乙烯涂层，这样的设计，可以使S型皮托管具有很好的耐腐蚀性、耐高温性、耐磨性，很好地满足了测量的需求，聚四氟乙烯涂层的设置有效地避免了烟气吸附在S型皮本文档来自技高网...

【技术保护点】
超低浓度烟气在线监测系统，其特征在于：包括烟气采样系统，气体预处理系统、干燥压缩空气发生系统、气体成分分析系统、温压流测量系统、数据采集传输控制系统；所述烟气采样系统包括采样装置(11)，所述采样装置的输出端连接有聚四氟乙烯管，所述聚四氟乙烯管的自由端连接有样气传送管(12)，所述样气传送管为电伴热型恒功率采样管、且采用了聚四氟乙烯材质，所述样气传送管连接有温控器，所述样气传送管(12)的进气端还连接有全程标气球阀(51)，所述全程标气球阀(51)，所述全程标气球阀(51)的进气端连接有标气罐组(52)；所述气体预处理系统包括样气过滤器(21)，所述样气过滤器(21)与样气传送管(12)的输出端通过聚四氟乙烯管连接，所述样气过滤器(21)上设有排空阀(22)，所述样气过滤器(21)的输出端连接有反吹阀(23)和干燥管(24)，所述干燥管(24)为Nafion干燥管，所述干燥管(24)的输出端连接有截止阀(25)，所述截止阀(25)的输出端连接有露点变送器(26)；所述干燥压缩空气发生系统包括空气压缩机，所述空气压缩机的输出端连接有气动三联件(31)，所述气动三联件(31)的输出端分两路分别连接有第一干燥罐(32)和反吹阀(23)，所述第一干燥罐(32)为Nafion干燥管，所述第一干燥罐(32)的输出端分两路分别连接干燥气调节阀(33)和第一干燥罐(32)的输入端，所述干燥气调节阀(33)连接有第一浮子流量计(34)，所述浮子流量计(34)分两路分别连接第二空气过滤器(35)和干燥管(24)，所述第二空气过滤器(35)的输出端连接有空气减压阀(36)，所述空气减压阀(36)的输出端连接有第二浮子流量计(37)，所述第二浮子流量计(37)的输出端连接有多组份气体分析仪(48)；所述气体成分分析系统包括第一测量/标零切换阀(41)，所述第一测量/标零切换阀(41)的输入端连接有露点变送器(26)和第一空气过滤器(42)，所述第一测量/标零切换阀(41)的输出端连接有流量调节阀(43)，所述流量调节阀(43)的输出端连接有采样泵(44)，所述采样泵(44)的输出端分两路连接有旁路调节阀(45)和第二测量/标零切换阀(46)，所述第二测量/标零切换阀(46)的输入端还连接有标气浮子流量计(53)，所述标气浮子流量计(53)与标气罐组(52)连接，所述第二测量/标零切换阀(46)的输出端连接有模式过滤器(47)，所述模式过滤器(47)的输出端连接多组份气体分析仪(48)；所述温压流测量系统包括多管式S型皮托管组(61)、静压室(62)、全压室(63)、温度变送器(64)、差压变送器(65)、电接点压力表(66)、送气管，所述多管式S型皮托管组包括多个静压引压端(611)和全压引压端(612)，所述静压引压端(611)通过送气管与静压室(62)连接，所述静压引压端(611)与静压室(62)连接的送气管上安装有第一两位三通电磁阀(67)，所述第一两位三通电磁阀(67)与电接点压力表(66)通过送气管连接，所述静压室(62)的输出端与差压变送器(65)连接，所述全压引压端(612)与全压室(63)连接的送气管上安装有第二两位三通电磁阀(68)，所述第二两位三通电磁阀(68)与电接点压力表(66)通过送气管连接，所述全压室(63)的输出端与差压变送器(65)连接，所述电接点压力表(66)通过送气管连接空气压缩机，所述温度变送器(64)、静压引压端(611)和全压引压端(612)均位于烟道内；所述数据采集传输控制系统包括PLC控制器、PLC数据采集模块和工控机，所述工控机内安装有工业组态软件和SQL Server数据库；所述PLC控制器与温控器、排空阀(22)、反吹阀(23)、截止阀(25)、露点变送器(26)、第一测量/标零切换阀(41)、多组份气体分析仪(48)、温度变送器(64)、差压变送器(65)、电接点压力表(66)、第一两位三通电磁阀(67)和第二两位三通电磁阀(68)电连接。...

【技术特征摘要】
1.超低浓度烟气在线监测系统，其特征在于：包括烟气采样系统，气体预处理系统、干燥压缩空气发生系统、气体成分分析系统、温压流测量系统、数据采集传输控制系统；所述烟气采样系统包括采样装置(11)，所述采样装置的输出端连接有聚四氟乙烯管，所述聚四氟乙烯管的自由端连接有样气传送管(12)，所述样气传送管为电伴热型恒功率采样管、且采用了聚四氟乙烯材质，所述样气传送管连接有温控器，所述样气传送管(12)的进气端还连接有全程标气球阀(51)，所述全程标气球阀(51)，所述全程标气球阀(51)的进气端连接有标气罐组(52)；所述气体预处理系统包括样气过滤器(21)，所述样气过滤器(21)与样气传送管(12)的输出端通过聚四氟乙烯管连接，所述样气过滤器(21)上设有排空阀(22)，所述样气过滤器(21)的输出端连接有反吹阀(23)和干燥管(24)，所述干燥管(24)为Nafion干燥管，所述干燥管(24)的输出端连接有截止阀(25)，所述截止阀(25)的输出端连接有露点变送器(26)；所述干燥压缩空气发生系统包括空气压缩机，所述空气压缩机的输出端连接有气动三联件(31)，所述气动三联件(31)的输出端分两路分别连接有第一干燥罐(32)和反吹阀(23)，所述第一干燥罐(32)为Nafion干燥管，所述第一干燥罐(32)的输出端分两路分别连接干燥气调节阀(33)和第一干燥罐(32)的输入端，所述干燥气调节阀(33)连接有第一浮子流量计(34)，所述浮子流量计(34)分两路分别连接第二空气过滤器(35)和干燥管(24)，所述第二空气过滤器(35)的输出端连接有空气减压阀(36)，所述空气减压阀(36)的输出端连接有第二浮子流量计(37)，所述第二浮子流量计(37)的输出端连接有多组份气体分析仪(48)；所述气体成分分析系统包括第一测量/标零切换阀(41)，所述第一测量/标零切换阀(41)的输入端连接有露点变送器(26)和第一空气过滤器(42)，所述第一测量/标零切换阀(41)的输出端连接有流量调节阀(43)，所述流量调节阀(43)的输出端连接有采样泵(44)，所述采样泵(44)的输出端分两路连接有旁路调节阀(45)和第二测量/标零切换阀(46)，所述第二测量/标零切换阀(46)的输入端还连接有标气浮子流量计(53)，所述标气浮子流量计(53)与标气罐组(52)连接，所述第二测量/标零切换阀(46)的输出端连接有模式过滤器(47)，所述模式过滤器(47)的输出端连接多组份气体分析仪(48)；所述温压流测量系统包括多管式S型皮托管组(61)、静压室(62)、全压室(63)、温度变送器(64)、差压变送器(65)、电接点压力表(66)、送气管，所述多管式S型皮托管组包括多个静压引压端(611)和全压引压端(612)，所述静压引压端(611)通过送气管与静压室(62)连接，所述静压引压端(611)与静压室(62)连接的送气管上安装有第一两位三通电磁阀(67)，所述第一两位三通电磁阀(67)与电接点压力表(66)通过送气管连接，所述静压室(62)的输出端与差压变送器(65)连接，所述全压引压端(612)与全压室(63)连接的送气管上安装有第二两位三通电磁阀(68)，所述第二两位三通电磁阀(68)与电接点压力表(66)通过送气管连接，所述全压室(63)的输出端与差压变送器(65)连接，所述电接点压力表(66)通过送气管连接空气压缩机，所述温度变送器(64)、静压引压端(611)和全压引压端(612)均位于烟道内；所述数据采集传输控制系统包括PLC控制器、PLC数据采集模块和工控机，所述工控机内安装有工业组态软件和SQLServer数据库；所述PLC控制器与温控器、排空阀(22)、反吹阀(23)、截止阀(25)、露点变送器(26)、第一测量/标零切换阀(41)、多组份气体分析仪(48)、温度变送器(64)、差压变送器(65)、电接点压力表(66)、第一两位三通电磁阀(67)和第二两位三通电磁阀(68)电连接。2.根据权利要求1所述的超低浓度烟气在线监测系统，其特征在于：所述干燥管(24)和第一干燥罐(32)均分为内外两层、且中间设有选择透过性膜。3.根据权利要求2所述的超低浓度烟气在线监测系统，其特征在于：所述标气罐组(52)包括SO2标气罐、高纯度N2标气罐、O2标气罐、CO标气罐和NO标气罐。4.根据权利要求3所述的超低浓度烟气在线监测系统，其特征在于：所述S型皮托管组(61)包括多根并列设置的S型皮托管(613)，S型皮托管(613)的右端为相对设置的静压引压端(611)和全压引压端(612)，S型皮托管(613)上套设有保护套(614)，保护套(614)的左端焊接有法兰(615)，S型皮托管(613)于法兰(615)的左侧连接有矩形块状的连接板(616)，连接板(616)按环形方向均匀开设有多个锥管螺纹孔(617)。5.根据权利要求4所述的超低浓度烟气在线监测系统，其特征在于：所述S型...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘尔斌，杜志海，
申请(专利权)人：汇众翔环保科技河北有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13