隨著我國工業(yè)化的快速發(fā)展，我國煤電等大型企業(yè)的環(huán)境保護意識逐漸增強，探索應用超低排放技術，可以說已經(jīng)踏入一個“超低排放時代"。超低排放或超清潔排放，是指通過改造燃煤機使煙氣排放量與天然氣抑制，即SO2不超過35mg/m3、氮氧化物NOX不超過50mg/m3、煙塵不超過5mg/m3。因此，采用智能化的煙氣濃度檢測儀，提高監(jiān)測效率和檢測精確性具有現(xiàn)實性。
1 煙氣濃度檢測儀
煙氣濃度檢測儀也叫煙氣分析儀，主要用于測量燃料燃燒工業(yè)鍋爐所產(chǎn)生的煙氣中污染氣體的質(zhì)量濃度，其傳感器主要分為紅外線、化學發(fā)光、電化學等多種類型，實現(xiàn)空氣中氧氣（O2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）等氣體的質(zhì)量水平。運用煙氣濃度檢測儀能夠有效地測量出燃料燃燒所造成的氣體含量，有利于促進節(jié)能減排；并實現(xiàn)動態(tài)、持續(xù)地監(jiān)測空氣中SO2、NOX等氣態(tài)污染物的含量，以及CO2等溫室氣體的排放量。煙氣濃度檢測儀主要分為便攜式和在線式，其中“在線式監(jiān)測"指的是在對設備運行不造成影響的前提下，動態(tài)持續(xù)檢測設備，具有自動化控制的特點。相對來說離線監(jiān)測就是不定時的、需要人工操作的監(jiān)測，通常使用的是便攜式煙氣分析儀。
2 煙氣濃度智能檢測儀的研制及精準性監(jiān)測
SO2是我國大氣污染中最主要的煙氣成分，要控制SO2的排放需要進行煙氣脫硫，獲得較高脫硫效率就需要精準檢測煙氣中SO2濃度。目前煙氣SO2智能檢測裝置以國外產(chǎn)品為主，本文以電化學傳感器法煙氣SO2濃度智能檢測儀為例，研究其研制及精準性監(jiān)測。
2.1 氣路設計 儀器的氣路結構組成：煙塵過濾器，采樣搶，氣水分離器，泵，儲氣室和傳感器室。氣路結構圖如下圖1。煙塵過濾器的功能是完成對待測氣體的除塵；氣水分離器分為杯式和管式兩種，其功能是將煙氣經(jīng)管路傳送至氣水分離器，煙氣中大部分水存留下來，并經(jīng)水膜分離技術后成為干煙氣，送至儀器。在在線檢測儀器中傳感器室中運用電子冷凝器，完成對SO2的濃度測量。由于傳感器測量時間有限，因此設計兩個傳感器室，可以自由切換，以實現(xiàn)精準的在線測量。
2.2 SO2濃度檢測儀的結構 SO2氣體氣體首先經(jīng)煙塵過濾，再經(jīng)過水氣分離、降溫降水、升溫成為非結露，經(jīng)過傳感器檢測，處理過檢測信號后通過A/D轉換器傳送至單片機，再次處理檢測信號，將處理結果經(jīng)一路送至顯示器；經(jīng)二路送至上位機進行分析處理；經(jīng)三路送至繼電器，由控制執(zhí)行機構完成動作。SO2濃度檢測儀的結構如下圖2。在檢測中采用線性電壓輸出式集成濕度傳感器（型號：HM1500），對濕度進行檢測和控制，同時也要檢測控制溫度。
2.3 智能化設計
2.3.1 控制程序。智能化的控制程序主要采用單片機程序，運用單片機分析、讀寫并控制A/D轉換器中的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)對SO2濃度的分析與檢測。運用C語言編寫單片機的程序，編寫出簡單清晰、移植性較好的操作程序。檢測SO2的流程：閥1、4開，閥2、5關或閥2、5開，閥1、4關，開泵后測量儲氣室的溫度，若溫度>50℃則降溫后開閥3防水，確定煙氣已進入傳感室，測量傳感器的溫度和濕度，在不升溫的情況下讀入A/D轉換器SO2通信值，計算出SO2含量。
2.3.2 通信程序。系統(tǒng)的單片機運用中斷方式接受命令，并運用查詢方式將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。單片機與上位機之間的通信程序主要采用C語言進行編譯。單片機通信程序：初始化，接受上位機命令，接著開始檢測命令、獲取數(shù)據(jù)命令，其中開始檢測命令下達后，應答1表示收到命令，并檢測SO2濃度，如果獲取數(shù)據(jù)命令成功且數(shù)據(jù)準備好，就計算校驗碼并回送數(shù)據(jù)和校驗碼。經(jīng)實驗證明，這種通信程序具有較好的可讀性，編寫程序簡單，能夠使上機位和下機位的通信更加便捷，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。
2.4 提高監(jiān)測的精準性 首先，由于煙氣中氣態(tài)污染物混合均勻，采集SO2等氣體的位置應設置在煙道截面中心或靠近中心的位置，采樣期間的工況應與平時進行工況相同，確保測量環(huán)境中氣流的穩(wěn)定。其次，對煙氣進行除塵、除濕等常規(guī)操作，提高儀器采集煙氣的效率和監(jiān)測效果。在冬季溫差較大或濕度較高的環(huán)境中收集煙塵，要注意先連接除塵過濾器，在經(jīng)過加熱使氣體順利通過導管，傳感器、泵等環(huán)節(jié)。再次，要正確測試儀器的操作，確保檢測結果的準確性。在清潔的空氣中打開儀器，檢查完在進行煙道插入，確保儀器讀數(shù)穩(wěn)定后再觀察可讀數(shù)，多次測量取其平均值。第四，合理區(qū)分煙氣分析儀的不同適用范圍，在實際應用中，SO2氣體一般存在于燃油爐、燃氣爐、水泥廠等監(jiān)測過程中，測定值會受到一些因素的影響造成測定值的偏低，因此要分別配置相應的混合標氣，將主要檢測氣體對常用電化學傳感器的交叉干擾進行匯總。最后，定期做好煙氣分析儀的維修和保養(yǎng)，確保其檢測結果的精確性。
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