浅谈烟气在线监测系统现场校准装置研制

2014-04-18宋福胜

山东工业技术 2014年23期

关键词：配气示值准确度

宋福胜

（山西省计量科学研究院,太原 030000）

浅谈烟气在线监测系统现场校准装置研制

宋福胜

（山西省计量科学研究院,太原 030000）

摘要：介绍了一种烟气在线监测系统校准装置设计方案，以解决烟气在线监测系统在检定和校准过程中需要不同组分和不同浓度标准气体的需求；同时满足现场不同组分和不同浓度标准气体作为标准使用要求,为提高检定和校准烟气在线监测系统效率提供一种快速、可靠的方法。

关键字：烟气；在线监测；校准装置

1　引言

烟气在线监测系统适用于各种锅炉连续废气排放量的监测，主要方法有直接抽取法和直接测量法可以连续在线监测二氧化硫（SO2）浓度、氮氧化合物（NOX）浓度、氧气（O2）含量，还可以增加一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、氯化氢（HCL）、氟化氢（HF）、氨气（NH3）、碳氢化合物（CHX）等参数的测量。烟气在线监测参数自动监测子系统主要对烟气中二氧化硫（SO2）浓度、氮氧化合物（NOX）浓度、含氧量等参数进行监测，用以将污染物浓度转换成标准干烟气状态和排放标准中规定的过剩空气系数下的浓度。

数据处理子系统主要完成测量数据的采集、存储、统计功能，并按相关标准要求的格式将数据传输到环保局。CEMS的性能、技术指标、安装、调试及运营应当符合《固定污染源烟气排放连续监测系统技术规范》（HJ/T 75-2007）和《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及监测方法》（HJ/T 76-2007）中的相应规定。

2　烟气在线监测系统校准设计思路

烟气在线监测系统校准装置采用手提式，达到携带方便、操作简捷的目的。烟气分析系统可以根据实际需要加装相应烟气组分检测器。

2.1整体设计方案

通过零气发生器，高浓度气体标准物质，质量流量计及烟气分析模块的合理集成。质量流量计采用美国艾默生热式气体质量流量计，以实现不同组分不同浓度经质量流量计在数秒内达到数值稳定，准确。烟气分析模块可同时测量二氧化硫（SO2）浓度、氮氧化合物（NOX）浓度、含氧量等相应参数的气体浓度。校准装置根据被校准仪器的使用情况，配置高、中、低量程，可实现量程的自动切换，满足不同被校仪器的需要。校准装置基于VisualBasic语言开发了校准装置控制软件和数据采集模块，另使用触摸屏界面，操作简便，外接打印机，可直接打印输入校准原始记录。

2.2配气模块设计原理

校准装置的配气模块选用多块美国艾默生热式气体质量流量计，在触摸屏界面操作界面上输入高浓度标准气体，设定需要输出标准气体的浓度，就可以完成配气。热式气体质量流量计工作原理：传感器部分由两个基准级铂电阻温度传感器组成，采用桥式环路，一个传感器测量流体温度，另一个传感器为加热元件，维持高于流体温度的恒温差。为了保持两个温度传感器的固定温差需要电路对加热元件提供更多的功率，电路中输出功率的大小与流体的质量有关，由此测量流量。

2.3烟气分析模块设计原理

校准装置的烟气分析模块采用电化学气体传感器：其工作原理是将在一个塑料制成的筒状池体内安装工作电极、对电极和参比电极，在电极之间充满电解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜，在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接，在电极之间施加了一定的电位，使传感器处于工作状态。

3　校准装置设计实现的创新点

3.1技术创新——实现温、湿度自动补偿

校准装置的配气模块设计了温、压自动补偿系统，即采用质量流量计测量气体时，对温度、压力同时补偿，气体以标准状况体积流量结算。校准装置的烟气分析系统在前处理增加了水份干湿处理装置，校准装置可根据现场环境湿度的差异变化，进行湿度补偿，对烟气中含有一定水气的烟气进行水分补偿校正，降低由于水分干扰造成对烟气浓度分析的测量偏差，使进入装置的组分气体满足测量条件的需求，达到测量结果的准确目的。

3.2结构创新—-实现现场直接配气及烟气分析一体化。

由于选用了先进的高精度质量流量计，配气系统具备配比气体响应时间快、性能稳定可靠、维护量小等优点，不同比例的气体经质量流量计达到平衡时间仅为6秒之内，数值稳定准确。配比率可根据用户需求随意选择。

3.3应用创新——实现软件控制智能化。

控制系统的开发实现配气和气体组分分析同步进行，数据采集和数据处理同步进行。配备了工控软件平台及数据采集模块。其中工控软件平台配置多通讯端口，满足多种通讯协议要求，达到对不同控制和测量模块的同步控制及相关数据的实时同步采集。对所采集到的数据，可存放5年以上，并可以选择界面查询、打印输出、远程通讯等多种方式。配气的周期和浓度比例可以根据用户的需求进行设置。软件系统设备设置多级管理权限，满足不同用户的使用要求。