烟气分析仪技术研究

　　0 引言 
　　资源和环境是人类赖以生存、繁衍和发展的基本条件，地球是人类的共同家园。而资源短缺、环境污染和生态恶化，已经成为人类普遍关注的全球性问题。保护人类生存环境，实施可持续发展战略，是21世纪国际社会“和平与发展”和“环境与发展”两个主题之一。为了保障人们呼吸清新空气，饮用干净水，享受放心食物，必须加强环境监测工作。目前，我国重点城市已在利用建立的环境空气质量自动监测系统开展环境空气质量日报或预报工作。2000年，国家开始实施130个城市的环境空气质量监测系统的建设项目。目前，烟气监测设备主要分为两种技术，分别是红外NDIR技术和紫外吸收法，其中，市场上70%以上的分析仪是采用红外NDIR法。 
　　1 技术特点 
　　1.1 产品特点 
　　①全自动运行：可实现自动调零、自动校正、自动测量、自动恢复等智能化功能。 
　　②抗干扰：烟气分析仪设置了膈膜器、温湿度探头和压力传感器，采用DAOS技术，极大程度减少灰尘、水蒸气的影响，同时，通过动态监测温湿度和压力，对温度和压力进行动态校准，保证数据准确性。 
　　③操作容易：非专业技术人员也可轻易上手。 
　　④在线监测方式多样化：可实现人工随时测量、自动定时测量、自动周期性测量等测定方式。 
　　⑤测定速度快，数据准确可靠：可随时监控生产过程中选定控制节点的样品浓度并反馈控制过程。 
　　1.2 功能描述 
　　①通讯模式：HJ/T212-2005《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》； 
　　②接口：4路模拟量输出，支持RS485/232数字输出； 
　　③测量间隔时间：任意选择或连续； 
　　④校准：自动校准的时间间隔可人工选择。 
　　2 设计方案 
　　2.1 红外分析方法 
　　系统的硬件设计整体框图如图1所示。 
　　仪器主要由工控机、CPU组成主从通讯模式，工控机为主，其他为从，下面是各个模块的职责分工： 
　　工控机：采用3.5寸的触摸显示一体化ARM工控机； 
　　数字信号输出：采用RS232通讯模式，波特率为9600，支持国标212通讯协议，为主动发送模式； 
　　CPU：采用80C51F410型号的单片机，负责与上位机进行通讯，采用采用RS232通讯模式，波特率为2400，将检测的数据发送到工控机，通讯协议为自定义协议，同时还负责光信号采集、阀体控制、流程控制等。 
　　2.2 紫外分析方法 
　　系统的硬件设计整体框图如图2所示。 
　　仪器由工控机、气室、探测器、氙灯等组成，在紫外氙灯的作用下，烟气中的SO2和NO气体在紫外区287和 
　　216nm下有强烈吸收，根据吸收强度计算出其浓度。 
　　2.3 紫外光谱分析方法 
　　系统的硬件设计整体框图如图3所示。 
　　仪器由工控机、气室、光谱仪、氙灯等组成，在紫外氙灯的作用下，通过光谱仪扫描200-400nm区间的光谱信息，利用烟气中的SO2、和NO气体在紫外区下有强烈吸收的特性，采用DAOS计算出浓度。 
　　3 结论 
　　通过研究红外NDIR技术、紫外分光技术和紫外光谱技术，形成了三种烟气分析方案，并通过实验验证三种方案的可行性，最终，确定紫外光谱技术为最佳方案。