本发明涉及废气治理领域的一种锅炉废气组分在线监测预警装置。
背景技术：
目前，大气污染类型已由燃煤污染与粗颗粒污染转变为以二次污染物为主的大气复合污染，PM2.5与O3是实现“十三五”空气质量改善目标的关键因子。研究结果表明，氮氧化物和可吸入颗粒物的二次转化对PM2.5的贡献占40％左右，同时氮氧化物和挥发性有机物是反应形成臭氧的直接前体物，因此氮氧化物和挥发性有机物减排是改善PM2.5与O3污染的重要途径。工业源和流动源的氮氧化物和挥发性有机物排放量分别约占两个污染物总排放量的90％和70％。因此必须针对工业源和流动源排放的一次PM2.5、氮氧化物和挥发性有机物等关键前体物开展协同深化治理。
现在新建锅炉安装调试时，环保排放达标；但随着锅炉运行时间的增长，机械的老化等各种因素都会使燃烧状态发生变化，排放值就会变化。而现有的燃烧器及锅炉控制系统普遍不具有氮氧化物的监测点，更不参与锅炉控制调节。政府部门，锅炉用户对真实的氮氧化物排放数据不能实时的监控。所以开发具有含氧量，氮氧化物反馈信号参与调节的燃烧器锅炉控制系统的具有重要的意义。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种锅炉废气组分在线监测预警装置，其具备氮氧化物含量的监测功能，而且控制箱内系统小巧，适用于中小型工业锅炉，成本低，经济性高。
实现上述目的的一种技术方案是：一种锅炉废气组分在线监测预警装置，包括控制箱，热电偶、氧含量传感器、以及旁接在锅炉的烟道上的冷凝管；
所述控制箱内设有用于连接电源的火线和零线，以及抽气泵，所述抽气泵与所述冷凝管之间通过连接管连接，所述连接管上设有氮氧化物含量监测仪，所述氧含量传感器和所述热电偶在所述冷凝管的下游插入锅炉的烟道；
所述控制箱内置输入输出模块和PLC传感器，所述热电偶、所述氧含量传感器和所述氮氧化物含量监测仪均连接所述输入输出模块，所述输入输出模块连接所述PLC传感器。
进一步的，所述连接管上还设有过滤器，所述氮氧化物含量监测仪位于所述过滤器和所述抽气泵之间。
进一步的，所述冷凝管的末端设有放水阀。
进一步的，所述氧含量传感器上述设有温度监测端口和电动势监测端口，所述温度监测端口和氧含量监测接口分别连接所述输入输出模块上对应的输入接口。
进一步的，其特征在于：其还包括伸入锅炉的烟道的一氧化碳含量传感器，所述一氧化碳含量传感器连接所述输入输出模块上对应的输入接口。
再进一步的，所述PLC控制器上设有RS232接口，RS232接口连接触摸屏。
再进一步的，所述输入输出模块上设有交互接口，交互接口连接GPRS模块。
进一步的，所述控制箱内设有连接电源的火线和零线，所述零线和火线之间设有隔离变压器，所述抽气泵在所述隔离变压器的输入侧连接火线，并通过继电器JA1的常开接点连接零线，继电器JA1的线圈连接所述PLC控制器对应的输出接口。
再进一步的，在所述隔离变压器的输入侧还设有电加热变压器，所述电加热变压器的低压侧设有依次串联的固态继电器和电加热器，所述固态继电器的线圈连接所述PLC控制器上对应的输出接口。
再进一步的，所述隔离变压器的输出侧设有连接零线和火线的开关单元PW1和开关电源PW2；
开关电源PW1引出第一24V直流线和第一0V直流线，第一24V直流线和第一0V直流线对应连接所述PLC控制器的正负端口；
所述氧含量传感器的电动势监测端口连接变送器TB4，开关电源PW2引出第二24V直流线和第二0V直流线，第二24V直流线和第二0V直流线同时连接变送器TR，变送器TR连接所述输入输出模块的LOOP3+接口和LOOP3-接口，以及变送器TB4；
所述氮氧化物含量监测仪连接变送器TB3，变送器TB3的正极连接第二24V直流线，负极连接所述输入输出模块的LOOP2+接口，所述输入输出模块的LOOP2-接口连接第二0V直流线，所述输入输出模块的LOOP2+接口短接所述输入输出模块的IIN2接口；
所述热电偶连接变送器TB2，变送器TB2连接所述输入输出模块的LOOP1+接口和LOOP1-接口；
所述氧含量传感器的温度监测端口连接变送器TB1，变送器TB1连接所述输入输出模块的LOOP0+接口和LOOP0-接口。
采用了本发明的一种锅炉废气组分在线监测预警装置，包括控制箱，热电偶、氧含量传感器、以及旁接在锅炉的烟道上的冷凝管；所述控制箱内设有用于连接电源的火线和零线，以及抽气泵，所述抽气泵与所述冷凝管之间通过连接管连接，所述连接管上设有氮氧化物含量监测仪，所述氧含量传感器和所述热电偶在所述冷凝管的下游插入锅炉的烟道；所述控制箱内置输入输出模块和PLC传感器，所述热电偶、所述氧含量传感器和所述氮氧化物含量监测仪均连接所述输入输出模块，所述输入输出模块连接所述PLC传感器。其技术效果是：其具备氮氧化物含量的监测功能，使得对于氮氧化物含量的实时监控成为可能，而且控制箱内系统小巧，适用于中小型工业锅炉，成本低，经济性高。
附图说明
图1为本发明的一种锅炉废气组分在线监测预警装置的结构示意图。
图2为本发明的一种锅炉废气组分在线监测预警装置的控制箱的主视图。
图3为本发明的一种锅炉废气组分在线监测预警装置的控制箱的强电部分的电气原理图。
图4为本发明的一种锅炉废气组分在线监测预警装置的控制箱的弱电部分的电气原理图。
具体实施方式
请参阅图1至图4，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体的实施例，并结合附图进行详细地说明：
请参阅图1至图4，本发明的一种锅炉废气组分在线监测预警装置包括控制箱1，热电偶3、氧含量传感器4、以及旁接在锅炉的烟道上的冷凝管9。控制箱1的箱体内设有抽气泵11。冷凝管9的末端设有放水阀91。冷凝管9和抽气泵11之间通过连接管2连接，连接管2上设有过滤器21，以及位于过滤器21和抽气泵11之间的氮氧化物含量监测仪5。热电偶3和氧含量传感器4均在冷凝管9的下游插入锅炉的烟道。其中，氧含量传感器4为氧化锆传感器，位于锅炉的节能器之前。氧化锆传感器的锆管表面涂有保护膜，烟气与氧化锆传感器的铂电极不直接接触，大大延长氧化锆传感器使用寿命；抗热震性能好，可快速插入。
控制箱1设有连接220V/50Hz电源的火线、零线和接地线。箱体内设有位于火线和零线之间的电加热变压器BK，电加热变压器BK的高压侧的同名端通过断路器QF1连接火线，非同名端连接零线。电加热变压器BK的低压侧的电压为36V，电加热变压器BK的低压侧连接有依次串联的固态继电器12和电加热器13。抽气泵11连接零线，并通过依次串联的继电器JA1的常开接点和断路器QF2连接火线。
火线和零线之间还设有隔离变压器14。电加热变压器BK位于隔离变压器14的输入侧。隔离变压器14的零线输入端连接零线，火线输入端通过断路器QF3连接火线，在隔离变压器14的输出侧，设有位于火线和零线之间的开关电源PW1和开关电源PW2，开关电源PW1的零线输入端连接零线，火线输入端通过断路器QF4连接火线。开关电源PW2的零线输入端连接零线，火线输入端通过断路器QF5连接火线。开关电源PW1和开关电源PW2均输出电压为24V的直流电。
隔离变压器14的火线输入端和开关电源PW1的火线输入端之间连接有继电器JA3的常开接点，开关电源PW1的火线输入端与零线之间连接有蜂鸣器HD。
同时，隔离变压器14的输出侧还设有连接在零线上的中间继电器KA1的线圈，中间继电器KA2的线圈、中间继电器KA3的线圈。中间继电器KA1、中间继电器KA2和中间继电器KA3的作用在于连接备用控制箱。
控制箱1内还设有输入输出模块110和PLC控制器120。其中PLC控制器120为欧姆龙CP1H控制器，输入输出模块110为欧姆龙TS003输入输出模块。隔离变压器14的作用在于保护开关电源PW1、开关电源PW2、输入输出模块110和PLC控制器120不受外来电压波动的波及。
从开关电源PW1引出的为第一24V直流线和第一0V直流线。第一24V直流线和第一0V直流线对应连接PLC控制器的正负端口，其中PLC控制器120的COM接口连接第一24V直流线，中间继电器KA1的常开接点、中间继电器KA2的常开接点、中间继电器KA3的常开接点和用于关闭蜂鸣器HD的消音按钮SB分别连接PLC控制器120上对应的输入接口以及第一0V直流线。消音按钮SB通过继电器JA3关闭蜂鸣器HD。继电器JA1的线圈、继电器JA2的线圈和继电器JA3的线圈连接PLC控制器120上对应的输出接口以及24V直流线，其中继电器JA1的线圈还连接抽气泵11，实现PLC控制器120通过继电器JA1控制抽气泵11。同时固态继电器12的线圈也连接PLC控制器120上对应的输出接口，使PLC控制器120对控制箱1内的温度进行控制。
输入输出模块110上连接有变送器TB1、变送器TB2和变送器TR。从开关电源PW2引出的第二24V直流线和第二0V直流线同时连接变送器TR，变送器TB4连接变送器TR，变送器TR连接输入输出模块110的LOOP3+接口和LOOP3-接口。变送器TB3的正极连接第二24V直流线，负极连接输入输出模块110的LOOP2+接口，第二0V直流线连接输入输出模块110的LOOP2-接口，同时输入输出模块110的LOOP2+接口短接输入输出模块110的I IN2接口，实现变送器TB3以及变送器TB4与输入输出模块110的连接。变送器TB2连接输入输出模块110的LOOP1+接口和LOOP1-接口，变送器TB1连接输入输出模块110的LOOP0+接口和LOOP0-接口。
变送器TB1连接氧含量传感器4的温度监测端口、变送器TB2连接热电偶3、变送器TB3连接氮氧化物含量监测仪5，变送器TB4连接氧含量传感器4的电动势监测接口。输入输出模块110上还设有用于通过变送器连接一氧化碳传感器的输入接口。
输入输出模块110上连接有用于连接GPRS模块的交互接口，使锅炉废气组分在线监测预警装置通过网络接入市环保局、企业服务器、中央控制报警器、用户手机、百度云、阿里云等，实现远程监测、远程控制、远程报警，可在用户电脑、手机、IPAD等设备上进行数据实时查询、历史数据查询、数据导出、数据打印等操作。
输入输出模块110连接PLC控制器120。
PLC控制器120的RS232接口与第一24V直流线和第一0V直流线之间还设有液晶屏19，用于进行烟气的氮氧化物含量、氧含量和温度的显示。
开启抽气泵11，烟气被抽气泵11从烟道中抽出，以保证氮氧化物含量监测仪5充分接触到烟气。通过过滤器21除去烟气中的杂质，烟气中的冷凝水通过放水阀91定时排出，去除杂质和冷凝水的烟气到达氮氧化物含量监测仪5时的温度也已降到合适的范围，氮氧化物含量监测仪5工作，输出信号到控制箱1内的输入输出模块110,输入输出模块110同时接受到氧含量传感器4的信号和热电偶3的信号，输入输出模块110将上述信号转换后传输给PLC控制器120，通过PLC控制器120在触摸屏19上显示氮氧化物的实际含量、氧含量和烟气温度数值。同时PLC控制器120还可进一步进行的燃烧工况的分析。
其中，氮氧化物含量NOx的计算公式为：
其中，NO为烟气的氮氧化物含量在氮氧化物含量监测仪上的监测值，O2为烟气的氧含量的监测值。
控制箱1通过独立的输入输出模块110进行数据的采集，通过PLC控制器120进行控制箱1内温度的控制、抽气泵11的控制，使得数据的采集能够独立进行，使得对于氮氧化物含量的实时监控成为可能，而且控制箱1内系统小巧，适用于中小型工业锅炉，成本低，经济性高。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。