一种锅炉烟道尾气CO2浓度检测系统及检测方法

本发明涉及锅炉烟道尾气co2检测。具体地说是一种锅炉烟道尾气co2浓度检测系统及检测方法。

背景技术：

1、锅炉是国民经济中重要的热能供应设备，但燃煤工业锅炉以链条炉排为主，实际运行燃烧效率及锅炉热效率较低，会产生严重的环境污染；锅炉燃烧烟道尾气污染物成分复杂，主要为烟尘、无机类气体化合物，主要包括co、co2、n2、氮氧化物、硫氧化物等。随着环保要求的日趋严格，烟道尾气污染物检测成为一项重要工作。目前大多数工业场所使用的锅炉仍然需要使用原始的排放因子计算碳排放量，这势必导致得到的碳排放量不确定性比较高。因此有必要对碳排放的计量方式和计算方式进行研究，达到快速准确监测的目的。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种锅炉烟道尾气co2浓度检测系统及检测方法。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种锅炉烟道尾气co2浓度检测系统，包括用于采集锅炉烟道尾气样品的采样机构、用于脱除所述锅炉烟道尾气中水蒸气的过滤机构、用于检测所述锅炉烟道尾气中co2浓度的检测机构以及用于控制所述采样机构、所述过滤机构和所述检测机构的控制机构；所述采样机构的流体出口端与所述过滤机构的流体入口端流体导通，所述过滤机构的流体出口端与所述检测机构的流体入口端流体导通；所述控制机构的采样机构信号输出端与所述采样机构的信号输入端信号连接，所述采样机构的信号输出端与所述控制机构的采样机构信号输入端信号连接；所述控制机构的过滤机构信号输出端与所述过滤机构的信号输入端信号连接，所述过滤机构的信号输出端与所述控制机构的过滤机构信号输入端信号连接；所述控制机构的检测机构信号输出端与所述检测机构的信号输入端信号连接，所述检测机构的信号输出端与所述控制机构的检测机构信号输入端信号连接。

4、上述锅炉烟道尾气co2浓度检测系统，所述控制机构为可编程逻辑控制器，所述编程逻辑控制器为西门子s7-1500 plc，型号为cpu 1513-1 pn，所述西门子s7-1500 plc设置6个输入信号和4个输出信号。

5、上述锅炉烟道尾气co2浓度检测系统，所述采样机构包括离心泵、烟道温湿度传感器和烟道流量计；所述离心泵安装在锅炉烟道出口上游的锅炉烟道上，所述烟道温湿度传感器安装在所述离心泵上游的锅炉烟道上，所述流量计也安装在所述离心泵上游的锅炉烟道上且邻近所述烟道温湿度传感器；所述离心泵的流体入口端与锅炉烟道的样品出口端流体导通，所述离心泵的流体出口端与所述过滤机构的流体入口端流体导通；所述西门子s7-1500 plc的控制采样信号输出端与所述离心泵的控制采样信号输入端信号连接，所述烟道温湿度传感器的烟道温湿度信号输出端与所述西门子s7-1500 plc的烟道温湿度信号输入端信号连接，所述烟道流量计的烟道流量信号输出端与所述西门子s7-1500 plc的烟道流量信号输入端信号连接。

6、上述锅炉烟道尾气co2浓度检测系统，所述过滤机构包括样品流量计、冷冻除湿器和干式除湿装置；所述离心泵的流体出口端与所述样品流量计的流体入口端流体导通，所述样品流量计的流体出口端与所述冷冻除湿器的流体入口端流体导通，所述冷冻除湿器的流体出口端与所述干式除湿装置的流体入口端流体导通，所述干式除湿装置的流体出口端与所述检测机构的流体入口端流体导通。

7、上述锅炉烟道尾气co2浓度检测系统，所述检测机构包括固态继电器、加热室、样品温湿度传感器和红外检测模块；所述干式除湿装置的流体出口端与所述加热室的流体入口端流体导通，所述加热室的流体出口端与所述红外检测模块的流体入口端流体导通；所述样品温湿度传感器安装在所述加热室的流体出口与所述红外检测模块的流体入口之间的管道上；所述样品温湿度传感器的样品温湿度信号输出端与所述西门子s7-1500 plc的样品温湿度信号输入端信号连接，所述西门子s7-1500 plc的加热信号输出端与所述固态继电器的输入控制端连接，所述固态继电器的加热输出端与所述加热室中的加热棒电串联电气连接；所述西门子s7-1500 plc检测控制信号输出端与所述红外检测模块的检测控制信号输入端信号连接，所述红外检测模块的检测结果信号输出端与所述西门子s7-1500plc检测结果信号输入端信号连接。

8、上述锅炉烟道尾气co2浓度检测系统，所述红外检测模块包括红外光源、气室和光电传感器；所述红外光源的光线发射端与所述气室的光线接受端光路导通；所述气室的流体入口端与所述加热室的流体出口端流体导通，所述光电传感器将所述气室出射口的光信号转化成电信号；所述光电传感器的检测结果信号输出端与所述西门子s7-1500 plc检测结果信号输入端信号连接；所述红外光源的控制信号输入端与所述西门子s7-1500 plc的光源控制信号输出端信号连接。

9、上述锅炉烟道尾气co2浓度检测系统，所述烟道温湿度传感器和所述样品温湿度传感器均为壁挂数码管王字壳485型温湿度变送器传感器，型号均为pr-300smg-ws-n01；所述烟道流量计为皮托管；所述样品流量计为远传式气体流量计；所述冷冻除湿器是型号为cs-5a的电子冷凝器；所述干式除湿装置是以活性炭为除湿剂的装置；所述红外光源为卤钨灯；所述气室为具有怀特池结构的反射式气室，所述气室的光源入射口和光源出射口均通过sma905接口与光纤相连；所述光电传感器为ultramat23气体分析仪。

10、一种锅炉烟道尾气co2浓度检测方法，采用上述锅炉烟道尾气co2浓度检测系统对锅炉烟道尾气co2浓度进行检测；所述控制机构为可编程逻辑控制器，所述编程逻辑控制器为西门子s7-1500 plc，型号为cpu 1513-1pn；所述检测机构为红外检测机构，且采用波长1.45μm作为co2检测的频段；包括如下步骤：

11、步骤(1)、所述控制机构控制所述采样机构从锅炉烟道中采集锅炉烟道尾气样品，并测定锅炉烟道中锅炉烟道尾气的温度、湿度和流量，将测定结果返回到所述控制机构中；

12、步骤(2)、将所述锅炉烟道尾气样品通入所述过滤机构中，以降低所述锅炉烟道尾气样品中水蒸气的含量至目标含量，并测定从所述过滤机构中流出的所述锅炉烟道尾气样品的温度、湿度和流量，将测定结果返回到所述控制机构中；

13、步骤(3)、将从所述过滤机构中流出的湿度达到目标含量后的所述锅炉烟道尾气样品通过所述控制机构的温度控制端控制加热至其恢复到步骤(1)中测定的温度水平；

14、步骤(4)、所述控制机构控制所述检测机构对经步骤(3)处理后的所述锅炉烟道尾气样品进行co2浓度的检测，最终通过所述控制机构分析处理后输出co2浓度的检测结果。

15、上述锅炉烟道尾气co2浓度检测方法，步骤(1)中，所述控制机构控制所述采样机构的流量，流量控制流程为：先对管道流量进行检测，判断管道流量检测值是否达到流量阈值，若未达到则控制管道阀门开度进行调节直至管道流量检测值达到流量阈值；

16、步骤(2)中，利用所述控制机构监测所述锅炉烟道尾气样品经所述过滤机构除湿后的湿度是否达到22-24％(将湿度设定在22-24％范围内是因为除湿后的湿度过高会影响检测精度，但湿度低又难以实现)，湿度监测流程为：对除湿后管道中所述锅炉烟道尾气样品的湿度进行检测，判断湿度检测值是否达到湿度目标，若未达到则进行报警，若达到则不做处理；

17、步骤(3)中，利用所述控制机构控制所述锅炉烟道尾气样品的加热温度，温度控制流程为：对加热室中的所述锅炉烟道尾气样品的温度进行检测，若达到目标温度则停止加热，若未达到目标温度则继续加热直至温度检测值达到目标温度；

18、步骤(4)中，所述控制机构控制所述检测机构进行co2浓度检测的流程为：控制光源启动，读取光电检测数据，判断是否完成光谱的采集，若未完成重新进行前两个程序，若已完成则进行数据处理并计算所述锅炉烟道尾气中的co2浓度。

19、上述锅炉烟道尾气co2浓度检测方法，步骤(4)中，所述锅炉烟道尾气中的co2浓度的计算公式为：c＝(v样×c0)/v总；式中，c为所述锅炉烟道尾气中的co2浓度，v总为所述采样机构采集的锅炉烟道尾气样品的总体积，v样为经所述过滤机构降低湿度后的所述锅炉烟道尾气样品的体积；c0为所述检测机构检测得到的锅炉烟道尾气样品中的co2浓度，c0的计算公式为：c0＝11.0178rh-0.0331i；式中，rh为步骤(1)测定的锅炉烟道尾气的相对湿度，i为步骤(4)中所述检测机构测定的所述锅炉烟道尾气样品的相对光强。

20、本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

21、本发明的锅炉烟道尾气co2浓度检测系统运行稳定，可在线连续进行锅炉烟道尾气co2的监测，且检测结果具有高准确性和高可靠性。经验证，采用本发明的锅炉烟道尾气co2浓度检测系统及检测方法对锅炉烟道气co2浓度检测的最大相对误差为9％，最小相对误差仅为1.16％，比较准确的实现浓度预测，填补了锅炉烟道尾气co2检测的空缺。