烟气组分浓度的测量系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于烟气测量技术领域，特别涉及一种测量烟气组分浓度系统及方法。
【背景技术】
[0002]烟气分析在化肥、冶金、石油化工、水泥生产和火力发电行业占有重要地位，不同行业烟气成分不同，但主要是含S02、N0X、C0、02等的气体。烟气分析已成为这些行业用来保证安全、稳定、高效生产的有力手段。同时由于各种燃料燃烧所排放的大量有害物质已经成为当今世界主要的大气污染源，因此对大气中有害物质的检测尤为重要，对工业生产及环境保护都有重大意义。
[0003]当前的烟气分析技术主要有三种:奥式气体分析仪器法、色谱分析法、红外分析法。其中，奥氏气体分析仪是利用不同的溶液来相继吸收气体试样中的不同组分，但是只能单一成份地逐个进行检测分析，不具备多重输入和信号处理功能，分析费时，操作烦琐，响应速度慢，效率低，精度也不高，且难以实时地分析生产工况。色谱分析法是通过一次进样利用色谱柱使烟气中的所有组分(氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳)分离通过检测器和记录器测定并记录整个分析过程，然后用面积归一化计算出各组分的含量。色谱法分离效能高、样品用量少、可进行多组分分析、分析精度高和标定周期长。但是价格高且样品质量要求高，对操作员素质要求也很高，因此，一般小厂难以承受。红外分析法则简单可行，其工作原理是基于某些气体对不同波长的红外线辐射具有选择性吸收的特性，其吸收程度取决于被测气体的浓度。这种方法可同时测量若干个组分，但对分析对称结构无极性双原子分子及单原子分子气体不适用，同时测量时水分会干扰SOdPNOx的测量精度。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种烟气组分浓度的测量系统及方法，本发明测量精度高、能够同时测量烟气多种组分的浓度，并给出组分浓度的变化情况。
[0005]为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的:
[0006]—种烟气组分浓度的测量方法，包括以下步骤:
[0007](I)烟气通过过滤器除去烟气中的固体杂质后，用体积流量计测量烟气的体积流量；
[0008](2)而后烟气被通入若干个密闭容器中；每个密闭容器中装有能够吸收烟气中某一组分的吸收溶液；
[0009](3)每种吸收溶液中均插有一个参比电极和一个选择电极;所述选择电极用于测试烟气中某一组分被吸收溶液吸收后所形成待测离子的浓度;参比电极和选择电极采集到的电位差被传输到一个信号转换和数据处理模块中，从而输出该吸收溶液中待测离子的浓度变化信息；
[0010](4)将体积流量计测得的烟气体积流量以及吸收溶液中待测离子浓度变化信息通过数据传输系统输入到单片机中，最后由单片机计算出当前烟气中待测组分的浓度。
[0011]进一步的，还包括以下步骤:
[0012](5)单片机控制自动给料装置向吸收溶液中加入对应的溶质以保证吸收溶液的吸收能力。
[0013]进一步的，参比电极和选择电极采集到的电位差信号在信号转换和数据处理模块中，经信号调节及放大电路放大后传递给A/D信号转换电路转换成数字信号，之后传递给数据处理单元，通过计算得到吸收溶液中相应待测离子浓度的测量值。
[0014]进一步的，单片机计算烟气中某一组分浓度的具体步骤如下:
[0015]I)求得吸收溶液中X离子的摩尔数n，关系式为n=[X].V;其中，[X]为X离子的浓度，V为对应检测该X离子的吸收溶液的容积;X离子为所测某一组分被吸收溶液吸收后形成的待测呙子；
[0016]2)将X离子的摩尔数对时间t求导，S卩dn/dt;
[00?7] 3)求出当前烟气中X离子所对应组分的浓度c = (dn/dt) /Qv，单位为mo 1/m3 ；
[0018]其中，QV为通入步骤I)中吸收溶液中的烟气体积流量。
[0019]进一步的，单片机控制自动给料机添加溶质的具体步骤如下:
[0020]I)单片机计算出待测离子的摩尔数η;
[0021]2)每当η增加一个设定值m时，单片机控制自动机料机工作，添加m.M的溶质;其中M为摩尔质量。
[0022]—种烟气组分浓度的测量系统，包括气栗、过滤器、信号转换和数据处理模块、数据传输系统和单片机；
[0023]气栗通过过滤器连接若干密闭容器，每个密闭容器中装有能够吸收烟气中某一组分的吸收溶液；
[0024]每种吸收溶液中均插有一个参比电极和一个选择电极;所述选择电极用于测试烟气中某一组分被吸收溶液吸收后所形成待测离子的浓度;参比电极和选择电极采集到的电位差被传输到一个信号转换和数据处理模块中，经信号调节及放大电路放大后传递给A/D信号转换电路转换成数字信号，之后传递给数据处理单元，通过计算得到吸收溶液中相应待测尚子浓度的测量值。
[0025]进一步的，单片机计算得到吸收溶液中相应待测离子浓度的测量值的步骤为:
[0026]I)求得吸收溶液中X离子的摩尔数n，关系式为n=[X].V;其中，[X]为X离子的浓度，V为对应检测该X离子的吸收溶液的容积;X离子为所测某一组分被吸收溶液吸收后形成的待测呙子；
[0027]2)将X离子的摩尔数对时间t求导，S卩dn/dt;
[0028]3)求出当前烟气中X离子所对应组分的浓度C = (dn/dt) /Qv，单位为mo 1/m3 ；
[0029]其中，QV为通入步骤I)中吸收溶液中的烟气体积流量。
[0030]进一步的，密闭容器底部设有搅拌器;密闭容器中的吸收溶液的上部空间还连通有吸收余气的余气收集装置。
[0031]进一步的，单片机还连接有自动给料装置，用于向吸收溶液中加入对应的溶质以保证吸收溶液的吸收能力。
[0032 ]相对于现有技术，本发明具有以下有益效果:
[0033]1、只需将烟气通入测量系统，选择合适的吸收溶液及离子电极，即可测出烟气中的该组分浓度。操作方便简单，响应快速。
[0034]2、测量时通过选择合适的吸收溶液以及离子电极可以对多个组分进行测量。
[0035]3、能够对烟气组分浓度进行实时测量，给出气体组分浓度的变化情况。
[0036]4、通过单片机控制自动给料装置不断加入溶质以保证溶液的吸收能力。
【附图说明】
[0037]下面结合附图及【具体实施方式】对本发明做进一步的详细说明。
[0038]图1是本发明方法所涉及测量装置原理图。
[0039]图中:1、气栗;2、过滤器;3、体积流量计;4、余气收集装置;5、信号转换和数据处理模块;6、数据传输系统;7、参比电极;8、X离子选择电极;9、搅拌器;10、吸收溶液;11、自动给料装置。
[0040]图2是图1中信号转换和数据处理模块的结构原理图。
【具体实施方式】
[0041]请参阅图1及图2所示，本发明一种烟气组分浓度的测量系统，包括:气栗1、过滤器
2、体积流量计3、余气收集装置4、信号转换和数据处理模块5、数据传输系统6和单片机PLC。
[0042]气栗通过过滤器和体积流量计连接一个或多个密闭容器，每个密闭容器中装有能够吸收烟气中某一组分的吸收溶液;每种吸收溶液中均插有一个参比电极7和一个X离子选择电极8;选择电极用于测试烟气中某一组分被吸收溶液吸收后所形成待测X离子的浓度；参比电极和选择电极采集到的电位差被传输到一个信号转换和数据处理模块6中，经信号调节及放大电路放大后传递给A/D信号转换电路转换成数字信号，之后通过数据传输系统6传递给单片机，通过单片机计算得到吸收溶液中相应待测离子浓度的测量值。
[0043]密闭容器底部设有搅拌器9;密闭容器中的吸收溶液的上部空间还