便携式烟气预处理系统的开发及其与非分散红外分析仪的联用

发布时间：2020-09-14 14:23

　　当前国家对大气污染防治措施越来越严厉,控制大气污染问题重点在于对火力发电烟气、工业锅炉烟气的控制和治理。因此固定污染源烟气排放监测成为了环境治理工作的重点,而判定固定污染源烟气排放数据的有效性所执行的适用性检测和比对监测则成为各环境监测部门工作的重点。本文通过分析发现了传统烟气预处理系统的干燥原理是造成二氧化硫损失及非分散红外分析仪检测不准确的主要因素,因此采用了独特的Nafion管除湿技术开发出一种创新的便携式烟气预处理系统,利用气态除湿原理,代替传统的电子冷凝器,杜绝了二氧化硫的溶解损失并使非分散红外分析仪的检测更精确、快速。概括起来本文研究的主要内容如下所示:(1)通过对Nafion管干燥理论模型及其特性的研究,提出以Nafion管干燥技术为核心的便携式烟气预处理系统的设计方案及技术指标,简述了便携式预处理系统的设计结构。(2)针对系统性能要求设计了硬件电路,选择STM32F4作为主控制芯片设计控制电路,并详述了控制电路中各模块的工作原理和硬件电路设计,主要包括传感器电路、蓝牙电路、电源电路、存储电路及显示控制电路等。(3)便携式烟气预处理系统的软件设计,基于STM32芯片的软件开发主要是主程序和各个传感器的采集程序,而上位机软件的实现是通过DGUS开发平台,采用直接变量驱动显示,实现与STM32芯片的功能交互。(4)通过实验室的测试验证了便携式烟气预处理系统在不同湿度下的干燥性能,然后与非分散红外分析仪联用,确认系统的二氧化硫损失率。最后,通过与现场CEMS系统进行比对实验并分析结果,验证系统的准确性和可靠度。测试结果分析表明:基于Nafion管干燥原理的便携式烟气预处理系统的性能要优于传统冷凝器,并且在与非分散红外分析仪联用下更为准确的检测出二氧化硫的浓度,达到了系统设计前的指标。
【学位单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X773
【部分图文】：

红外吸收光谱,烟气,非分散

第一章绪论便携式烟气预处理系统的开发及其与非分散红外分析仪的联用似，具有相同的冷干法、热湿法和稀释法。但由于热湿法和稀释法在便携方面的局限性，约 95%都采用的是冷干直抽法。根据不同的分析技术，有非分散红外吸收，非分散紫外吸收，紫外差分和电化学法[9]，但最为广泛使用的依旧是非分散红外吸收法分析仪，代表有日本掘场公司（HORIBA）PG-350，德国 MRU 公司 MGA5，北京雪迪龙 3080，武汉天虹 TH-890C 等。非分散红外吸收法分析仪，是基于气体红外吸收的原理，不同气体浓度具有在红外光线的不同波段下所衰减的程度不同的特性，来进行气体浓度的测量[10]。非分散红外选用的中红外波段对气态污染物 SO2和NOx具有吸收峰，用来检测污染物的浓度。SO2的吸收波段为 7.25um~7.62um，NO 的吸收波段为 5.1um~5.3um，而 H2O（水汽）在 1um~9um 的波段范围内则有连续的吸收峰，是影响气体浓度测量的主要干扰组分[11]，见图 1-1。这将对烟气中的 SO2、NO 的测量结果带来很大影响，造成分析数据的波动。

曲线图,损失率,溶解度,曲线图

图 1-2、1-3 SO2溶解度和损失率曲线图图 1-3 中 S170 表示 SO2浓度为 170ppm，S390 表示 SO2浓度为 390ppmS580 表示 SO2浓度为 580ppm，S680 表示 SO2浓度为 680ppm如何在除湿过程中减少冷凝水与烟气接触，从而保证烟气干燥后露点的稳定，减少 SO2组分被冷凝液吸收而造成的损失成为关注的重点。本课题提出一种利用 Nafion干燥管对“超低排放”的烟气干燥除湿方法，该方法是使用 Nafion 干燥管的化学亲和力为基础的，依靠磺酸基的化学亲水性迁移水分子，从而进行气态除湿并保证待测气体组分不损失[13]。利用 Nafion 干燥管的独特性能，开发便携式烟气预处理系统并于非分散红外分析仪联用，应用于“超低排放”CEMS 系统适用性检测、技术验收或手工比对监测中，排除冷凝水和水蒸气对非分散红外分析仪的干扰，准确、快速的测量出烟气中的污染物浓度，使测试结果更具代表性。1.3 便携式烟气预处理系统介绍

曲线图,SO2浓度

【参考文献】