基于差分光谱技术烟气监测系统的研究与应用

发布时间：2017-05-25 07:15

  本文关键词：基于差分光谱技术烟气监测系统的研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国工业的发展和科技的进步,环境问题的日益严峻。在此背景下,社会各界人士对环境保护的呼声越来越强烈。可持续发展成为未来很长一段时间的发展主题。对企业排放的气态污染物进行实时监测是治理大气污染的首要任务和重要前提。传统的非分散红外(Non Dispersive Infrared,简称NDIR)技术,在成本与测量低浓度时有着不可避免的缺点,基于这种背景,本文对差分吸收光谱(Differential Optical Absorption Spectroscopy,简称DOAS)技术进行深入研究,并将其应用到烟气监测中,本文的主要研究工作:1.着手于当前的主要污染物SO_2、NOX,介绍和分析目前常见的烟气监测方法和原理,依据朗伯—比尔定律(Lambert-Beer),重点分析研究DOAS方法的原理,并采用最小二乘法的算法,使计算结果更接近真实值。2.依据SO_2、NOX的光谱特性,提出基于DOAS法的烟气排放连续监测系统(Continuous Emission Monitoring System,简称CEMS)的设计方案,并详细研究该系统的四大子系统—气态污染物监测子系统、颗粒物监测子系统、烟气参数子系统、数据处理及传输子系统。3.对整个CEMS系统的关键技术进行研究,具体包括:系统的温度、压力、流速、氧含量、湿度这些相关参数和粉尘浓度测量原理的研究,并设计整个系统的气路和电气控制系统。4.对DOAS法CEMS系统先后进行了三次试验,第一是单一标准气体试验,第二是混合标准气体试验,第三是现场实际烟气试验,对试验结果用统计的方法进行分析,验证DOAS法可以应用到实际烟气监测中。本文研究重点在于DOAS法的实践应用,通过对比试验和实际案例的应用,证明DOAS法在烟气监测中有着非常广泛的前景。
【关键词】：差分吸收光谱 烟气监测 最小二乘法 二氧化硫 一氧化氮
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X84
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.1.1 环境污染现状10-11
• 1.1.2 烟气排放监测11
• 1.2 烟气污染物的检测技术11-14
• 1.2.1 烟气中的主要污染物11-12
• 1.2.2 气态污染物的检测技术12-14
• 1.3 烟气排放连续监测系统14
• 1.4 差分吸收光谱技术的研究现状14-15
• 1.5 本文的研究内容15-16
• 2 差分吸收光谱法检测烟气的原理和方法16-24
• 2.1 吸收光谱的基本原理16-17
• 2.2 光吸收定律17-20
• 2.2.1 朗伯定律17-19
• 2.2.2 比尔定律19
• 2.2.3 朗伯—比尔定律19-20
• 2.3 差分光谱技术测量烟气方法20-23
• 2.3.1 差分光谱技术的基本原理20-21
• 2.3.2 烟气浓度反演算法研究21-22
• 2.3.3 差分光谱吸收法的特点22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 DOAS法CEMS系统关键技术研究24-35
• 3.1 DOAS法测量SO_2、NO的技术研究24-28
• 3.1.1 光源与光谱仪24-25
• 3.1.2 CEMS测量气路25-28
• 3.2 烟气温度、压力、流速测量技术的研究28-30
• 3.2.1 烟气温度的测量28
• 3.2.2 烟气压力的测量28-29
• 3.2.3 烟气流速的测量29-30
• 3.3 烟气湿度和氧含量的测量技术研究30-31
• 3.3.1 烟气湿度的测量30
• 3.3.2 氧含量的测量30-31
• 3.4 颗粒物监测技术的研究31-34
• 3.4.1 颗粒物检测技术31
• 3.4.2 激光粉尘仪的工作原理31-34
• 3.4.3 激光粉尘仪的光路原理34
• 3.5 本章小结34-35
• 4 DOAS法CEMS系统的设计35-50
• 4.1 系统整体设计35-36
• 4.2 系统的硬件组成36-41
• 4.2.1 集线器36-38
• 4.2.2 工控机与数采仪38-40
• 4.2.3 ADAM模块40-41
• 4.3 系统的电气控制设计41-45
• 4.3.1 电气控制系统整体设计41-42
• 4.3.2 电气控制系统硬件组成42-43
• 4.3.3 PLC的I/O资源配置43-44
• 4.3.4 PLC电气原理图设计44-45
• 4.4 CEMS系统软件设计45-49
• 4.4.1 污染物相关计算45-47
• 4.4.2 监测系统软件47-49
• 4.5 本章小结49-50
• 5 CEMS系统现场应用与数据分析50-59
• 5.1 燃煤电厂CEMS设备的安装50-52
• 5.2 设备调试与标定52
• 5.3 CEMS仪器性能测试试验52-57
• 5.3.1 单一标准气体测量试验52-54
• 5.3.2 混合标准气体测量试验54-55
• 5.3.3 现场气体测量试验55-57
• 5.4 DOAS技术烟气监测应用实例57-58
• 5.5 本章小结58-59
• 6 总结与展望59-61
• 6.1 全文总结59-60
• 6.2 工作展望60-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士期间发表的论文65-66
• 致谢66-67

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  本文关键词：基于差分光谱技术烟气监测系统的研究与应用，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：393028