宽范围CEMS样品处理系统设计与实现

发布时间：2017-10-04 17:20

  本文关键词：宽范围CEMS样品处理系统设计与实现

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【摘要】：样品处理系统技术作为烟气安全监测系统的关键技术,在国内外受到广泛的关注。然而在工程实际应用中,目前使用的样品处理系统表现出针对性较强,适用范围较窄等诸多局限性,在很大程度上不能满足不同燃料、不同燃烧方式,不同粉尘含量、不同烟气湿度、烟气温度等条件下污染源排放连续监测需求。基于上述局限性问题,本文系统地分析了应用于CEMS的宽范围样品处理系统设计的关键技术问题,即协调处理好样品气条件、环境条件和应用条件这三者之间的关系。研究了样品处理系统设计过程中的重要影响因素,如采样探头、水分、管路泄露、吸附以及环境条件改变等,并有针对性的给出了减小或消除误差的方法。在上述理论分析的基础上,设计了宽范围样品处理系统设计的完整方案。主要包括采样探头系统的设计、样品传输管线的设计、样品处理单元的设计以及辅助装置的设计。其中,采样探头系统作为整套样品处理系统的核心和关键,在很大程度上决定着后期分析的成败。为避免应用中可能造成的共振进而导致探头断裂,设计并计算了探头的允许长度;此外,设计了探头过滤器的完整结构,并采用PLC程控技术实现了探头过滤器的自动反吹扫。对样品处理单元,采用三级过滤技术完成样气的除尘设计,即在探头处采用陶瓷过滤器,中间采用SiC高效过滤器,样气进分析仪器前采用膜式过滤器。此外,分别采用Nafion管除湿技术和组合式过滤除湿技术解决样品除湿问题。最后通过实验验证了样品处理系统的应用效果。实验中以常见的挥发性有机物苯和正己烷为例,经过样品处理系统后,样品的损失率在2%以内,测试样品的定量重复性RSD=0.2766%,线性测试的相关系数R2均大于0.999。通过应用冷干抽取法、高温热湿法和稀释抽取法三种烟气监测系统,对比分析了不同湿度对三种系统测试的影响。结果表明,对不含水分的模拟烟气,三种系统测试效果良好,其线性相关系数R2均在0.999左右。模拟湿烟气的测试结果表明,水分对SO2的影响要明显大于对NO的影响,在低浓度时这种影响更为显著。对比三套系统的测试结果,可以看出,高温热湿法系统对水分含量较为敏感,在精确控制稀释比的前提下,稀释抽取法系统对水分的抗干扰性表现出较好的优越性。
【关键词】：安全监测 样品处理 除尘 除湿 宽范围
【学位授予单位】：重庆科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X831
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 课题背景及选题意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-20
• 1.2.1 烟气排放连续监测的现状11-15
• 1.2.2 样品处理技术现状15-19
• 1.2.3 样品处理系统技术发展趋势分析19-20
• 1.3 主要研究内容20-22
• 2 样品处理系统设计思路及影响因素分析22-29
• 2.1 设计思路22-24
• 2.1.1 关键技术问题分析22-23
• 2.1.2 具体设计思路23-24
• 2.2 样品处理系统设计的影响因素分析24-27
• 2.2.1 样品处理系统的总体要求24-26
• 2.2.2 影响因素分析26-27
• 2.3 消除或减小误差的方法27-28
• 2.3.1 探头影响因素的消除27
• 2.3.2 水分影响误差的消除27
• 2.3.3 管路泄露或吸附误差的消除27-28
• 2.3.4 其他误差分析28
• 2.4 小结28-29
• 3 宽范围样品处理系统设计29-43
• 3.1 理论分析29-32
• 3.1.1 烟气动力学分析29-30
• 3.1.2 烟气除尘机理研究30-31
• 3.1.3 烟气除湿机理研究31-32
• 3.2 采样系统设计32-35
• 3.2.1 烟气采样点选择32
• 3.2.2 采样泵设计32-33
• 3.2.3 采样探头设计33-35
• 3.3 样品处理单元设计35-38
• 3.3.1 除尘装置设计方案35-36
• 3.3.2 除湿装置设计方案36-37
• 3.3.3 对比总结37-38
• 3.4 样品传输单元分析38-39
• 3.4.1 烟气样品传输的基本要求38
• 3.4.2 传输管线的伴热保温38-39
• 3.5 辅助装置设计39-42
• 3.5.1 系统气路设计39-41
• 3.5.2 样品处理箱保温伴热设计计算41-42
• 3.6 小结42-43
• 4 系统实验测试与应用研究43-52
• 4.1 实验设备和材料43-44
• 4.2 样品处理系统性能指标测试实验44-46
• 4.2.1 实验测试方案44
• 4.2.2 实验条件与测试过程44-45
• 4.2.3 实验结果分析45-46
• 4.3 不同湿度下不同监测系统的测试实验46-51
• 4.3.1 实验测试方案46-47
• 4.3.2 实验结果分析47-51
• 4.4 小结51-52
• 5 总结与展望52-53
• 5.1 总结52
• 5.2 展望52-53
• 参考文献53-56
• 附录 整套样品处理系统气路流程设计方案56-57
• 致谢57-58
• 作者在攻读学位期间发表的论著及取得的科研成果58-59

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