徐宏

摘 要：煙氣濃度智能檢測儀相比于傳統(tǒng)煙氣分析儀具有顯著優(yōu)勢，主要借助電化學(xué)傳感器，運(yùn)用計算機(jī)編程語言設(shè)計系統(tǒng)程序，實現(xiàn)人機(jī)交互、數(shù)據(jù)采集與分析、數(shù)據(jù)存儲等功能，能夠?qū)Χ喾N化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行采集分析，且氣體測量具有較高的精準(zhǔn)度，是一種智能化的監(jiān)測方式。

關(guān)鍵詞：煙氣檢測儀；智能化；精確性

隨著我國工業(yè)化的快速發(fā)展，我國煤電等大型企業(yè)的環(huán)境保護(hù)意識逐漸增強(qiáng)，探索應(yīng)用超低排放技術(shù)，可以說已經(jīng)踏入一個“超低排放時代”。超低排放或超清潔排放，是指通過改造燃煤機(jī)使煙氣排放量與天然氣抑制，即SO2不超過35mg/m3、氮氧化物NOX不超過50mg/m3、煙塵不超過5mg/m3[1]。因此，采用智能化的煙氣濃度檢測儀，提高監(jiān)測效率和檢測精確性具有現(xiàn)實性。

1 煙氣濃度檢測儀

煙氣濃度檢測儀也叫煙氣分析儀，主要用于測量燃料燃燒工業(yè)鍋爐所產(chǎn)生的煙氣中污染氣體的質(zhì)量濃度，其傳感器主要分為紅外線、化學(xué)發(fā)光、電化學(xué)等多種類型，實現(xiàn)空氣中氧氣（O2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）等氣體的質(zhì)量水平。運(yùn)用煙氣濃度檢測儀能夠有效地測量出燃料燃燒所造成的氣體含量，有利于促進(jìn)節(jié)能減排；并實現(xiàn)動態(tài)、持續(xù)地監(jiān)測空氣中SO2、NOX等氣態(tài)污染物的含量，以及CO2等溫室氣體的排放量。煙氣濃度檢測儀主要分為便攜式和在線式，其中“在線式監(jiān)測”指的是在對設(shè)備運(yùn)行不造成影響的前提下，動態(tài)持續(xù)檢測設(shè)備，具有自動化控制的特點。相對來說離線監(jiān)測就是不定時的、需要人工操作的監(jiān)測，通常使用的是便攜式煙氣分析儀。

2 煙氣濃度智能檢測儀的研制及精準(zhǔn)性監(jiān)測

SO2是我國大氣污染中最主要的煙氣成分，要控制SO2的排放需要進(jìn)行煙氣脫硫，獲得較高脫硫效率就需要精準(zhǔn)檢測煙氣中SO2濃度。目前煙氣SO2智能檢測裝置以國外產(chǎn)品為主，本文以電化學(xué)傳感器法煙氣SO2濃度智能檢測儀為例，研究其研制及精準(zhǔn)性監(jiān)測。

2.1 氣路設(shè)計 儀器的氣路結(jié)構(gòu)組成：煙塵過濾器，采樣搶，氣水分離器，泵，儲氣室和傳感器室。氣路結(jié)構(gòu)圖如下圖1。煙塵過濾器的功能是完成對待測氣體的除塵；氣水分離器分為杯式和管式兩種，其功能是將煙氣經(jīng)管路傳送至氣水分離器，煙氣中大部分水存留下來，并經(jīng)水膜分離技術(shù)后成為干煙氣，送至儀器。在在線檢測儀器中傳感器室中運(yùn)用電子冷凝器，完成對SO2的濃度測量。由于傳感器測量時間有限，因此設(shè)計兩個傳感器室，可以自由切換，以實現(xiàn)精準(zhǔn)的在線測量。

2.2 SO2濃度檢測儀的結(jié)構(gòu) SO2氣體氣體首先經(jīng)煙塵過濾，再經(jīng)過水氣分離、降溫降水、升溫成為非結(jié)露，經(jīng)過傳感器檢測，處理過檢測信號后通過A/D轉(zhuǎn)換器傳送至單片機(jī)，再次處理檢測信號，將處理結(jié)果經(jīng)一路送至顯示器；經(jīng)二路送至上位機(jī)進(jìn)行分析處理；經(jīng)三路送至繼電器，由控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成動作。SO2濃度檢測儀的結(jié)構(gòu)如下圖2。在檢測中采用線性電壓輸出式集成濕度傳感器（型號：HM1500），對濕度進(jìn)行檢測和控制，同時也要檢測控制溫度。

2.3 智能化設(shè)計

2.3.1 控制程序。智能化的控制程序主要采用單片機(jī)程序，運(yùn)用單片機(jī)分析、讀寫并控制A/D轉(zhuǎn)換器中的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)對SO2濃度的分析與檢測。運(yùn)用C語言編寫單片機(jī)的程序，編寫出簡單清晰、移植性較好的操作程序。檢測SO2的流程：閥1、4開，閥2、5關(guān)或閥2、5開，閥1、4關(guān)，開泵后測量儲氣室的溫度，若溫度>50℃則降溫后開閥3防水，確定煙氣已進(jìn)入傳感室，測量傳感器的溫度和濕度，在不升溫的情況下讀入A/D轉(zhuǎn)換器SO2通信值，計算出SO2含量。

2.3.2 通信程序。系統(tǒng)的單片機(jī)運(yùn)用中斷方式接受命令，并運(yùn)用查詢方式將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。單片機(jī)與上位機(jī)之間的通信程序主要采用C語言進(jìn)行編譯。單片機(jī)通信程序：初始化，接受上位機(jī)命令，接著開始檢測命令、獲取數(shù)據(jù)命令，其中開始檢測命令下達(dá)后，應(yīng)答1表示收到命令，并檢測SO2濃度，如果獲取數(shù)據(jù)命令成功且數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，就計算校驗碼并回送數(shù)據(jù)和校驗碼。經(jīng)實驗證明，這種通信程序具有較好的可讀性，編寫程序簡單，能夠使上機(jī)位和下機(jī)位的通信更加便捷，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

2.4 提高監(jiān)測的精準(zhǔn)性 首先，由于煙氣中氣態(tài)污染物混合均勻，采集SO2等氣體的位置應(yīng)設(shè)置在煙道截面中心或靠近中心的位置，采樣期間的工況應(yīng)與平時進(jìn)行工況相同，確保測量環(huán)境中氣流的穩(wěn)定。其次，對煙氣進(jìn)行除塵、除濕等常規(guī)操作，提高儀器采集煙氣的效率和監(jiān)測效果。在冬季溫差較大或濕度較高的環(huán)境中收集煙塵，要注意先連接除塵過濾器，在經(jīng)過加熱使氣體順利通過導(dǎo)管，傳感器、泵等環(huán)節(jié)。再次，要正確測試儀器的操作，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。在清潔的空氣中打開儀器，檢查完在進(jìn)行煙道插入，確保儀器讀數(shù)穩(wěn)定后再觀察可讀數(shù)，多次測量取其平均值。第四，合理區(qū)分煙氣分析儀的不同適用范圍，在實際應(yīng)用中，SO2氣體一般存在于燃油爐、燃?xì)鉅t、水泥廠等監(jiān)測過程中，測定值會受到一些因素的影響造成測定值的偏低，因此要分別配置相應(yīng)的混合標(biāo)氣，將主要檢測氣體對常用電化學(xué)傳感器的交叉干擾進(jìn)行匯總。最后，定期做好煙氣分析儀的維修和保養(yǎng)，確保其檢測結(jié)果的精確性。

參考文獻(xiàn)：

[1]王毅，何玲.原位測量式分析儀在煙氣排放監(jiān)測系統(tǒng)中的設(shè)計研究[J].天津科技，2014，41（7）：11-15.