电厂一氧化碳在线监测系统

红外分析模块主要技术特性
红外线是一种电磁波，红外辐射主要是热辐射。当红外辐射通过某气体层时，气体层中的极性分子，即非单元素气体分子（如CO、CO2等），就会对红外辐射进行选择性的吸收。多元素气体分子对红外线的吸收遵循朗伯特—比尔定律。

式中，
—红外辐射被气体吸收后的能量；
—红外辐射被气体吸收前的能量；
—气体的吸收系数（消光系数）；
—吸收气体的浓度；
—红外辐射经过吸收气体层的长度。
2 红外线分析工作原理
分析部分由三大部件组成：
一个能发出特定红外波长的红外辐射器—－光源；
一个由参比气室和分析气室组成的测量池；
一个能检测红外辐射并将红外辐射的能量变化转换成电量变化的接收器（亦称检测器）。
由红外光源发出二束能量相等、按照一定频率进行调制的平行光束，分别通过参比气室和分析气室后，由于分析气室中吸收气体（被测气体）对红外线的吸收，使原来能量相等的二束红外线产生了能量差，然后又分别进入接收器的参比接收室和测量接收室。通过薄膜电容器将红外线能量变化转换成电量变化，再通过电气单元和控制单元的放大整流及线性化等各种处理，仪器就能输出一个与被测气体浓度变化相对应的信号，供显示或控制。
分析器除了各种部件的特殊结构外，在接收原理上有一个特殊的改进。接收器的参比接收室和测量接收室分别用光学镜片分隔成前室和后室。
在接收器中的吸收气体和分析气室中的被测气体同样都按朗伯特—比尔定律吸收红外线。前室中气体的吸收曲线近似于被测气体的消光曲线。由于前后室之间半透半反窗的作用，使后室辐射得到抑制，排除了干抗气的影响，使仪器达到佳选择效果。

系统工作原理
当系统启动后，自动检测采样器、伴热管、冷凝器、报警过滤器、等有无报警信号，当系统无报警信号产生时，系统按预设程序自动启动，被测样气在膜片泵的抽取下，经过采样导杆将样气送入伴热的过滤探头腔体内进行粉尘过滤，随后通过一体电伴热取样管和取样电动球阀进入预处理装置。入前置过滤器（1um精度），除去样品气中的水份及颗粒物，随后由双通道压缩机冷凝器除湿干燥处理，除湿器出口样气的露点在4℃，然后再经湿度报警精密过滤器，后经切换阀及含流量报警的转子流量计调节和监控样气流量（正常流量500~1000mL/min），进入恒温红外CO分析仪器进行分析。冷凝器的冷凝液通过蠕动泵排出柜外。切换阀可实现采样、校准的气路切换操作。采样时间到时，系统自动停止采样，同时有反吹气对探头内部进行反吹；当自动采样时有任何故障产生，系统自动停止采样并给出故障报警，等待故障排除后可自动恢复自动运行。
本系统分手动模式、自动模式、维护模式，手动模式为调试测试用，正常工作时设置为自动模式，维护模式时可进行校准操作。当处于自动控制时，PLC采集探头加热温度报警、伴热管加热温度报警、冷凝器报警信号、湿度报警信号，当无报警时，系统按流程运行采样、反吹循环动作，当有报警信号产生式，系统自动停止采样，并给出报警信号，故障解除后可自动恢复运行。

全数字TDLAS传感器相比传统的模拟TDLAS具有以下明显优势：
（1）精度高。数字化电路架构，电路噪声很小，同波长激光器相比测量精度更高。
（2）稳定性好。各环节器件都是不易损坏的，不易漂移的，不易被干扰的，这些因素结合起来系统就会稳定；反之则系统稳定性大大降低。
（3）一致性好。摒弃了大量模拟芯片之后，逻辑运算被处理器的算法代替。数字电路的一致性更好。
（4）体积小，重量轻。只有在性能满足的前提下，体积做小了才能让产品模块化，用户集成使用方便。
（5）抗交叉干扰。并不是采用TDLAS技术气体测量混合气就没有干扰了，气体的吸收峰往往是相互叠加的，如果测量组分吸收峰有叠加，并且它们的吸收度与其浓度相乘达不到一定比例，干扰依然存在。只有采用数字式的算法处理，才能解决这个问题。
（6）价格低。调试难度下降，产品维护成本降低，人力成本减少，产品价格降低。

一、二氧化硫（SO₂）
二氧化硫是热电厂烟气中主要的污染物之一，其对环境和人体健康都有很大的危害。长期吸入二氧化硫会导致呼吸道疾病，甚至引发更严重的健康问题。因此，烟气在线监测系统要对二氧化硫的浓度进行实时监测，以确保其排放浓度符合国家规定的标准。
二、氮氧化物（NOx）
氮氧化物也是烟气中的重要污染物之一，主要来源于燃烧过程中氮气的氧化。NOx不仅对大气环境造成污染，还会形成酸雨、光化学烟雾等环境问题。烟气在线监测系统对氮氧化物的监测同样至关重要，这有助于电厂及时调整运行参数，减少NOx的排放。
三、颗粒物（PM）
颗粒物是烟气中另一种主要的污染物，包括烟尘、飞灰等。颗粒物对大气环境、水体以及土壤都会造成污染，同时对人体健康也有严重影响。因此，烟气在线监测系统需要对颗粒物进行实时监测，确保颗粒物排放浓度在可控范围内。
四、一氧化碳（CO）
一氧化碳是燃烧不完全的产物，也是烟气中的一种有害气体。它具有很高的毒性，对人体健康构成严重威胁。烟气在线监测系统对一氧化碳的监测可以帮助电厂及时发现燃烧问题，避免一氧化碳的大量排放。
五、氧气（O₂）
虽然氧气本身不是污染物，但在烟气监测中，氧气的含量是评估燃烧效率的重要参数。通过监测烟气中的氧气含量，可以了解燃烧是否充分，进而优化燃烧过程，提高能源利用效率。
CEMS烟气在线监测系统中检测O2、CO、NOx和SO2的传感器:

序号

检测点

被测组分

工艺目的

典型量程

备注

1

2

冷端

引风机前

CO

回收控制

0~80%

引风机后

O2

0~3%

3

煤气柜前

O2

安全控制

0~3%

4

5

6

煤气柜顶

CO

0~300PPm

煤气柜后

电除尘器前

O2

0~3%

7

热端

一纹管前

CO

O2

回收控制

同冷端



(1)测量范围:(组份可选)(量程可选);

(2)允许误差:±1%F.S;

(3)分辨率:0.01%;

(4)稳定性:零点漂移±1%FS/7d;

量程漂移±1%FS/7d;

(5)重复性:0.1%;

(6)预热时间:10min;

(7)样气流量:(0.3~0.5)L/ min;

(8)样气接口尺寸:G1/2;

(9)电器接口尺寸:1/2NPT;

(10)工作电源:AC220V±10%,50HZ;

(11)工作环境:温度-5℃~+45℃;

湿度 ≤90%RH;

(12)防爆等级:ExdIICT6;(可选择不防爆)

(13)模拟输出:4~20mA;

(14)样气压力:0.05MPa≤入口压力≤0.1Mpa。