專利名稱：煙塵、煙氣排放監測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及環保監測領域中一種對污染源排放進行監測的煙塵、煙氣排放監測裝置裝置。
背景技術：
工業生產的高速發展對環境造成了嚴重污染，大氣質量明顯惡化。許多城市大氣中的總污染物居高不下，一定程度上制約了經濟的持續發展。在治理和控制環境污染中，實現對大氣污染源排放的煙塵、煙氣排放濃度和排放總量的監控和測量是十分重要的。通常煙塵、煙氣排放監測系統由煙塵(固態污染物)監測子系統；氣態污染物監測子系統；煙氣參數監測子系統和數據采集處理與通訊子系統等組成。這樣的監測系統結構復雜龐大、安裝困難，且造價高。
發明內容
本發明的目的是提供一種利用一個裝置能夠同時監測煙塵、氣態污染物的濃度和排放總量及煙氣流速，從而在線實時得到大氣污染源排放的煙塵、煙氣的濃度和排放總量的方法。煙塵的測量采用光散射法，采用光譜特定譜線或波段吸收法測量氣態污染物，并用雙光束的光學法測量煙氣的流速和排放量。
本發明基于以下的工作原理1.應用光的散射原理測量顆粒系的粒徑大小和濃度，由于光的透視性，易于實現光電之間的轉換，當光束照射到測量區內時，由于顆粒對光的散射和吸收，透射過測量區的光的光強將會衰減。由Lambert-Beer定律ln(II0)j=-π4LΣi=1MNiDi2E(λ,j,m,Di)j=1,2,...M.....(1)]]>式中I是透射光強，I0是入射光強，L是測量光束在測量區內的行程，Ni是顆粒相體積濃度，Di是顆粒的平均粒徑，E是消光系數。
求解這個方程組后可得到各個粒徑下的顆粒相體積濃度Ni值，這時，單位體積中的顆粒重量(濃度)即可按下式求得c=ρ6πΣi=1MDi3Ni.......(2)]]>2.運用光學吸收光譜技術中的濃度反演方法對煙氣進行分析測量，光學吸收光譜方法是利用吸收分子在自外到可見波段的特征吸收來分析氣體成分(CH4、NOx、SO2、O3等)，從而實現對有害氣體的監測。該方法也是基于Lambert-Beer定律I(λ)＝I0(λ)F(λ)exp(-LCσ(λ))(3)式中I(λ)是透射光強，I0(λ)是入射光強，C表示吸收成分的濃度，σ(λ)為相應的吸收截面，F(λ)代表了由于大氣分子散射，光學系統透過率等引起的強度下降，λ為波長。
引入差分密度D`(λ)，則(3)式可改寫為D′(λ)＝ln[I0′(λ)/I(λ)]＝LCσ′(λ) (4)式中I`0(λ)＝I0(λ)F(λ)是人為定義的基線，σ`(λ)既是除去寬帶結構的所謂差分截面，因此，吸收分子的濃度C有C＝D′(λ)/[Lσ′(λ)] (5)由相關測速原理知，若能測得流場中2點間與顆粒速度有關的某些物理量隨時間變化的序列，并假定顆粒在這2點間運動速度不變，則用相關分析法得到這2個時間序列的互相關函數，就可求得顆粒的速度v＝l/τ..............(6)這里l是2個測點間的距離。
在上述原理的基礎上，煙塵的測量采用光散射法，采用光譜特定譜線或波段吸收法測量氣態污染物，并用雙光束的光學法測量煙氣的流速和排放量，因此本發明的方案是采用光學探測，光譜分析，具體的煙塵、煙氣排放監測裝置裝置，其特點是，它包括煙塵、煙氣排放的區域內的兩側置有光發射器和光接收器、光譜儀、計算機和氣源，光接收器的輸出經光譜儀和計算機連接，供給保護氣體的氣源通過管路和光發射器和光接收器連接。
本發明的優點1、可以用一套裝置同時進行煙塵、煙氣的在線監測，裝置結構緊湊、成本低、安裝方便。
2、本裝置可以實現對高大排放源的遠距離、實時、在線和連續測量，直接給出煙氣中以mg·m-3表示的煙塵排放濃度，無需標定。
3、本裝置可以有兩種不同的應用方式，一是固定式，即將整個裝置安裝到煙道上；另一種應用形式是將整個測量裝置設計為細長桿式的便攜式，供環保管理部門對任一大氣污染排放源的不定期監測。
4、根據測量結果可以對煙道上游所使用的分離設備的性能和運行狀態進行監測和評價，還可及時發現熱力設備運行中的一些不正常因素。
5、測量精度高，操作簡單、方便。
將整個測量系統安裝在煙道或其他污染源排放管道上，所有信號均可傳到集控室內，由計算機處理所有數據得到煙塵、氣態污染物的濃度和排放總量及煙氣流速，將測量結果打印記錄并儲存在計算機內，從而實現了對大氣污染源排放的煙塵、煙氣的濃度和排放總量的實時、在線、遠距離、連續和定量的監測。
圖1是本發明的一個實施方案組成示意圖；圖2是本發明的另一個實施例結構示意圖。
具體實施例方式實施例1由圖1所示，本實施例包括光發射器、光接收器、光譜儀、計算機和氣源，光發射器包括光源1、耦合透鏡2、光纖3、準直透鏡4，光接收器包括接收透鏡8、光纖9，光源1所發出的光經過耦合透鏡2后，經光纖3傳輸到安裝在污染源排放管道上的準直透鏡4，由準直透鏡4準直后射入排污管道6內，光束穿過排污管道6后進入安裝在管道另一側的接收透鏡8，由接收透鏡8接收后經光纖9送到多元光譜儀10進行分析并將信號傳輸到計算機5內進行數據分析處理，由氣源12供給的保護氣體通過氣體管路輸送到探測器的空氣入口7、11上，送入探測器內。
實施例2它是如圖2所示的細長桿式的便攜式煙塵、煙氣排放監測裝置，它亦由光發射器、光接收器、光譜儀、計算機和氣源組成，光發射器包括光源16、耦合透鏡17、光纖18、透鏡19，光接收器包括接收反射鏡22、接收光纖27，光發射器和光接收器置于一個細長的殼體28內測量區24兩側，測量區24兩側對應透鏡19，反射鏡22開有小孔20、21，光接收器經光譜儀14和計算機13相連接，光源16所發出的光經耦合透鏡17耦合后進入光纖18內，光束經透鏡19后通過測量孔20射入測量區24內，穿過測量區經小孔21到達反射鏡22反射后沿原路返回，經透鏡19后進入接收光纖27送入光譜儀14進行信號分析并送入計算機13中處理計算。該裝置可供環保管理部門對任一排放源的不定期監測，使用時將測量頭直接由煙氣管道的開口處插入即可測量。
權利要求
1.一種煙塵、煙氣排放監測裝置裝置，其特征在于，它包括在煙塵、煙氣排放的區域內的兩側置有光發射器和光接收器、光譜儀、計算機和氣源，光接收器的輸出經光譜儀和計算機連接，供給保護氣體的氣源通過管路和光發射器和光接收器連接。
2.根據權利要求1所述的煙塵、煙氣排放監測裝置裝置，其特征在于，所述的光發射器包括光源(1)、耦合透鏡(2)、光纖(3)、準直透鏡(4)，光接收器包括接收透鏡(8)、光纖(9)，光源(1)所發出的光經過耦合透鏡(2)后，經光纖(3)傳輸到安裝在污染源排放管道上的準直透鏡(4)，由準直透鏡(4)準直后射入排污管道(6)內，光束穿過排污管道(6)后進入安裝在管道另一側的收透鏡(8)，由接收透鏡(8)接收后經光纖(9)送到多元光譜儀(10)進行分析并將信號傳輸到計算機(5)內進行數據分析處理。
3.根據權利要求1所述的煙塵、煙氣排放監測裝置裝置，其特征在于，所述的光發射器包括光源(16)、耦合透鏡(17)、光纖(18)、透鏡(19)，光接收器包括接收反射鏡(22)、接收光纖(27)，光發射器和光接收器置于一個細長的殼體(28)內測量區(24)兩側，測量區(24)兩側對應透鏡(19)，反射鏡(22)開有小孔(20、21)，光接收器經光譜儀(14)和計算機(13)相連接，光源(16)所發出的光經耦合透鏡(17)耦合后進入光纖(18)內，光束經透鏡(19)后通過測量孔(20)射入測量區(24)內，穿過測量區經小孔(21)到達反射鏡(22)反射后沿原路返回，經透鏡(19)后進入接收光纖(27)送入光譜儀(14)進行信號分析并送入計算機(13)中處理計算。
全文摘要
本發明涉及一種煙塵、煙氣排放監測裝置裝置，其特點是它包括煙塵、煙氣排放的區域內的兩側置有光發射器和光接收器、光譜儀、計算機和氣源，光接收器的輸出經光譜儀和計算機連接，由光譜儀分析并將信號傳輸到計算機進行數據分析處理。供給保護氣體的氣源通過管路和光發射器和光接收器連接。用一套裝置可同時進行煙塵、煙氣的在線監測，裝置結構緊湊、成本低、安裝方便、操作簡單、測量精度高，可實現遠距離、實時、在線和連續測量，有固定式和便攜式兩種。
文檔編號G01N21/47GK1409115SQ01126939
公開日2003年4月9日 申請日期2001年9月29日 優先權日2001年9月29日
發明者蔡小舒 申請人:上海理工大學