烟气分析仪的原理

综合烟气分析仪LB-62工作原理及维护

一、概述

LB-62型烟气综合分析仅是基于标准及新服(空气与度气检测方法).吸取国内外同类仪器之优点由我公用研发人员精心研制的新代智能型烟气测试仪， 该机技术性能指标符合环保局颁布的烟气采样仪的有关规定。适用于各种锅炉。工业炉窑的SO2、NO、NO. CO. CO) HS等有害气体的排放浓度、折算浓度和排放总量的测定及各类脱破设备效率的测定”

二、主要特点

①自动跟踪烟气流速

主机内集成差压、微压传感器、微处理器、直流滑片泵，基于皮托管平行法等速采样原理，自动测量烟气流速,计算排放量。

②贴片成型工艺， 体积小巧，故障率低

选用进口贴片器件，可靠性高，故障率极低，仪器体积大大减小，携带方便。

③模块化结构设计，传感器更换简捷方便

电化学传感器随同线路板起设计，用户升级、更换简捷方便。

④一百万组采样数据自动选择存储

自动选择存储监测数据，供查询、打印，信息量大且可U盘扩展及导出。

⑤参数自动记忆

自动记忆上次输入的监测目标工况参数，下次开机自动采用。

⑥显示操作直观明了

6寸大屏幕液晶显示，自动背光照明。中文菜单显示人机对话方式，图文并茂，简单明了。用户可以凭借仪器丰富的在线操作提示，直接操作。

⑦参数软件标定

通过键盘即可对仪器测量的各项参数进行标定。

⑧可选打印项功能

烟气监测数据繁多，不同顾客不同测试目的对数据要求各异，该机具备选择打印项功能，顾客可以根据需求来选择要打印的数据。

⑨用户密码保护

进行参数校正时您必须输入密码，以保证仪器内存贮数据安全。

⑩执行标准

符合JJG968-2002《烟气分析仪》

三、技术参数

四、工作原理

①LB-62型烟气综合分析仪的微处理器测控系统根据各种传感器检测到的静压、动压、温度，计算出烟气流速,测控系统将该流量与流量传感器检测到的流量相比较，计算出相应的控制信号,控制电路调整抽气泵的抽气能力，使实际采样流量与计算的采样标准流量相等;同时微处理器用检测到的流量计前温度和压力自动将实际采样体积换算为标况采样体积。

②含氧量测量原理:将采样管放入烟道中，抽取含有O2的烟气，使之通过O2电化学传感器，检测出O2的瞬时浓度，同时根据检测到的O2浓度，换算出空气过剩系数a。

③SO2、NO、NO2、CO、H2S、CO2瞬时浓度及排放量测量原理:将采样管放入烟道中，抽取含有SO2、NO、NO2、CO的烟气，进行除尘、脱水处理后再通过SO2、 NO电化学传感器，分别发生如下反应:

SO2+2H2O一> SO4根 + 4H++2e-

NO +2H2O一> NO3根 + 4H++3e-

NO2+H2O一> NO3根 + 2H++2e-

CO +2H2O 一>CO3根 + 4H++2e-

    传感器输出的电流的大小在一定条件下与 SO2、NO、NO2、 CO的浓度成正比，所以测量传感器输出的电流即可计算出SO2、NO、 NO2、CO的瞬时浓度;同时仪器根据检测到的烟气排放量等参数计算出SO2、NO、NO2、CO的排放量。

五、注意事项

1.烟气采样现场般环境比较恶劣，常为高空作业，采样人员一定要确保人机安全。高温

烟气采样时，持采样管的人员应配戴防烫手套，以防烫伤。采样过程中应及时将采样孔堵住，以防正压烟道有害气体喷出，也防止对烟道内气流的扰动。

2.仪器在运输，使用过程中应尽量避免强烈的震动、碰撞及灰尘、雨、雪的侵袭。

3.接电源时，请务必确认是220V交流电!并具有接地线!防止误接其它工业电源。以免损坏仪器，甚至造成人身伤害。

4.电源可靠接通后再打开仪器上的电源开关，不能用仪器来检测电源是否接通!

5.关机后应间隔5秒钟以上才能再开机。

6.取样管的皮托管接嘴与面板上的接嘴要正确连接，以防损坏传感器。

六、保养和维护

1.仪器应存放在干燥、防晒的地方。

2.仪器在使用期间，每次采样结束后，必须用干净的空气对仪器的传感器和泵进行清洗。

清洗的方法如下:测完烟气后，根据仪器提示进行让仪器抽如洁净的空气清洗。

3.仪器长时间闲置不用时，应每个月通电一次。

       随着经济的飞速发展，环境问题越来越引起人们的重视，如何综合治理好大气污染是关键，要想治理，首先需要对大气污染物进行监测，烟气分析仪应运而生，烟气分析仪通常采用电化学原理、红外原理、紫外差分吸收光谱原理，紫外烟气分析仪因其独特的优势而广泛应用于与对二氧化硫、氮氧化物等的烟气分析，它采用紫外差分吸收光谱法（DOAS）,相对于采用电化学原理制成的烟气分析仪有很好的优势，它不需要冷却器和干燥器，且使用寿命较长。

       何为DOAS？DOAS是一种光谱监测技术,其基本原理就是利用空气中的气体分子的窄带吸收特性来鉴别气体成分,并根据窄带吸收强度来推演出微量气体的浓度。根据郎伯一比耳定理I (K) =I 0(K) exp(2R(K) cL)，根据对监测光的吸收程度不同来监测污染因子的浓度。浓度c 的单位用molecule / cm3, 则气体的吸收能力用吸收截面R( 单位: cm2/ molecule) 来表示。考虑到瑞利(Rayleigh) 散射、米氏(Mie) 散射以及大气中其它物质的消光因素, 可以得到修正后的Lambert2Beer定律形式: 　I (K) = I 0(K) exp[ - L( Ei(R(K) ci) +ER(K) + EM(K) ) ]A(K)。其技术关键在于将吸收截面Ri(K) 分解为两部分:Ri(K) = Ri0(K) + Ri (K) ，Ri0(K) 表示吸收截面中随波长缓慢变化的/ 宽带0光谱部分( 低频) , Ri(K) 表示吸收截面中随波长快速变化的/ 窄带0 光谱部分( 高频) , 即差分吸收截面。定义I 0(K) 为不包含差分吸收时的光强:I 0(K) = I 0(K) exp[ - L( Ei(Rio(K) ci) +ER(K) + EM(K) ) ]A(K)，该式包含光谱强度的慢变化部分, 即消光、大气紊乱、气体的/ 宽带0吸收结构以及系统传输函数等引起的光强变化。定义Dc (K) 为差分吸收光谱, 可以表示为:Dc (K) = ln Ic0(K)I (K)= L# EiRci(K)#ci（该式中c为上标，表示差分）。其中, I (K) 就是测量得到的采样光谱, Ic0(K) 则可通过提取出I (K) 的慢变化得到。因为差分吸收截面Rci(K) 可由文献或实验室测量的吸收截面Ri (K)计算得到, 光程长L 可通过激光测距等手段获得,所以只要有相应的差分吸收光谱( 足够多的数据点) , 利用Z小二乘, 就可以得到各种吸收气体的浓度ci。

DOAS方法的核心是通过将待测气体的吸收光谱和标准气体的吸收截面进行差分处理，容而得到差分吸收截面和差分光学吸光度。

       青岛明华生产的MH3200型紫外烟气分析仪是正是采用上述原理为核心，采用热湿法原理、气室全程加热设计，烟气从烟道中抽取经过多级过滤，进入光学监测气室，整个气路高温加热，水气完全气化，避免水分对气体吸附造成的干扰； 它可以用于测定固定污染源排气中的SO2、NO×（钼转换器转化测量）、CO(电化学法）、CO2（红外法）、O2（电化学法）等成分浓度，是监测烟气的理想选择。

MH3200型紫外烟气分析仪适用标准

DB37-T 2704-2015《山东省固定污染源废气氮氧化物的测定-----紫外吸收法》 

DB37-T 2705-2015 《山东省固定污染源废气二氧化硫的测定-----紫外吸收法》 

DB37/T 2641-2015《便携式紫外吸收法多气体测量系统技术要求及检测方法》 

JJG 968-2002 《烟气分析仪》

MH3200型紫外烟气分析仪产品特点

-整机结构一体化设计，无需进行繁琐的连管接线，真正的便携实用； 

-双层枪管抽真空设计，FZ高温烫伤，同时隔绝高温烟道热量对气室的影响，使气室始终维持在恒温状态，测量结果更准确； 

-气室、光纤、光谱分析部件采用多种缓冲减震技术，提高了仪器的可靠性和稳定性； 

-烟枪前端配置GX挡水结构，防止液态水的吸入，多级滤芯过滤，有效防止镜片污染，大大缩短了仪器的维护周期； 

-一键切换至反吹状态，即使仪器在烟道中，也可对气路吸入新鲜空气，用于保护后端电化学传感器或对仪器进行调零操作； 

-可通过互联网远程实时监控工作状态，实现仪器的运行状态和安全的全程监控，规范质控管理； 

-4.3寸触摸彩屏，操作界面人性化； 

-内置充电锂电池，断电后自动切换至反吹功能，持续一分钟对整个气路进行反吹清； 

-有防静电措施，避免现场静电干扰。 

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      2015年印发的《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》中提出，到2020年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放（即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米）。

       全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造是一项重要的国家专项行动，既有利于节能减排、促进绿色发展、增添民生福祉，也有利于扩大投资、促进煤电产业转型升级、相关装备制造业走出去。

《GB 13223-2011 火电厂大气污染物排放标准》中对燃煤锅炉、火力发电锅炉及燃气轮机组的大气污染物排放进行了相关限定，如下表所示。

火力发电锅炉及燃气轮机组大气污染物排放浓度限值

      现有的烟气排放将呈现出浓度低和湿度大的特点，所以要想真正实现超低排放，就必须先解决二氧化硫、一氧化氮的准确监测问题，对于这两者污染气体，目前市面上主流的红外烟气分析仪对于超低排放标准的监测就显得有点捉襟见肘了，有相关数据表明，红外烟气分析仪普遍存在测量准确度差、零点和量程漂移大、检测下限高、仪表线性差等共性问题，从而很难满足超低排放监测的要求。

      目前便携式烟气分析仪多数采用的原理一般是非分散红外、电化学、非分散红外/化学发光、紫外差分等。

       紫外烟气分析仪相对于电化学和红外烟气分析仪来说，抗水性能极好，是红外烟气分析仪的增进款，特别适合工况条件差、水汽多、气体不干净的烟气，而对于目前越来越严格的排放标准，紫外烟气分析仪更适合对于SO2、NO等的浓度监测，也更受消费者的青睐。

      目前烟气分析仪这块市场潜力巨大，生产紫外烟气分析的厂家也很多，青岛明华电子仪器有限公司是一家专门从事各种环境检测分析仪器设备研发的高新技术企业，其生产的专业MH3200型 紫外烟气分析仪以紫外差分吸收光谱分析技术（DOAS）为核心，采用热湿法原理、气室全程加热设计，烟气从烟道中抽取经过多级过滤，进入光学监测气室，整个气路高温加热，水气完全气化，避免水分对气体吸附造成的干扰； 内部采用进口光学核心部件，具有测量精度高、可靠性高、响应时间快等特点。 

MH3200型 紫外烟气分析仪特点

1.整机结构一体化设计，无需进行繁琐的连管接线，真正的便携实用； 

2.双层枪管抽真空设计，FZ高温烫伤，同时隔绝高温烟道热量对气室的影响，使气室始终维持在恒温状态，测量结果更准确； 

3.气室、光纤、光谱分析部件采用多种缓冲减震技术，提高了仪器的可靠性和稳定性； 

4.烟枪前端配置GX挡水结构，防止液态水的吸入，多级滤芯过滤，有效防止镜片污染，大大缩短了仪器的维护周期； 

5.一键切换至反吹状态，即使仪器在烟道中，也可对气路吸入新鲜空气，用于保护后端电化学传感器或对仪器进行调零操作； 

6.可通过互联网远程实时监控工作状态，实现仪器的运行状态和安全的全程监控，规范质控管理； 

7.4.3寸触摸彩屏，操作界面人性化； 

8.内置充电锂电池，断电后自动切换至反吹功能，持续一分钟对整个气路进行反吹清； 

9.有防静电措施，避免现场静电干扰。 

（相关内容来源于网络）

       面对日益严峻的环境污染，尤其是大气污染，关乎着民生的范畴。如何综合治理大气污染迫在眉睫；治理是行动目标，检测是行动的前提，如何GX便捷的检测烟气就显得尤为重要。目今各大仪器厂商争相发挥着各自的潜能，在环保烟气分析仪这一领域开疆拓土，以确保有利的市场份额。

       烟气分析仪近年来炙手可热，随着诸多国家环保政策（例如《大气污染FZ行动计划》、《“十三五”挥发性有机物污染FZ工作方案》）的相继印发，相关超低排放标准（烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度（基准含氧量6%）分别不超过5 mg/m³、35 mg/m³、50 mg/m³，比《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中规定的燃煤锅炉ZD地区特别排放限值分别下降75%、30%和50%，是燃煤发电机组清洁生产水平的新标杆。）的出台，烟气排放污染物的浓度标准越来越严格，同时伴随着国民的环保意识的增强，这一系列都促使着烟气分析仪这块市场前景的光明，如何抢占这块大的肥肉，就要从烟气分析仪的技术来着手。

       烟气分析仪通常有三种工作原理，diyi种是电化学法，第二种是紫外差分光谱法，也即DOAS法，Z后一种就是我们今天ZD要说的非分散红外法（NDIR）。先来介绍下前两者烟气方法的工作原理。

1.电化学法

       将待测气体经过除尘、去湿后进入传感器室，经由渗透膜进入电解槽，使在电解液中被扩散吸收的气体在规定的氧化电位下进行电位电解，根据耗用的电解电流求出其气体的浓度。

2.DOAS法

       将紫外光照射到由二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳、一氧化碳等异原子组成的气体分子时，它固有的振动和旋转的能级产生跃迁，并且会吸收特定波长的紫外光。差分吸收光谱法（DOAS）是吸收光谱的一种新型的数据处理方法，它将气体的吸收光谱分解为快变和慢变两个部分，然后利用快变部分进行计算分析来确定被测气体的浓度。通常情况下气体吸收光谱快变部分与气体分子的结构和所组成的元素有关，是气体分子吸收光谱的特征部分，且各不相同，因此差分吸收光谱法可有效消除其他气体成分的干扰，从而使得监测的灵敏度和分辨率提高，分析气体的种类也会更多。

       介绍完了前两种方法，我们进入今天的正题，红外烟气分析仪。红外烟气分析仪，顾名思义，从名称上就知道肯定和红外有一定的关系，不错，其正是采用的非分散红外法（NDIR），那么什么是NDIR了？

       非分散红外法是利用物质能吸收特定波长的红外辐射而产生热效应变化,将这种变化转化为可测量的电流信号,以此测定该物质的含量。操作简单、快速。常用于分析对红外辐射有较强吸收的气态物质,如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氨等。测定空气中一氧化碳、水中总有机碳的非分散红外法被列入国家标准分析方法。此方法要运用到朗伯-比尔（Lambert-Beer）定律，

烟气分析仪通常有紫外烟气分析仪，红外烟气分析仪和电化学烟气分析仪3种，烟气分析仪在使用的时候需要注意哪些地方？

烟气分析仪使用注意事项

1、烟气分析仪在使用前后要进行校准；

2、测量前要进行气密性检查；

3、仪器开机时要在清洁空气中，等仪器稳定后再联接烟气取样枪；

4、仪器出现死机、停电等原因导致仪器重启时，仪器可能会出现无法归零，数据偏移等现象，应现场用标气重新标定后再进行测量，避免数据产生误差。

5、测量完成后，应继续在清洁空气中保持运行5~10分钟，否则会加速传感器的损耗。

6、定期更换滤芯及冷凝器过滤片，防止灰尘污染传感器，影响数据精度。

7、工作时放置的位置要远离热源或热辐射，因为传感器工作有温度要求（传感器工作温度22~25℃），在温度过高的环境下可能使传感器工作不正常。

8、便携式仪器分析仪需要隔几周时间进行充电。

9、如测量高浓度烟气含高浓度粉尘的气体，应加装过滤器过滤烟气。

10、对于低浓度烟气测量时，应有加温（120°~140°）、除尘、抽湿等预处理设备。

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