專(zhuān)利名稱(chēng)：煙塵、煙氣排放監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及環(huán)保監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中一種對(duì)污染源排放進(jìn)行監(jiān)測(cè)的煙塵、煙氣排放監(jiān)測(cè)裝置裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，大氣質(zhì)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(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。在治理和控制環(huán)境污染中，實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣污染源排放的煙塵、煙氣排放濃度和排放總量的監(jiān)控和測(cè)量是十分重要的。通常煙塵、煙氣排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由煙塵(固態(tài)污染物)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)；氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)；煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理與通訊子系統(tǒng)等組成。這樣的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大、安裝困難，且造價(jià)高。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種利用一個(gè)裝置能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)煙塵、氣態(tài)污染物的濃度和排放總量及煙氣流速，從而在線實(shí)時(shí)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(cè)量采用光散射法，采用光譜特定譜線或波段吸收法測(cè)量氣態(tài)污染物，并用雙光束的光學(xué)法測(cè)量煙氣的流速和排放量。
本實(shí)用新型基于以下的工作原理1.應(yīng)用光的散射原理測(cè)量顆粒系的粒徑大小和濃度，由于光的透視性，易于實(shí)現(xiàn)光電之間的轉(zhuǎn)換，當(dāng)光束照射到測(cè)量區(qū)內(nèi)時(shí)，由于顆粒對(duì)光的散射和吸收，透射過(guò)測(cè)量區(qū)的光的光強(qiáng)將會(huì)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(qiáng)，I0是入射光強(qiáng)，L是測(cè)量光束在測(cè)量區(qū)內(nèi)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(shù)。
求解這個(gè)方程組后可得到各個(gè)粒徑下的顆粒相體積濃度Ni值，這時(shí)，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(yùn)用光學(xué)吸收光譜技術(shù)中的濃度反演方法對(duì)煙氣進(jìn)行分析測(cè)量，光學(xué)吸收光譜方法是利用吸收分子在自外到可見(jiàn)波段的特征吸收來(lái)分析氣體成分(CH4、NOx、SO2、O3等)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)有害氣體的監(jiān)測(cè)。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(qiáng)，I0(λ)是入射光強(qiáng)，C表示吸收成分的濃度，σ(λ)為相應(yīng)的吸收截面，F(xiàn)(λ)代表了由于大氣分子散射，光學(xué)系統(tǒng)透過(guò)率等引起的強(qiáng)度下降，λ為波長(zhǎng)。
引入差分密度D`(λ)，則(3)式可改寫(xiě)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(jié)構(gòu)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(guān)測(cè)速原理知，若能測(cè)得流場(chǎng)中2點(diǎn)間與顆粒速度有關(guān)的某些物理量隨時(shí)間變化的序列，并假定顆粒在這2點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)速度不變，則用相關(guān)分析法得到這2個(gè)時(shí)間序列的互相關(guān)函數(shù)，就可求得顆粒的速度v=l/τ----(6)]]>這里1是2個(gè)測(cè)點(diǎn)間的距離。
在上述原理的基礎(chǔ)上，煙塵的測(cè)量采用光散射法，采用光譜特定譜線或波段吸收法測(cè)量氣態(tài)污染物，并用雙光束的光學(xué)法測(cè)量煙氣的流速和排放量，因此本實(shí)用新型的方案是采用光學(xué)探測(cè)，光譜分析，具體的煙塵、煙氣排放監(jiān)測(cè)裝置裝置，其特點(diǎn)是，它包括煙塵、煙氣排放的區(qū)域內(nèi)的兩側(cè)置有光發(fā)射器和光接收器、光譜儀、計(jì)算機(jī)和氣源，光接收器的輸出經(jīng)光譜儀和計(jì)算機(jī)連接，供給保護(hù)氣體的氣源通過(guò)管路和光發(fā)射器和光接收器連接。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)1、可以用一套裝置同時(shí)進(jìn)行煙塵、煙氣的在線監(jiān)測(cè)，裝置結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、安裝方便。
2、本裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高大排放源的遠(yuǎn)距離、實(shí)時(shí)、在線和連續(xù)測(cè)量，直接給出煙氣中以mg·m-3表示的煙塵排放濃度，無(wú)需標(biāo)定。
3、本裝置可以有兩種不同的應(yīng)用方式，一是固定式，即將整個(gè)裝置安裝到煙道上；另一種應(yīng)用形式是將整個(gè)測(cè)量裝置設(shè)計(jì)為細(xì)長(zhǎng)桿式的便攜式，供環(huán)保管理部門(mén)對(duì)任一大氣污染排放源的不定期監(jiān)測(cè)。
4、根據(jù)測(cè)量結(jié)果可以對(duì)煙道上游所使用的分離設(shè)備的性能和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，還可及時(shí)發(fā)現(xiàn)熱力設(shè)備運(yùn)行中的一些不正常因素。
5、測(cè)量精度高，操作簡(jiǎn)單、方便。
將整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)安裝在煙道或其他污染源排放管道上，所有信號(hào)均可傳到集控室內(nèi)，由計(jì)算機(jī)處理所有數(shù)據(jù)得到煙塵、氣態(tài)污染物的濃度和排放總量及煙氣流速，將測(cè)量結(jié)果打印記錄并儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)大氣污染源排放的煙塵、煙氣的濃度和排放總量的實(shí)時(shí)、在線、遠(yuǎn)距離、連續(xù)和定量的監(jiān)測(cè)。


圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案組成示意圖；圖2是本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1由圖1所示，本實(shí)施例包括光發(fā)射器、光接收器、光譜儀、計(jì)算機(jī)和氣源，光發(fā)射器包括光源1、耦合透鏡2、光纖3、準(zhǔn)直透鏡4，光接收器包括接收透鏡8、光纖9，光源1所發(fā)出的光經(jīng)過(guò)耦合透鏡2后，經(jīng)光纖3傳輸?shù)桨惭b在污染源排放管道上的準(zhǔn)直透鏡4，由準(zhǔn)直透鏡4準(zhǔn)直后射入排污管道6內(nèi)，光束穿過(guò)排污管道6后進(jìn)入安裝在管道另一側(cè)的接收透鏡8，由接收透鏡8接收后經(jīng)光纖9送到多元光譜儀10進(jìn)行分析并將信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)5內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，由氣源12供給的保護(hù)氣體通過(guò)氣體管路輸送到探測(cè)器的空氣入口7、11上，送入探測(cè)器內(nèi)。
實(shí)施例2它是如圖2所示的細(xì)長(zhǎng)桿式的便攜式煙塵、煙氣排放監(jiān)測(cè)裝置，它亦由光發(fā)射器、光接收器、光譜儀、計(jì)算機(jī)和氣源組成，光發(fā)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(fā)射器和光接收器置于一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的殼體28內(nèi)測(cè)量區(qū)24兩側(cè)，測(cè)量區(qū)24兩側(cè)對(duì)應(yīng)透鏡19，反射鏡22開(kāi)有小孔20、21，光接收器經(jīng)光譜儀14和計(jì)算機(jī)13相連接，光源16所發(fā)出的光經(jīng)耦合透鏡17耦合后進(jìn)入光纖18內(nèi)，光束經(jīng)透鏡19后通過(guò)測(cè)量孔20射入測(cè)量區(qū)24內(nèi)，穿過(guò)測(cè)量區(qū)經(jīng)小孔21到達(dá)反射鏡22反射后沿原路返回，經(jīng)透鏡19后進(jìn)入接收光纖27送入光譜儀14進(jìn)行信號(hào)分析并送入計(jì)算機(jī)13中處理計(jì)算。該裝置可供環(huán)保管理部門(mén)對(duì)任一排放源的不定期監(jiān)測(cè)，使用時(shí)將測(cè)量頭直接由煙氣管道的開(kāi)口處插入即可測(cè)量。
權(quán)利要求1.一種煙塵、煙氣排放監(jiān)測(cè)裝置裝置，其特征在于，它包括在煙塵、煙氣排放的區(qū)域內(nèi)的兩側(cè)置有光發(fā)射器和光接收器、光譜儀、計(jì)算機(jī)和氣源，光接收器的輸出經(jīng)光譜儀和計(jì)算機(jī)連接，供給保護(hù)氣體的氣源通過(guò)管路和光發(fā)射器和光接收器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙塵、煙氣排放監(jiān)測(cè)裝置裝置，其特征在于，所述的光發(fā)射器包括光源(1)、耦合透鏡(2)、光纖(3)、準(zhǔn)直透鏡(4)，光接收器包括接收透鏡(8)、光纖(9)，光源(1)所發(fā)出的光經(jīng)過(guò)耦合透鏡(2)后，經(jīng)光纖(3)傳輸?shù)桨惭b在污染源排放管道上的準(zhǔn)直透鏡(4)，由準(zhǔn)直透鏡(4)準(zhǔn)直后射入排污管道(6)內(nèi)，光束穿過(guò)排污管道(6)后進(jìn)入安裝在管道另一側(cè)的收透鏡(8)，由接收透鏡(8)接收后經(jīng)光纖(9)送到多元光譜儀(10)進(jìn)行分析并將信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)(5)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙塵、煙氣排放監(jiān)測(cè)裝置裝置，其特征在于，所述的光發(fā)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(fā)射器和光接收器置于一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的殼體(28)內(nèi)測(cè)量區(qū)(24)兩側(cè)，測(cè)量區(qū)(24)兩側(cè)對(duì)應(yīng)透鏡(19)，反射鏡(22)開(kāi)有小孔(20、21)，光接收器經(jīng)光譜儀(14)和計(jì)算機(jī)(13)相連接，光源(16)所發(fā)出的光經(jīng)耦合透鏡(17)耦合后進(jìn)入光纖(18)內(nèi)，光束經(jīng)透鏡(19)后通過(guò)測(cè)量孔(20)射入測(cè)量區(qū)(24)內(nèi)，穿過(guò)測(cè)量區(qū)經(jīng)小孔(21)到達(dá)反射鏡(22)反射后沿原路返回，經(jīng)透鏡(19)后進(jìn)入接收光纖(27)送入光譜儀(14)進(jìn)行信號(hào)分析并送入計(jì)算機(jī)(13)中處理計(jì)算。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種煙塵、煙氣排放監(jiān)測(cè)裝置裝置,其特點(diǎn)是它包括煙塵、煙氣排放的區(qū)域內(nèi)的兩側(cè)置有光發(fā)射器和光接收器、光譜儀、計(jì)算機(jī)和氣源,光接收器的輸出經(jīng)光譜儀和計(jì)算機(jī)連接,由光譜儀分析并將信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。供給保護(hù)氣體的氣源通過(guò)管路和光發(fā)射器和光接收器連接。用一套裝置可同時(shí)進(jìn)行煙塵、煙氣的在線監(jiān)測(cè),裝置結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、安裝方便、操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、實(shí)時(shí)、在線和連續(xù)測(cè)量,有固定式和便攜式兩種。
文檔編號(hào)G01N21/47GK2504627SQ0125419
公開(kāi)日2002年8月7日 申請(qǐng)日期2001年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月16日
發(fā)明者蔡小舒 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)