差分吸收光谱技术在线监测烟气浓度的反演算法

传统差分吸收光谱技术对长光程或高浓度烟气污染物可以实现准确、快速和在线测量,但是对固定污染源排放的低浓度污染气体或双组份污染气体同时测量却存在较大的浓度反演误差.文中采用遗传算法对各种浓度污染气体的实测光谱数据进行了浓度反演计算.研究结果表明:在气体浓度低于250 mg/m3范围内,遗传算法的反演精度明显优于传统算法,反演误差都在10%以内;在250～5 000 mg/m3范围内,与传统算法相当;超过5 g/m3后,遗传算法的反演误差较大.在同一波段范围内,同时反演双组份气体浓度时,遗传算法具有较高的反演精度.同时,遗传算法的零点误差远小于传统算法.     

差分吸收光谱技术在线监测污染气体浓度的温度补偿

差分吸收光谱技术应用于固定污染源烟气排放监测时,烟气温度对SO2、氮氧化物等污染气体在紫外可见光谱段的差分吸收特性影响较大,为准确测量污染气体浓度,必须对温度的影响进行修正.文中提出了一种新的温度补偿方法,将20 ℃时烟气中污染气体的分子数密度与其他温度下污染气体的分子数密度之比与温度的对应关系拟合出温度补偿函数,利用该补偿函数分别对差分吸收截面、吸收度以及浓度反演结果3个参数进行补偿,结果表明:不论对哪一个参数进行补偿,都可以显著提高气体浓度的反演精度.     

基于PLC的烟气道生产线自动化研究

针对目前国内烟气道行业生产工艺落后、制造设备功能单一且自动化程度低等问题,对水泥烟气道产品的制造原料、养护工艺、成型模具以及自动化控制系统等方面进行了研究,对生产环节的可选工艺和设备及其自动化实现方案进行了比较分析。提出了一种以普通硅酸盐水泥作为原料而通过震动抽水并用蒸汽养护的生产工艺;改良设计了模具使其内外模分开,内模是可缩放的而外模亦可调整;开发出了基于激光测距传感器的识别技术对线上外模进行自动识别。生产效果表明,基于PLC(可编程控制器)的控制系统使生产线实现了机电液气一体化的自动化生产,一条生产线上能同时生产数种型号产品,能以每小时最少15根的快节拍生产,提高了生产效率和产品质量稳定性,降低了人工劳动强度和长期生产成本。     

基于差分红外吸收的甲烷浓度检测系统

红外吸收法是目前甲烷浓度检测的理想手段,但其成本较高,难以推广应用.本文采用宽带红外LED光源并配合PIN光电二极管,设计了一种低成本的甲烷检测系统.为了克服因采用宽带光源带来的不足,设计了一种差分光路,并采用差分比例算法来保证系统的稳定性和精度.最后,通过实验验证了本系统及提出算法的有效性.     

基于TDLAS的烟气中CO浓度混合取样式在线监测

燃煤锅炉烟气中不完全燃烧产物CO是燃烧效率监测的重要依据,其存在浓度高、波动剧烈、分布不均匀等特点,采用TDLAS技术中波长调制光谱结合稀释法对烟气中CO浓度进行了混合取样式在线监测。首先基于谐波理论推导出4次谐波与1次谐波免标法测量公式,其次对CO激光器频率调制和光强调制的相位差及电流调谐系数进行了标定,并采用标准气体结合直接吸收法对赫里奥特池光程进行了测量,然后在此基础上对浓度与谐波比值曲线进行了数值计算和实验验证。最后将该装置应用于燃煤电厂,将省煤器出口烟道分为6个区域,各区域安装一个稀释取样探头,在稀释取样过程由于降低了烟气露点无需做除水处理,6路经过稀释后的烟气混合后进入赫里奥特池后实现免标定高精度测量。该监测装置实现了连续稳定运行,运行中使用Testo350便携式分析仪与现场测量数据进行了对比,二者测量结果一致,误差小于1×10~(-6)。     

气固两相流固相浓度电容式传感器优化设计

本文建立了一种螺旋式电容传感器的数学模型,并基于该模型对传感器结构进行了优化设计。优化后的结构可以产生较均匀的灵敏场分布,实测结果表明,优化后的传感器电容值与固相浓度具有良好的线性关系,测量点的线性相对偏差小于0.8%,适用于气固两相流固相浓度的测量。     

Estimation of uncertainty of mean velocity of flue gas in a conduit as determined by the traverse method within the gravimetric measurement of particulate concentration

In gravimetric measurements of dust emissions from industrial technological plants, the required mean gas velocity in a conduit is often determined by Pitot traverse method. It is commonly seen as a method giving good approximate values of mean gas velocity, although the actual rate of this approximation is not considered in the analysis of measurement results. It was seen that there was a need to establish what magnitude of error might occur in practice due to the small number of measurement points and typical non-uniformity of the gas velocity profiles in conduits of rectangular cross-section. The calculations were based on the concept of treating a measurement plane as one consisting of a set of elementary planes. The elementary gas velocity profiles in these elementary planes were simulated, the mean velocity for these profiles were calculated based on point velocity values, and the measurement uncertainty of this mean velocity determined. This uncertainty results in the uncertainty of the mean velocity across the entire measurement plane. It appears that, depending on the number of measurement points and gas velocity profile non-uniformity, the value is not small and is of the order of several percent, and hence needs to be taken into account in the budget of the combined uncertainty of mean velocity, which in turn contributes to the uncertainty of gas volumetric flow rate and dust pollutant mass flow rate.     

非色散红外气体传感器稳态扩散高斯分布浓度校正方法

流程工业中气体浓度测量至关重要。非色散红外传感器是一种基于不同气体对红外光吸收强度差异性测量气体浓度的传感器,气体浓度测量精度高,广泛用于流程工业中CO₂和N₂O气体浓度测量。非色散红外传感器内气体不均匀扩散使气体浓度测量会产生原理性误差,需要得到气体在传感器气室内达到稳态扩散时间降低浓度测量误差,提高测量精度。本文提出一种非色散红外传感器高斯分布扩散模型预测气体稳态扩散时间计算方法,14组不同条件下CO₂和N₂O的仿真实验得到本文提出高斯扩散模型的拟合度分别为0.82和0.80,验证所提出高斯模型预测气体稳态扩散时间的鲁棒性。本文所提方法非色散红外传感器浓度测量不均匀扩散产生误差补偿提供保障。     

基于激光差分探测技术的悬浮物质量浓度测量方法

提出了一种基于激光差分探测技术的悬浮物质量浓度测量方法,用于测量烟雾、粉尘等空气悬浮颗粒的含量。利用悬浮颗粒对光的散射,可以在不影响悬浮物颗粒特性的前提下,对其实现实时在线监测。另外,借助于参考光与测试光的直接差分放大,可以消除激光能量起伏以及其他扰动对测量的干扰。通过对激光在悬浮物颗粒中传播时衰减原理的研究,获取悬浮物颗粒质量浓度与光强衰减的关系,搭建了一套激光差分探测悬浮物质量浓度的实验系统,进行烟雾质量浓度的实际测量,验证了该测量方法的可行性。     

基于级联光栅的氨氮质量浓度检测

为了实现水中氨氮质量浓度的在线检测,基于光纤光栅传输理论,提出了一种利用级联光栅,双参量同步测量的传感方案,推导出传感系统的灵敏度矩阵。实验测出了布拉格光纤光栅(FBG)和长周期光纤光栅(LPFG)的温度灵敏度系数、氨氮质量浓度灵敏度系数,获得了传感系统的灵敏度矩阵。结果表明,该方案结构简单、易于实施,为水中氨氮在线检测的研究提供了一种参考方案。     

汽轮机油颗粒污染度光学在线监测试验研究

针对电厂运行中汽轮机油颗粒污染变化快、油液取样要求高、在线监测难的现状,基于光阻原理,研制了电厂汽轮机油中颗粒污染度在线测量系统并对其进行了实验室标定实验。在湖南五强溪水电厂调速器润滑系统中进行了实测,实测结果与商业仪器实测结果比较可得,二者对污染等级判断一致,颗粒数最大偏差小于25%,验证了在线测量装置的准确度。因系统测量速度快,能实时获取运行中汽轮机油的颗粒度和数目时变情况,利于运行管理与控制,完全符合实际应用要求。     

基于红外吸收光谱的甲醛气体浓度检测

针对传统甲醛气体检测的不足,基于红外光谱吸收原理,采用差分吸收技术设计了甲醛气体浓度探测系统。该方法对检测的甲醛气体光谱值以及供电电压进行模数转换,通过光学检测系统对甲醛气体浓度进行检测,利用虚拟仪器LabVIEW软件实现数据采集、数据处理及数据存储与回放等功能。具有操作简单,界面直观,人机友好的特点,能对室内甲醛气体浓度进行实时检测。