1、煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材1第一章第一章 抽取式抽取式CEMS煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材2主要內容主要內容: 1、固定污染源連續監測的采樣方式、固定污染源連續監測的采樣方式 2、抽取系統部件介紹、抽取系統部件介紹 3、氣態污染物連續監測的分析儀器、氣態污染物連續監測的分析儀器煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材3重點：重點： 本章為重點章本章為重點章直接抽取式直接抽取式CEMS的基本構成及特點、直接抽取的基本構成及特點、直接抽取式式CEMS所采

2、用分析儀的基本分析原理。所采用分析儀的基本分析原理。難點：難點：直接抽取式直接抽取式CEMS的基本構成及分析原理的基本構成及分析原理煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材41、固定污染源連續監測的采樣方式、固定污染源連續監測的采樣方式氣態污染物連續監測氣態污染物連續監測的對象主要為二氧化硫、氮氧化物、的對象主要為二氧化硫、氮氧化物、氯化氫、硫化氫等有害氣體和一氧化碳、二氧化碳等燃燒氯化氫、硫化氫等有害氣體和一氧化碳、二氧化碳等燃燒物，主要對其進行排放濃度和排放量的計算，同時監測氧物，主要對其進行排放濃度和排放量的計算，同時監測氧含量。含量。儀器的采樣方

3、式儀器的采樣方式目前主要分為兩種，即抽取采樣法和直目前主要分為兩種，即抽取采樣法和直接測量法，抽取采樣法又分為采樣稀釋法和直接抽取法；接測量法，抽取采樣法又分為采樣稀釋法和直接抽取法；直接測量法又分為內置式測量和外置式測量。直接測量法又分為內置式測量和外置式測量。 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材51、固定污染源連續監測的采樣方式、固定污染源連續監測的采樣方式煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材61、固定污染源連續監測的采樣方式、固定污染源連續監測的采樣方式直接抽取系統直接抽取系統是直接從煙道或管道抽氣

4、、濾除顆粒物，將煙氣送入分析是直接從煙道或管道抽氣、濾除顆粒物，將煙氣送入分析儀的系統。該系統有三種類型：儀的系統。該系統有三種類型： 熱熱濕系統；濕系統； 在探頭后裝有冷凝在探頭后裝有冷凝干燥系統；干燥系統； 在分析儀前裝有冷凝在分析儀前裝有冷凝干燥系統。干燥系統。 處理方式：處理方式：按照樣氣處理的地點，可分為前處理方式和后處理方式。按照樣氣處理的地點，可分為前處理方式和后處理方式。特點：特點：由于各種分析儀對樣品氣的潔凈程度要求較高，所以采用直接抽取由于各種分析儀對樣品氣的潔凈程度要求較高，所以采用直接抽取法對煙道氣進行連續監測，必須配有一整套的煙氣處理系統。為了提高測法對煙道氣進行連續

5、監測，必須配有一整套的煙氣處理系統。為了提高測量精度，氣體分析儀器采用紅外吸收、紫外吸收及其他測量原理，使儀器量精度，氣體分析儀器采用紅外吸收、紫外吸收及其他測量原理，使儀器本身的測量范圍可以覆蓋被測氣體的所有量程本身的測量范圍可以覆蓋被測氣體的所有量程 。煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材71.1 直接抽取法直接抽取法熱濕法熱濕法直接抽取法直接抽取法熱濕法熱濕法是指加熱采樣管和輸送氣體到分是指加熱采樣管和輸送氣體到分析儀的管路，加熱溫度必須高于氣體冷凝的溫度。把熱濕析儀的管路，加熱溫度必須高于氣體冷凝的溫度。把熱濕氣體送入分析儀。氣體送入分析儀。

6、注意：注意：必須加熱，必須小心維持從探頭到分析儀所抽取的必須加熱，必須小心維持從探頭到分析儀所抽取的氣樣的溫度高于露點氣樣的溫度高于露點 。如果加熱系統發生故障，濕氣將。如果加熱系統發生故障，濕氣將迅速地冷卻并污染整個系統，由此可能會腐蝕系統的部件、迅速地冷卻并污染整個系統，由此可能會腐蝕系統的部件、造成堵塞，甚至會引起分析儀故障和損傷，致使整個系統造成堵塞，甚至會引起分析儀故障和損傷，致使整個系統崩潰。崩潰。 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材81.1.1 熱濕系統的特點和使用熱濕系統的特點和使用 采用直接高溫測量方法，能夠對包括水和采用直接高溫

7、測量方法，能夠對包括水和HCl、NHs在內在內的污染物進行多組分同時測量。因為在測量過程中氣體不的污染物進行多組分同時測量。因為在測量過程中氣體不降溫，氣體成分不變，腐蝕減少。同時，在高溫狀態下進降溫，氣體成分不變，腐蝕減少。同時，在高溫狀態下進行粉塵過濾，取樣和反吹操作，提高了效率，延長了無維行粉塵過濾，取樣和反吹操作，提高了效率，延長了無維護時間。護時間。因此，是目前熱濕系統煙氣測量的最先進的方法。因此，是目前熱濕系統煙氣測量的最先進的方法。分析系統的主要技術包括：分析系統的主要技術包括： 多組分紅外線氣體分析器多組分紅外線氣體分析器(高溫測量高溫測量)； 高溫取樣系統，包括高溫取樣探頭；

8、高溫取樣系統，包括高溫取樣探頭； 高溫取樣反吹校準系統；高溫取樣反吹校準系統； 高溫氣路系統高溫氣路系統(過濾器、流量計、泵、管線等過濾器、流量計、泵、管線等)。煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材91.1.1熱濕系統流程圖熱濕系統流程圖 系統由取樣系統和高溫多組分紅外分析儀組成。系統由取樣系統和高溫多組分紅外分析儀組成。取樣系統取樣系統包括帶加熱過濾器的高溫取樣探頭，高包括帶加熱過濾器的高溫取樣探頭，高溫條件運行的測量反吹校準閥組和伴熱取樣溫條件運行的測量反吹校準閥組和伴熱取樣管線。管線。系統機柜內組裝有高溫測量系統系統機柜內組裝有高溫測量系統，包

9、括使用高溫，包括使用高溫測量氣室的多組分紅外光度計、高溫取樣泵、高測量氣室的多組分紅外光度計、高溫取樣泵、高溫流量計和加熱樣氣傳輸管線。溫流量計和加熱樣氣傳輸管線。煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材101.1.2 直接抽取法直接抽取法前處理方式特點和使用前處理方式特點和使用(在探頭后裝有冷凝在探頭后裝有冷凝干燥系統干燥系統)在氣體進入分析儀前進行處理，在氣體進入分析儀前進行處理， 其目的是降低煙氣溫度低于環境溫其目的是降低煙氣溫度低于環境溫度并除濕，以冷卻和干燥氣體。度并除濕，以冷卻和干燥氣體。 直接在探頭后處理的方式我們稱為直接在探頭后處理的方式

10、我們稱為前處理方式前處理方式 。特點：特點：抽取系統處理煙氣后，能比較靈活地選擇分析儀，當按干煙抽取系統處理煙氣后，能比較靈活地選擇分析儀，當按干煙氣計算排放量或測量多種氣體時通常采用這種技術氣計算排放量或測量多種氣體時通常采用這種技術 。在探頭處理的。在探頭處理的優點是不需要加熱采樣管，但對處理系統進行維護時不太方便。應優點是不需要加熱采樣管，但對處理系統進行維護時不太方便。應該指出，即使采樣氣體是干煙氣，傳輸距離太遠仍然會使樣品氣體該指出，即使采樣氣體是干煙氣，傳輸距離太遠仍然會使樣品氣體的濃度發生變化，造成測量誤差的濃度發生變化，造成測量誤差 。 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材

11、煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材111.1.2 直接抽取法直接抽取法前處理方式特點和使用前處理方式特點和使用1.1.2 直接抽取法前處理方式特點和使用煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材121.1.3 直接抽取法一后處理方式特點和使用直接抽取法一后處理方式特點和使用 （在分析儀前裝有冷凝（在分析儀前裝有冷凝干燥系統干燥系統 ）后處理方式：后處理方式：即在分析儀前處理，雖然便于檢查處理系統，但必即在分析儀前處理，雖然便于檢查處理系統，但必須使整個采樣管保持適當的溫度。須使整個采樣管保持適當的溫度。加熱采樣管的目的加熱采樣管的目的是為保證采樣氣體

12、在流動過程中能保持一個穩定是為保證采樣氣體在流動過程中能保持一個穩定的溫度，并且保證在流動過程中不會因傳輸管道溫度低于采樣氣體露的溫度，并且保證在流動過程中不會因傳輸管道溫度低于采樣氣體露點溫度而結露，進一步水解點溫度而結露，進一步水解SO、NO：給測量帶來誤差。加熱采樣管路：給測量帶來誤差。加熱采樣管路的長度每一節不能超的長度每一節不能超15m，管路內必須有，管路內必須有3個測溫探頭，以保證控溫精個測溫探頭，以保證控溫精度。為了保證加熱管的正常工作系統必須有一套穩定的控溫裝置度。為了保證加熱管的正常工作系統必須有一套穩定的控溫裝置 。煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監

13、測系統運行管理培訓教材131.1.3直接抽取法一后處理方式直接抽取法一后處理方式 流程流程 其主要流程為其主要流程為具有加熱裝置的煙塵過濾器將樣氣采集至伴熱帶具有加熱裝置的煙塵過濾器將樣氣采集至伴熱帶輸氣管路，通過兩級冷凝脫水后，經細過濾器進入分析儀，對煙氣含輸氣管路，通過兩級冷凝脫水后，經細過濾器進入分析儀，對煙氣含量和濃度進行分析。工作過程為含塵煙氣被抽人煙氣采樣器，煙氣采量和濃度進行分析。工作過程為含塵煙氣被抽人煙氣采樣器，煙氣采樣器中有煙塵過濾裝置及加熱裝置，濾過煙塵顆粒物的樣品氣經加熱樣器中有煙塵過濾裝置及加熱裝置，濾過煙塵顆粒物的樣品氣經加熱保溫的傳送管，進入第一級汽水分離器，對水

14、汽進行粗過濾，對顆粒保溫的傳送管，進入第一級汽水分離器，對水汽進行粗過濾，對顆粒物進行細過濾。然后對其進行冷凝，冷凝過程中對水進行了分離，然物進行細過濾。然后對其進行冷凝，冷凝過程中對水進行了分離，然后樣品氣進入第二級汽水分離器，經再次過濾后，已滿足儀器對樣品后樣品氣進入第二級汽水分離器，經再次過濾后，已滿足儀器對樣品氣的要求，進入分析儀。氣的要求，進入分析儀。 抽取系統處理煙氣后抽取系統處理煙氣后，可以選用各種各樣的分析儀，當出現應，可以選用各種各樣的分析儀，當出現應用問題時，能靈活地適應工程的變化，系統的組件易于改進或更換，用問題時，能靈活地適應工程的變化，系統的組件易于改進或更換，便能符

15、合系統的技術指標便能符合系統的技術指標 。 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材141.2 抽取系統部件介紹抽取系統部件介紹 抽取系統的基本組成抽取系統的基本組成：采樣探頭、采樣伴熱管、過濾器、除濕系：采樣探頭、采樣伴熱管、過濾器、除濕系統、采樣泵、氣體分析儀等。抽取系統的運行取決于系統的整體統、采樣泵、氣體分析儀等。抽取系統的運行取決于系統的整體設計和每個部件的質量。設計和每個部件的質量。 1.2.1 采樣探頭采樣探頭 1.2.2 采樣伴熱管采樣伴熱管 1.2.3 除濕系統除濕系統 1.2.4 采樣泵采樣泵 1.2.5 細過濾器細過濾器 1.2.6

16、 氮氧化物轉換器氮氧化物轉換器 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材151.2.1 采樣探頭采樣探頭 采樣探頭采樣探頭是整個測量系統最先接觸煙氣煙氣的部分。是整個測量系統最先接觸煙氣煙氣的部分。它是系統中工作在煙道中的部分。它是系統中工作在煙道中的部分。 由于煙氣中含有大量的粉塵和腐蝕性氣體，會導由于煙氣中含有大量的粉塵和腐蝕性氣體，會導致探頭被煙氣中的顆粒物堵塞，特別是煙氣含濕量高致探頭被煙氣中的顆粒物堵塞，特別是煙氣含濕量高時，水蒸氣可能冷凝，與顆粒物結合在一起形成塊狀時，水蒸氣可能冷凝，與顆粒物結合在一起形成塊狀物，更易使探頭堵塞。為減少堵塞，

17、可在探頭的一端物，更易使探頭堵塞。為減少堵塞，可在探頭的一端安裝過濾器。對于加熱型煙塵過濾器的煙塵堆積，系安裝過濾器。對于加熱型煙塵過濾器的煙塵堆積，系統可在煙氣采樣器加裝反吹功能。統可在煙氣采樣器加裝反吹功能。煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材161.2.2 采樣伴熱管采樣伴熱管 在直接抽取式的熱濕系統和后在直接抽取式的熱濕系統和后處理系統中，由于有些監測氣體易處理系統中，由于有些監測氣體易溶于水，應加熱輸送的氣體，加熱溶于水，應加熱輸送的氣體，加熱溫度應等于或高于煙氣中介質冷凝溫度應等于或高于煙氣中介質冷凝的溫度，所以應該選用采樣伴熱管的溫度，

18、所以應該選用采樣伴熱管(圖圖1-5)把進入探頭的樣氣送至樣氣把進入探頭的樣氣送至樣氣處理系統或分析儀，并且確保從探處理系統或分析儀，并且確保從探頭至除濕系統整個管路必須是加熱頭至除濕系統整個管路必須是加熱采樣管。采樣管。 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材17采樣伴熱管采樣伴熱管對于長采樣伴熱管，涉及的一些實際問題有對于長采樣伴熱管，涉及的一些實際問題有： 保持整個采樣伴熱管均勻的溫度比較困難；保持整個采樣伴熱管均勻的溫度比較困難； 在冷凝器的低凹處，冷凝的水和酸會導致系統的腐蝕增加；在冷凝器的低凹處，冷凝的水和酸會導致系統的腐蝕增加； 如果在探頭

19、處沒有充分濾除細顆粒物，管路會堵塞，而從加熱如果在探頭處沒有充分濾除細顆粒物，管路會堵塞，而從加熱 管中除去顆粒物是很困難的；管中除去顆粒物是很困難的； 如果加熱絲斷了，難于發現斷裂處；如果加熱絲斷了，難于發現斷裂處； 采樣管會因冷凝物或與采樣管發生反應的物質而被污染，消除采樣管會因冷凝物或與采樣管發生反應的物質而被污染，消除 污污 染同樣是困難的。染同樣是困難的。 所以，在現場安裝時要盡量減少伴熱管的長度。適宜伴熱管的所以，在現場安裝時要盡量減少伴熱管的長度。適宜伴熱管的長度通常不超過長度通常不超過76m。在安裝過程中，為防止采樣伴熱管堵塞，。在安裝過程中，為防止采樣伴熱管堵塞，從探頭到除濕

20、裝置或分析儀的整條管路，其傾斜度不得小于從探頭到除濕裝置或分析儀的整條管路，其傾斜度不得小于5；因為加熱時采樣管會彎曲，應注意防止采樣管出現凹陷，凹陷處因為加熱時采樣管會彎曲，應注意防止采樣管出現凹陷，凹陷處可能發生冷凝；也要避免加熱管路自身或其他管路紋在一起。可能發生冷凝；也要避免加熱管路自身或其他管路紋在一起。煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材18采樣伴熱管采樣伴熱管采樣伴熱管的加熱方式分為兩種：一種是恒采樣伴熱管的加熱方式分為兩種：一種是恒動電熱帶；另一種是自控溫電伴熱帶動電熱帶；另一種是自控溫電伴熱帶 。恒功率電熱帶恒功率電熱帶恒功率電熱帶

21、是將兩根相互平行的鍍恒功率電熱帶是將兩根相互平行的鍍鎳銅絞線包覆于氟化物絕緣層中，作鎳銅絞線包覆于氟化物絕緣層中，作為電源母線，并且在內絕緣層外纏繞為電源母線，并且在內絕緣層外纏繞鉻合金電熱絲，每隔一固定距離即將鉻合金電熱絲，每隔一固定距離即將電熱絲與導線焊接，形成一連續并聯電熱絲與導線焊接，形成一連續并聯的電阻，當電源銅母線通電后，各并的電阻，當電源銅母線通電后，各并聯電阻隨之發熱，即形成一連續發熱聯電阻隨之發熱，即形成一連續發熱的電熱帶。的電熱帶。 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材19采樣伴熱管采樣伴熱管自控溫電伴熱帶自控溫電伴熱帶自控溫電伴

22、熱帶是采用自控溫電伴熱帶是采用PTC材料進行加熱的技術。材料進行加熱的技術。 PTC效應即電阻正溫度系數效應效應即電阻正溫度系數效應(Positive Temperature efficient)，特指材料，特指材料電阻隨溫度升高而增大，并在某一溫區急劇增大的特性。自控溫電伴熱帶于電阻隨溫度升高而增大，并在某一溫區急劇增大的特性。自控溫電伴熱帶于兩平行金屬導線間，用半導體網狀結構的高分子覆于其上成為加熱單元兩平行金屬導線間，用半導體網狀結構的高分子覆于其上成為加熱單元 。 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材201.2.3 除濕系統除濕系統 在熱煙氣

23、進入采樣泵前，通常要除去濕氣，因為水蒸在熱煙氣進入采樣泵前，通常要除去濕氣，因為水蒸氣和酸霧容易形成酸性液體并腐蝕內部器件。煙氣受冷超氣和酸霧容易形成酸性液體并腐蝕內部器件。煙氣受冷超過露點過露點(空氣被水飽和時的溫度空氣被水飽和時的溫度)時就會引起濕氣冷凝，因時就會引起濕氣冷凝，因此許多除濕系統設計成將煙氣溫度降低到露點以下。在抽此許多除濕系統設計成將煙氣溫度降低到露點以下。在抽取系統中，最常見的除去濕氣方法是取系統中，最常見的除去濕氣方法是冷凝系統冷凝系統和和干燥器干燥器。冷凝方法冷凝方法分為電子制冷器制冷和機械壓縮機制冷。分為電子制冷器制冷和機械壓縮機制冷。干燥器干燥器為滲透干燥器具有離

24、子交換膜的獨特性能為滲透干燥器具有離子交換膜的獨特性能 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材21除濕系統除濕系統電子制冷器電子制冷器 半導體致冷器又稱溫差致冷組件，俗稱電子制冷器。半導體致冷器又稱溫差致冷組件，俗稱電子制冷器。 半導體電熱冷卻器是一種輕便、半導體電熱冷卻器是一種輕便、排列緊湊的平板式熱交換器，在采樣調節系統中應用日漸增多。該裝置除了排風扇和蠕排列緊湊的平板式熱交換器，在采樣調節系統中應用日漸增多。該裝置除了排風扇和蠕動泵外，沒有可移動部件。經常遇到的問題是半導體制冷器制冷量比較小，對環境要求動泵外，沒有可移動部件。經常遇到的問題是半導

25、體制冷器制冷量比較小，對環境要求比較苛刻，在環境溫度較高時不能工作比較苛刻，在環境溫度較高時不能工作 。機械制冷器機械制冷器 機械制冷器的原理和冰箱制冷一樣，有壓縮泵和加快熱散發的散熱片為防止螺旋管中機械制冷器的原理和冰箱制冷一樣，有壓縮泵和加快熱散發的散熱片為防止螺旋管中的水凍結，溫度應不得低于的水凍結，溫度應不得低于2，液體井用于收集冷凝水，用蠕動泵定期地或連續地排除，液體井用于收集冷凝水，用蠕動泵定期地或連續地排除液體。通常采用自動的方法排除冷凝水。壓縮機制冷氣體冷卻器在工作時受環境溫度的液體。通常采用自動的方法排除冷凝水。壓縮機制冷氣體冷卻器在工作時受環境溫度的影響小。影響小。滲透干燥

26、器滲透干燥器 滲透干燥器具有離子交換膜的獨特性能，將一種合成塑料用于特定種類分子的傳輸。滲透干燥器具有離子交換膜的獨特性能，將一種合成塑料用于特定種類分子的傳輸。當水蒸氣的分壓與膜的一側不同時，水蒸氣將被輸送。由于滲透干燥器沒有機械部件，當水蒸氣的分壓與膜的一側不同時，水蒸氣將被輸送。由于滲透干燥器沒有機械部件，所以比制冷器有許多優點。但滲透干燥器易被冷凝材料的微粒或樣氣不正確地過濾所引所以比制冷器有許多優點。但滲透干燥器易被冷凝材料的微粒或樣氣不正確地過濾所引入的顆粒物堵塞。加熱干燥器進口一側，可最大限度地減少液體的冷凝。入的顆粒物堵塞。加熱干燥器進口一側，可最大限度地減少液體的冷凝。 煙塵

27、煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材221.2.4 采樣泵采樣泵采樣泵采樣泵是抽取系統中重要的組成部分，用以將樣氣從煙道傳輸到分是抽取系統中重要的組成部分，用以將樣氣從煙道傳輸到分析儀。泵的能力應滿足分析儀對抽氣量的要求：不漏氣，不會因潤析儀。泵的能力應滿足分析儀對抽氣量的要求：不漏氣，不會因潤滑油而被污染。有兩類泵能滿足上述條件：滑油而被污染。有兩類泵能滿足上述條件：隔膜泵隔膜泵和和射流泵射流泵，它們，它們在排放源監測中應用最為普遍。在排放源監測中應用最為普遍。 隔膜泵的工作原理隔膜泵的工作原理是機械沖程活塞或由連接棒移動活塞。隔膜往復是機械沖程活塞或

28、由連接棒移動活塞。隔膜往復運動，短脈沖方式移動氣體，當鬲膜上升，氣流從下通過吸氣閥運動，短脈沖方式移動氣體，當鬲膜上升，氣流從下通過吸氣閥進入泵的內腔；當隔膜被推下時，吸氣閥關閉同時排氣閥打開，氣進入泵的內腔；當隔膜被推下時，吸氣閥關閉同時排氣閥打開，氣體進入采樣管。體進入采樣管。 射流泵射流泵(也稱噴射泵或空氣吸入器也稱噴射泵或空氣吸入器)，是利用采樣系統抽真空，產生，是利用采樣系統抽真空，產生貝努里貝努里(Bernouli)效應。在貝努里效應中，空氣射流其壓力較正常流效應。在貝努里效應中，空氣射流其壓力較正常流動壓力降低，壓降使樣氣通過采樣管。動壓力降低，壓降使樣氣通過采樣管。 煙塵煙氣連

29、續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材231.2.5 細過濾器細過濾器 粗過濾器粗過濾器除去樣氣中的大顆粒物，由于氣體分析儀幾除去樣氣中的大顆粒物，由于氣體分析儀幾乎要求完全除去乎要求完全除去0.5m以上的顆粒物，所以要用細過濾以上的顆粒物，所以要用細過濾器，放置在分析儀的前面。器，放置在分析儀的前面。 表面過濾器表面過濾器可以是除去一定粒徑顆粒物的濾紙。為使氣可以是除去一定粒徑顆粒物的濾紙。為使氣體通過，濾紙是多孔的。微孔的大小能阻止細顆粒物穿過體通過，濾紙是多孔的。微孔的大小能阻止細顆粒物穿過的塊狀燒結濾料也用于制造過濾器，可濾去更細的顆粒物。的塊狀燒結濾料

30、也用于制造過濾器，可濾去更細的顆粒物。 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材241.2.6 氮氧化物轉換器氮氧化物轉換器(NOoNO) 樣氣中存在的氮氧化物，常具有樣氣中存在的氮氧化物，常具有NO、NO。、。、NzOt等等多種形態，其中除多種形態，其中除NO外，其他形態的相互轉化極不穩外，其他形態的相互轉化極不穩定，分析定，分析NO：總量是有意義的，只有將：總量是有意義的，只有將NO。轉化為。轉化為N0才可對儀器進行標定和測量。才可對儀器進行標定和測量。 一般氮氧化物轉換器的轉換效率大于一般氮氧化物轉換器的轉換效率大于99，加熱溫，加熱溫度大于度大于

31、180C。采用不銹鋼材質和聚四氟隔熱管可使其工。采用不銹鋼材質和聚四氟隔熱管可使其工作壽命大為增加。作壽命大為增加。 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材251.3 氣態污染物連續監測的分析儀器氣態污染物連續監測的分析儀器 一臺分析儀包含整個系統的控制一臺分析儀包含整個系統的控制/顯示單元、測量顯示單元、測量單元單元(光學部件單元光學部件單元)、信號處理單元等。、信號處理單元等。 分析儀包含以下幾種原理：分析儀包含以下幾種原理： 1.3.1 非分散紅外非分散紅外 1.3.2 非分散紫外非分散紫外(Non DispersiVe ultraViolet)

32、 1.3.3 紫外熒光紫外熒光(Ultraviolet Fluorescense) 1.3.4 化學發光法化學發光法NO。監測儀器。監測儀器 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材261.3.1 非分散紅外非分散紅外 二氧化硫等一些氣體污染物在光譜范圍的一個區域或多個區域吸二氧化硫等一些氣體污染物在光譜范圍的一個區域或多個區域吸收光的能量。收光的能量。SO2和和NO等許多其他氣體吸收紅外光和紫外光（例等許多其他氣體吸收紅外光和紫外光（例如，如，SO2吸收吸收7300nm，NO吸收吸收5300nm的紅外光；的紅外光；SO2吸收吸收280-320nm，NO

33、吸收吸收195-225nm的紫外光）。的紫外光）。 利用污染物分子吸收牲波長光的特點，根據朗伯利用污染物分子吸收牲波長光的特點，根據朗伯-比耳定律，能夠比耳定律，能夠測量出不同種類的污染物含量。測量出不同種類的污染物含量。 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材27非分散紅外非分散紅外 非分散紅外分析儀非分散紅外分析儀主要檢測二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、主要檢測二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳、氯化氫等。二氧化碳、氯化氫等。 常用的檢測方法有常用的檢測方法有： 1、簡單非分散紅外（、簡單非分散紅外（Simple Non Dispersive I

34、nfrared NDIR）; 2、Luft檢測器；檢測器； 3、紅外、紅外PAS(photoacoustic spectroscopy，光聲法，光聲法)測量法；測量法； 4、氣體過濾相關、氣體過濾相關GFC NDIR(Gas Filter Correlation)； 5、傅立葉變換、傅立葉變換FTIR(Fourier Transform Infrare Spectroscopy)； 6、差分光學吸收光譜法、差分光學吸收光譜法(DOAS)。煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材28簡單非分散紅外簡單非分散紅外 為了克服光源的強度和其他因素的干擾，在簡單為

35、了克服光源的強度和其他因素的干擾，在簡單NDIR分析儀中，由光源發出光穿過兩個氣室：參比氣室分析儀中，由光源發出光穿過兩個氣室：參比氣室和樣品氣室。和樣品氣室。 基于這種原理的儀器在使用中所受到的限制是：其基于這種原理的儀器在使用中所受到的限制是：其他氣體吸收目標氣體相同光譜范圍的光，在測量中引起正他氣體吸收目標氣體相同光譜范圍的光，在測量中引起正干擾。水蒸氣和干擾。水蒸氣和COz在紅外區域有強烈地吸收，因此在樣在紅外區域有強烈地吸收，因此在樣品氣體進入分析儀前，必須從樣品中除去。解決該問題的品氣體進入分析儀前，必須從樣品中除去。解決該問題的辦法之一是用串聯排列的吸收室，例如辦法之一是用串聯排

36、列的吸收室，例如Luft檢測器。檢測器。 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材291.3.1.2 Luft檢測器或串聯型氣動式檢測器檢測器或串聯型氣動式檢測器 Luft檢測器或氣動檢測器檢測器或氣動檢測器由一個參比氣室，一個樣品氣室并由一個參比氣室，一個樣品氣室并在樣品氣室后串聯一個充有測量氣體在樣品氣室后串聯一個充有測量氣體(例如，例如，SO。)的吸收室。吸的吸收室。吸收室分為前室和后室，前室短后室長，用應變器即微流量傳感器收室分為前室和后室，前室短后室長，用應變器即微流量傳感器將兩個氣室連接起來。傳感器能夠檢測兩個氣室之間氣體壓力的將兩個氣室連接

37、起來。傳感器能夠檢測兩個氣室之間氣體壓力的差或兩個氣室之間氣體的流量。檢測器工作時適當過濾的紅外光差或兩個氣室之間氣體的流量。檢測器工作時適當過濾的紅外光穿過兩個氣室，因為在光譜帶中心的波長吸收率較大，所以在前穿過兩個氣室，因為在光譜帶中心的波長吸收率較大，所以在前室，光譜帶中心波長吸收的能量大于光譜帶兩側的波長吸收的能室，光譜帶中心波長吸收的能量大于光譜帶兩側的波長吸收的能量。盡管兩側波長的吸收比較弱，由于后室較前室長，能夠充分量。盡管兩側波長的吸收比較弱，由于后室較前室長，能夠充分地吸收。當樣品氣室中沒有氣體污染物時，檢測器前室和后室的地吸收。當樣品氣室中沒有氣體污染物時，檢測器前室和后室

38、的輻射近似相等。輻射近似相等。 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材301.3.1.3 Photoaeostic Detector光聲檢測器光聲檢測器 光聲檢測器光聲檢測器是氣動檢測器技術的變化。測量原理是用紅外光是氣動檢測器技術的變化。測量原理是用紅外光直接照射氣體，當照射光的頻率符合氣體諧振頻率時，部分光將直接照射氣體，當照射光的頻率符合氣體諧振頻率時，部分光將被氣體吸收。被氣體吸收。 實際應用時，在光源和測量氣室之間放置一個斬光實際應用時，在光源和測量氣室之間放置一個斬光器，接通或斷開光束，壓力將交替地增加和減少，產生壓力脈沖器，接通或斷開光束

39、，壓力將交替地增加和減少，產生壓力脈沖或聲波信號。當斬光器的脈沖頻率在或聲波信號。當斬光器的脈沖頻率在20Hz20kHz之間時，能夠之間時，能夠由靈敏的麥克風檢測密封在測量氣室中的分子吸收斬光產生的聲由靈敏的麥克風檢測密封在測量氣室中的分子吸收斬光產生的聲波。波。 把不同的光學濾光片放置在斬光器和測量氣室之間的旋轉式把不同的光學濾光片放置在斬光器和測量氣室之間的旋轉式圓盤中，能夠同時測量圓盤中，能夠同時測量ppb級的多種有機和無機化合物。級的多種有機和無機化合物。 由于一由于一些氣體吸收相同波長的紅外光，造成對測量目標氣體的干擾，即些氣體吸收相同波長的紅外光，造成對測量目標氣體的干擾，即交叉干

40、擾，可采用多個濾光片校準干擾氣體，并由這些濾光片確交叉干擾，可采用多個濾光片校準干擾氣體，并由這些濾光片確定干擾的程度，在校準儀器期間，校準所有的交叉干擾，即進行定干擾的程度，在校準儀器期間，校準所有的交叉干擾，即進行補償并儲存在儀器中。在今后正常的測量條件下，當出現這些氣補償并儲存在儀器中。在今后正常的測量條件下，當出現這些氣體時，檢測器將自動進行補償。體時，檢測器將自動進行補償。 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材31光聲檢測器光聲檢測器 光聲檢測器與傳統的光譜測定法的比較有以下特點：光聲檢測器與傳統的光譜測定法的比較有以下特點： 靈敏度很高，

41、用鎳鉻紅外光源，發射靈敏度很高，用鎳鉻紅外光源，發射6504000cm叫叫(250015400nm) 波長范圍內的光，檢測限低制波長范圍內的光，檢測限低制ppb和和ppm范圍；范圍； 檢測器為麥克風，儀器非常穩定，麥克風是最穩定傳感器，檢測器為麥克風，儀器非常穩定，麥克風是最穩定傳感器，100年的漂年的漂 移移10； 動態范圍達檢出限的動態范圍達檢出限的100000倍，用同一臺儀器能夠測量很高和很低的倍，用同一臺儀器能夠測量很高和很低的 氣體而不需要重新校準；氣體而不需要重新校準； 測量氣室的體積很小，只有幾毫升，與傳統的光譜測定法測量氣室路徑測量氣室的體積很小，只有幾毫升，與傳統的光譜測定法

42、測量氣室路徑 長長20m的體積幾升的紅外測量室的作用相當，測量氣室小意味著僅僅需的體積幾升的紅外測量室的作用相當，測量氣室小意味著僅僅需 要少量的校準氣體和樣品氣體；要少量的校準氣體和樣品氣體； 測量氣室體積小，氣室中的氣體能夠迅速地排空，響應時間快。光聲技測量氣室體積小，氣室中的氣體能夠迅速地排空，響應時間快。光聲技 術不像傳統的術不像傳統的IR技術需要用許多的光學鏡，系統非常的穩定；技術需要用許多的光學鏡，系統非常的穩定； 光聲系統測量氣體的吸收。類似傳統多通道儀器的工作，光聲測量系統光聲系統測量氣體的吸收。類似傳統多通道儀器的工作，光聲測量系統 有獨特的零點穩定性。有獨特的零點穩定性。煙

43、塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材32氣體過濾相關氣體過濾相關GFC NDIR 紅外光源的輻射通過一個濾光輪，在濾光輪上一個充滿惰性氣體紅外光源的輻射通過一個濾光輪，在濾光輪上一個充滿惰性氣體(如，如，Nz)的氣室，在另一個氣室充滿目標氣體。紅外光通過一個調制的氣室，在另一個氣室充滿目標氣體。紅外光通過一個調制器產生交替的信號。器產生交替的信號。 儀器運行時，濾光輪連續地旋轉，當光通過氣體濾光器時，光強儀器運行時，濾光輪連續地旋轉，當光通過氣體濾光器時，光強降低。如果把含有目標污染物的氣體樣品導入樣品氣室，分子將在降低。如果把含有目標污染物的氣體樣品

44、導入樣品氣室，分子將在目標氣體的吸收波長吸收光能。檢測到的兩束光之間的差，與樣品目標氣體的吸收波長吸收光能。檢測到的兩束光之間的差，與樣品中的目標氣體濃度相關。目標氣體相同的光譜區域內，其它氣體的中的目標氣體濃度相關。目標氣體相同的光譜區域內，其它氣體的光譜不影響測量，如同它們互不相關。這種分析儀堅固耐用、費用光譜不影響測量，如同它們互不相關。這種分析儀堅固耐用、費用比較低且對振動影響的敏感度低比較低且對振動影響的敏感度低 。煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材33氣體過濾相關氣體過濾相關GFC NDIR 紅外氣體分析儀原理如圖：紅外氣體分析儀原理如

45、圖： 采用相關氣體濾光片技術采用相關氣體濾光片技術可在同一檢測室內測定不同的可在同一檢測室內測定不同的被測氣體。將不同被測氣體濾被測氣體。將不同被測氣體濾光片光片(測量測量)和氮氣氣室和氮氣氣室(參考參考)交交替放置在相關輪上，氣體濾光替放置在相關輪上，氣體濾光片進入光路時，被測氣體吸收片進入光路時，被測氣體吸收特定波長的光，紅外接收器得特定波長的光，紅外接收器得到測定信號到測定信號I，延遲幾毫秒，裝，延遲幾毫秒，裝有氮氣的氣室放置在光路上，有氮氣的氣室放置在光路上，紅外接收器得到測定信號紅外接收器得到測定信號I。，。，根據根據Beer lambert定律即可得出定律即可得出被測氣體濃度。被測

46、氣體濃度。煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材341.3.1.5 傅立葉變換傅立葉變換FTIR 傅立葉變換傅立葉變換FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) 傅立葉變換紅外光譜分析儀是基于光想干性原理而設計的干涉分光傅立葉變換紅外光譜分析儀是基于光想干性原理而設計的干涉分光 紅外分析儀。如下圖紅外分析儀。如下圖煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材35傅立葉變換傅立葉變換FTIR 基于基于FTIR光譜技術原理的分析光譜技術原理的分析儀能夠同時測量多達儀能夠同

47、時測量多達50種化合種化合物，極快的響應時間并且交叉干擾比物，極快的響應時間并且交叉干擾比NDIR分析少。分析少。FTIR的最的最大特點是不需要對照參考物質頻繁地校準分析儀。一旦儀器經過大特點是不需要對照參考物質頻繁地校準分析儀。一旦儀器經過校準，校準數據即存入光譜庫保存在軟件中。實際校準，校準數據即存入光譜庫保存在軟件中。實際E，FTIR光譜光譜技術在寬的光譜范圍內提供樣品氣體總的吸收光譜技術在寬的光譜范圍內提供樣品氣體總的吸收光譜“圖圖”。儀器。儀器典型的光譜測量范圍從典型的光譜測量范圍從2500nm到到25000nm。 FTIR光譜儀光譜儀主要部件有光源、麥克爾孫主要部件有光源、麥克爾孫

48、(Mickelson)干涉儀干涉儀(圖圖1-15)、樣品池、檢測器、樣品池、檢測器(常用常用TGS、MCT檢測器檢測器)、計算機。、計算機。 其核心部分是干涉儀和計算機。干涉儀將光源來的信號以干涉圖的其核心部分是干涉儀和計算機。干涉儀將光源來的信號以干涉圖的形式送往計算機進行快速的傅里葉變換的數學處理，最后將干涉形式送往計算機進行快速的傅里葉變換的數學處理，最后將干涉圖還原為通常解析的光譜圖。圖還原為通常解析的光譜圖。 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材36傅立葉變換傅立葉變換FTIR FTIR光譜儀的特點如下光譜儀的特點如下： 掃描速度快，測量時

49、間短，可在掃描速度快，測量時間短，可在ls至數秒內獲得光譜圖，比色至數秒內獲得光譜圖，比色 散型儀器快數百倍。因此適于對快速反應的跟蹤，也便于與色散型儀器快數百倍。因此適于對快速反應的跟蹤，也便于與色 譜法的聯用；譜法的聯用； 靈敏度高，檢測限低，可達靈敏度高，檢測限低，可達1010g，因為可以進行多次掃描，因為可以進行多次掃描 (n次次)，進行信號的疊加，提高了信噪比倍；，進行信號的疊加，提高了信噪比倍； 分辨本領高，波數精度一般可達分辨本領高，波數精度一般可達0.5cm，性能好的儀器可達，性能好的儀器可達 0.01cm； 測量光譜范圍寬，波數范圍可達測量光譜范圍寬，波數范圍可達101000

50、cm，涵蓋了整個紅，涵蓋了整個紅 外光區；外光區； 測量的精密度、重現性好，可達測量的精密度、重現性好，可達0.1，而雜散光小于，而雜散光小于0.01; 適用范圍廣，可以同時測量多種氣體成分。適用范圍廣，可以同時測量多種氣體成分。 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材371.3.1.6 差分光學吸收光譜差分光學吸收光譜(DOAS) 利用非一分散吸收光譜法測量在不同的波長的光的吸收，分子利用非一分散吸收光譜法測量在不同的波長的光的吸收，分子在有些波長吸收能量，在有些波長不吸收能量。在這樣的系統中，在有些波長吸收能量，在有些波長不吸收能量。在這樣的系統中

51、，用參比波長代替前述中的參比氣室。方法原理仍然服從朗伯一比用參比波長代替前述中的參比氣室。方法原理仍然服從朗伯一比耳定律。這種技術，已經作為差分吸收光譜或差分光學吸收光譜耳定律。這種技術，已經作為差分吸收光譜或差分光學吸收光譜(DOAS)，應用于抽取系統分析儀和，應用于抽取系統分析儀和insuit系統。在一個典型的系統。在一個典型的系統中，由光源發出不同波長的光并傳輸光通過含有樣品氣體的系統中，由光源發出不同波長的光并傳輸光通過含有樣品氣體的氣室，或跨煙道。由檢測器測量沒有能量吸收的光的波長的信號氣室，或跨煙道。由檢測器測量沒有能量吸收的光的波長的信號作為在有能量吸收波長獲得的信號的參比。作為

52、在有能量吸收波長獲得的信號的參比。 近來設計的分析儀用紅外近來設計的分析儀用紅外TDL，通過改變二極管激光器的驅動，通過改變二極管激光器的驅動電流或溫度，調制激光器不同的波長。通常測定一種氣體需要一電流或溫度，調制激光器不同的波長。通常測定一種氣體需要一個激光器，但是也能夠同時測定某些氣體，即用單個激光器同時個激光器，但是也能夠同時測定某些氣體，即用單個激光器同時測定兩種測定兩種(或以上或以上)氣體。氣體。 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材38差分光學吸收光譜差分光學吸收光譜(DOAS) 紅外紅外TDL分析儀器具有的特點：分析儀器具有的特點： 可

53、從儀器的數據庫中選擇一條單一的吸收線；可從儀器的數據庫中選擇一條單一的吸收線； 確保沒有其他氣體的交叉干擾；確保沒有其他氣體的交叉干擾； 通過溫度調整二極管激光器以準確標出單一吸收線的中心波長；通過溫度調整二極管激光器以準確標出單一吸收線的中心波長； 通過電流掃描激光器的波長；通過電流掃描激光器的波長； 檢測吸收線；檢測吸收線； 由吸收線的大小和形狀計算氣體的濃度；由吸收線的大小和形狀計算氣體的濃度； 能夠在含塵量高的環境下進行測量。能夠在含塵量高的環境下進行測量。 傳統的紅外氣體檢測器傳統的紅外氣體檢測器常常受到因其他分子之間的碰撞導致吸收常常受到因其他分子之間的碰撞導致吸收線寬度變化的干擾

54、。紅外線寬度變化的干擾。紅外TDL利用先進的數字過濾技術，從測量的利用先進的數字過濾技術，從測量的第二諧波信號中提取的線寬信息，自動補償由其他氣體引起的吸收第二諧波信號中提取的線寬信息，自動補償由其他氣體引起的吸收線寬度的變化對測定的影響。線寬度的變化對測定的影響。 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材391.3.2非分散紫外非分散紫外 (Non DispersiVe ultraViolet) 當分子吸收紫外當分子吸收紫外(UV)區光譜區光譜(短波，高能短波，高能)的特征光導致組成分的特征光導致組成分子的電子躍進。吸子的電子躍進。吸 收的紫外線光子激

55、發原子的電子，在分子中處于收的紫外線光子激發原子的電子，在分子中處于高能級態。高能級態。 受激發的電子快速的損失能量通過以下四種方法之一返回到基態：受激發的電子快速的損失能量通過以下四種方法之一返回到基態： 分離，吸收高能光子能夠引起電子完全脫離分子，造成分離；分離，吸收高能光子能夠引起電子完全脫離分子，造成分離； 再發射，當電子能量衰減返回到基態后再發射同樣的光子；再發射，當電子能量衰減返回到基態后再發射同樣的光子； 熒光，當電子能量衰減返回到基態時，在低于最初的吸收頻率熒光，當電子能量衰減返回到基態時，在低于最初的吸收頻率 發射光子，造成氣體發光；發射光子，造成氣體發光； 磷光，與熒光的過

56、程類似，但是在一個長的時間周期發生磷光。磷光，與熒光的過程類似，但是在一個長的時間周期發生磷光。 煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材煙塵煙氣連續自動監測系統運行管理培訓教材40非分散紫外非分散紫外 非分散紫外分析儀非分散紫外分析儀在在UV區運行，應用差分吸收技術。區運行，應用差分吸收技術。儀器測量儀器測量SO。對紫外光的吸收，。對紫外光的吸收，SO。吸收帶中心波長。吸收帶中心波長為為285nm。然后與在。然后與在578nm波長處的吸收進行比較，波長處的吸收進行比較，578nm的波長處沒有的波長處沒有SO。吸收。采用差分技術，用參。吸收。采用差分技術，用參比波長代替了參比氣室，從而計算出污染物含量。比波長代替了參比氣室，從而計算出污染物含量。 已經證明差分吸收已經證明差分吸收NDUV儀器在