基于DOAS方法的煙氣SO2和NO濃度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、全球環(huán)境尤其是大氣環(huán)境日益惡化引起了世界各國(guó)的關(guān)注。在我國(guó),火電廠、冶金廠、化工廠和水泥廠等燃煤鍋爐煙氣排放給大氣環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的危害。因此,對(duì)煙氣污染物進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)是大氣固定污染源得到有效治理的重要前提?；谶@種背景,論文致力于將一種新興的氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)——差分吸收光譜技術(shù)(Differential Optical Absorption Spectroscopy,DOAS)應(yīng)用到煙氣排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Continuous Emission

2、 Monitoring System,CEMS)中去。論文從DOAS技術(shù)的理論、實(shí)驗(yàn)測(cè)量和系統(tǒng)組成等方面進(jìn)行了深入研究和探索,主要研究?jī)?nèi)容概括如下:
　　首先,結(jié)合DOAS方法的特點(diǎn)和被測(cè)氣體的性質(zhì),設(shè)計(jì)并加工單邊插入式測(cè)量探頭,進(jìn)行相應(yīng)的光路和光學(xué)傳感模塊設(shè)計(jì)。搭建實(shí)驗(yàn)室測(cè)量系統(tǒng),采用多項(xiàng)式擬合和傅里葉變換等光譜處理措施,將吸收光譜的慢變化和快變化分離,完成實(shí)驗(yàn)室SO2和NO氣體的標(biāo)準(zhǔn)吸收截面獲取。
　　然后,利用搭建的實(shí)

3、驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng),進(jìn)行SO2和NO的單組分和混合氣體濃度測(cè)量實(shí)驗(yàn)。采用實(shí)驗(yàn)室獲取的吸收截面數(shù)據(jù),利用最小二乘反演算法計(jì)算氣體濃度。單組分氣體實(shí)驗(yàn)的反演誤差均小于5％。對(duì)于混合氣體濃度測(cè)量實(shí)驗(yàn),得到如下兩條結(jié)論:①采用同一波段進(jìn)行氣體濃度反演,應(yīng)先計(jì)算多組分氣體中吸收最為強(qiáng)烈的氣體的濃度,以此類(lèi)推,直到計(jì)算得到所有氣體濃度,這樣得到的測(cè)量精度較高;②采用不同波段進(jìn)行混合氣體濃度反演,避免吸收氣體之間的相互干擾,獲得的反演結(jié)果優(yōu)于采用同一波段獲得

4、的結(jié)果。
　　最后,研制適用于電廠現(xiàn)場(chǎng)的煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并編制系統(tǒng)配套的數(shù)據(jù)采集和控制軟件。選擇山東某電廠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,該套測(cè)量系統(tǒng)能完成煙道煙氣的連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。第一次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的測(cè)量誤差較大,通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)吸收截面數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理后,能將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量誤差有效地降低到8％以下。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的其他問(wèn)題,給出相應(yīng)的解決方案,包括優(yōu)化測(cè)量探頭,增加自吹掃功能;利用小波降噪方法有效地將現(xiàn)場(chǎng)吸收光譜中的雜散波濾除;采用5點(diǎn)滑動(dòng)平均