紫外煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心原理基于紫外吸收光譜技術(shù)。許多氣體分子在紫外光區(qū)域具有特定的吸收峰,不同氣體分子的吸收峰位置和強(qiáng)度各不相同,當(dāng)紫外光穿過含有待測(cè)氣體的煙氣樣本時(shí),氣體分子會(huì)吸收特定波長(zhǎng)的紫外光,導(dǎo)致光強(qiáng)的衰減。通過測(cè)量入射光和出射光在不同波長(zhǎng)下的強(qiáng)度變化,利用朗伯 - 比爾定律(A = εlc,其中 A 為吸光度,ε 為摩爾吸光系數(shù),l 為光程,c 為氣體濃度),就可以計(jì)算出煙氣中各種污染物的濃度。
該系統(tǒng)中的光學(xué)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)紫外吸收光譜測(cè)量的關(guān)鍵部分。它通常包括紫外光源、氣體吸收池、光學(xué)分光元件和光電探測(cè)器等。紫外光源發(fā)出寬譜帶的紫外光,經(jīng)過光學(xué)分光元件(如光柵)分光后,形成不同波長(zhǎng)的單色光。這些單色光依次通過氣體吸收池,與煙氣中的污染物分子發(fā)生相互作用。光電探測(cè)器則負(fù)責(zé)將經(jīng)過吸收后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),并傳輸給后續(xù)的信號(hào)處理單元進(jìn)行分析和計(jì)算。
信號(hào)處理單元接收來自光電探測(cè)器的電信號(hào),對(duì)其進(jìn)行放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理,以消除噪聲干擾,提高信號(hào)的質(zhì)量。然后,利用預(yù)先存儲(chǔ)在系統(tǒng)中的氣體吸收光譜數(shù)據(jù)庫和算法模型,對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行分析和計(jì)算,確定煙氣中各種污染物的種類和濃度。同時(shí),系統(tǒng)還可以對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、顯示和傳輸,方便用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析。
紫外煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要組成部件:
(一)采樣單元
采樣單元是系統(tǒng)的前端部分,負(fù)責(zé)從煙道中采集具有代表性的煙氣樣本。它通常包括采樣探頭、采樣管、過濾器等部件。采樣探頭一般采用耐高溫、耐腐蝕的材料制成,能夠深入到煙道內(nèi)部,避免受到外界環(huán)境的干擾。采樣管用于將采集到的煙氣樣本輸送到后續(xù)的分析單元,其材質(zhì)和長(zhǎng)度需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇,以確保煙氣樣本在輸送過程中不發(fā)生泄漏和成分變化。過濾器則用于去除煙氣中的顆粒物和水分,防止它們對(duì)后續(xù)的分析設(shè)備造成損壞和干擾。
(二)預(yù)處理單元
預(yù)處理單元的主要作用是對(duì)采集到的煙氣樣本進(jìn)行進(jìn)一步的處理,使其滿足分析單元的要求。它通常包括冷卻器、干燥器、除霧器等設(shè)備。冷卻器用于降低煙氣樣本的溫度,防止高溫對(duì)分析設(shè)備造成損壞。干燥器則用于去除煙氣中的水分,避免水分對(duì)紫外吸收光譜測(cè)量產(chǎn)生干擾。除霧器可以去除煙氣中的液滴,確保進(jìn)入分析單元的煙氣是干燥、清潔的氣體。
(三)分析單元
分析單元是系統(tǒng)的核心部分,采用紫外吸收光譜技術(shù)對(duì)煙氣樣本中的污染物濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。它集成了紫外光源、光學(xué)分光系統(tǒng)、氣體吸收池和光電探測(cè)器等關(guān)鍵部件,能夠在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)多種污染物的同時(shí)測(cè)量。分析單元具有高精度、高靈敏度和快速響應(yīng)的特點(diǎn),能夠準(zhǔn)確反映煙氣中污染物的濃度變化。
(四)校準(zhǔn)單元
為了確保系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確性,需要定期對(duì)分析單元進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)單元通常包括標(biāo)準(zhǔn)氣體發(fā)生器、校準(zhǔn)管路和校準(zhǔn)軟件等。標(biāo)準(zhǔn)氣體發(fā)生器可以產(chǎn)生已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體,通過校準(zhǔn)管路將標(biāo)準(zhǔn)氣體引入分析單元,與實(shí)際煙氣樣本進(jìn)行對(duì)比測(cè)量。校準(zhǔn)軟件則根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)分析單元的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和修正,使其測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值一致。
(五)數(shù)據(jù)采集與傳輸單元
數(shù)據(jù)采集與傳輸單元負(fù)責(zé)將分析單元測(cè)量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)和傳輸。它通常包括數(shù)據(jù)采集卡、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和通信模塊等。數(shù)據(jù)采集卡將分析單元輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),并傳輸給工業(yè)控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)可以對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、分析和報(bào)警,同時(shí)通過通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和遠(yuǎn)程管理。