火电厂烟气排放连续监测系统设计

-z.火电厂烟气排放连续监测系统设计摘要：火电厂烟气排放连续监测系统是检测目前我国火电厂烟气排放污染物的可行性手段。根据烟气排放连续监测系统国内外的现在开展阶段，设计了烟气排放连续监测系统的构造组成与工作原理，设计了火力发电厂排放污染物的软件设计与硬件设计的思路，并实现上位机作为监控系统的监控功能。在此根底上研究与探讨了以上位机〔PC机〕可编程控制器为核心的能够监测污染物排放的监控系统，实现火力发电厂的烟气排放的实时监测。简述烟气排放监测系统的总体方案，在PLC梯形图程序设计中运用顺序控制法，上位机监控软件使用组态王软件，实现组态mcgs软件对监控画面的方法。组态王有很强的功能和很好的用户界面，呈现了系统运行流程和列表显示、报警显示、数据曲线实时监测等功能。设计了由电气与气动阀门器件和可编程控制器件组成的监控系统，以及对本系统实时调试，最后对火电厂烟气排放连续监测系统的实际使用的展望。关键词：火电厂烟气排放连续监测；PLC；mcgs软件目录第一章绪论1.1火电厂烟气排放连续监测系统的意义伴随着世界各国新兴工业化和城市化的快速开展，我们在开发生态环境自然资源得到巨大经济效益的时候，实际上也付出了巨大的代价，人类自然生存环境遭到恶劣的毁坏，并逐步制约国民经济和社会可持续开展的重要开展因数。中国正是处在国民经济快速开展的时期，治理生态环境污染、改善我们的生存环境已成为一个棘手的问题摆在我们眼前。中国利用的主要资源是水能、煤炭能源燃料，所以我国的大气环境污染以煤烟型的粉尘污染为重点，主要大气污染物为二氧化硫氮氧化合物和粉尘尘，然而二氧化硫就是造成酸雨的重要因数。酸雨导致我国的国民经济和社会生存环境带来了巨大的影响，我国每年因为酸雨的污染导致经济损失到达250亿人民币左右。所以说我国政府相关部门高度重视控制酸雨的相关工作，最近几年来我国进一步从法律立法强制实施的角度加强了控制力度，通过控制火电厂烟气排放污染物排放总量来预防酸雨造成的危害。火电厂烟气排放连续监测系统是监测烟气污染物排放的现代化措施，它可以不断监测烟气污染物的排放浓度和总的排放量，连续监测系统可以连续监测、定期统计、报警提示、远程通讯等功能，能够为我国控制烟气污染物排放总量及控制酸雨的进展提供强有力的预防保障，并为我国排污收费规章制度的实施，提供科学的实际的依据。火电厂是造成污染大气环境的大型国民工业之一。限制火电厂的污染物排放总量对于保护我国的生态环境具有十分的重要意义。火力发电厂燃烧煤炭，排放的主要产生的污染物包含微小固体可吸入颗粒物以及氮氧化合物二氧化硫等气体。火力发电厂在将含有以上所述的烟气排放污染物向大气排放之前,必须对其除湿除尘以及脱硫等工作。为了保护生态环境必须加强对火电厂污染源排放的实时监测，根据我国可持续开展经济战略开展要求以及实现人类与自然和谐相处开展的要求，根据国家环境保护总局?火电厂大气污染物排放标准?规定火力发电厂发电锅炉必须安装烟气排放连续监测仪器设备。烟气排放检测系统经国家相关环保部门验收合格时，其监测出来的数据可以作为该发电厂烟气排放污染物是否到达合格标的有力依据。另外,火力发电厂安装了烟气排放连续监测系统之后,通过监测电厂排放的污染物,对火电厂燃烧锅炉、除尘器和脱硫脱氮等设备的运行实施技术改造,可为火电厂系统平安、稳定、经济、高效运行提供强有力的保障。我国火力发电总量量占总的国家发电总量70%左右，而煤炭燃料占火力发电机组燃料的90%左右，伴随着我国国民经济的快速增长致使电网行业的快速开展，由煤炭燃料所带来的大气环境污染问题越来越严重。按照当前的排放控制手段，到2020年我国火电厂污染物排放的二氧化硫、粉尘和氮氧化物将会分别到达2000万吨、550万吨和1200万吨以上。假设火电厂排放污染物不能得到有效控制，将会严重直接影响到我国大气环境污染的改善。为了控制大气污染日益严重以及促使火力发电行业的技术改造的进步和电力行业的可持续开展战略，国家环保局采用了各种严格的环境保护措施，如大气污染物总量控制，提高对污染物排放收费规章制度等。国务院新修订的?火电厂大气污染物排放标准?明白的规定：“火电厂锅炉必须安装符合HJ/T76标准要求的火电厂烟气排放连续监测系统仪器；火力发电厂排放大气污染物的T76中规定烟气排放连续监测系统按HJ规定实行；烟气排放连续监测系统经环保部门检验合格之后，在规定的时间之内其监测到的数据就是有效数据。因此烟气排放连续监测系统已经成为环境保护管理、环境有效监测、污染物排放收费、污染物排放的科学治理以及实行控制污染物排放总量的有效可靠的根据和可靠的技术措施。1.2烟气排放连续监测系统设计的未来开展1.21烟气排放连续监测系统的外国开展情况20世纪70年代人们试图把空气分析仪以及工业控制过程监测分析仪使用于火电厂污染源排放污染物的检测。但是由于当时人们所制造的烟气采样稀释系统的稳定性比拟差，空气分析仪器在排放污染物监测中不能有效的运用，但是工业控制过程监测分析仪适用于排放物的检测，尤其是根据紫外线吸收以及红外线吸收原理的监测分析仪。60年代末期到70年代初期德国和美国成功地研发生产和开展了烟气排放连续监测系统，设计了能够检测高浓度气体的空气分析仪器以及不用抽取样品而将采样探头直接伸入烟气管道测量烟气的在线分析仪，并且不断对分析仪器进展改造。在这些检测技术当中德国的不透明度光学系统、美国的荧光测试技术，为成功实现烟气排放连续监测系统提供技术支持。在美国第一台能够烟气排放连续监测系统出现于1972年。但是直到1975年末烟气排放连续监测系统的工业仍然止步不前。一直到美国国家环保局制定了相关烟气排放连续监测系统性能的技术标准，并且制定了在一些污染源装设烟气排放连续监测系统之后，烟气排放连续监测系统才得到广泛得到运用。因此以美国代表为首的西方兴旺国家为了控制大气污染物的排放总量，自从80年代早期已经开场大量装设烟气排放连续监测系统，用于实时监测大气污染物的排放总量和污染物的浓度。1.2.2我国烟气排放监测系统开展情况一直以来我国烟气排放连续监测系统主要运用过去常用的分析法：比方重量法、比色法等等，根本上没有任何的在线监测系统仪器。检测烟气排放中的污染物常用的方法是将采样探头伸入烟道中，然后采取样品，在化学实验室中对抽取样品进展分析。尽管传统的手工采样方法是比拟经典的测试方法，但是它有很多缺点，比方需要时间长，不能够提供长期的、连续的、稳定的测量数据[2,9,10]。70年代初期人们意识到应该采用一种比手工采样更简洁、更快捷的方法来准确测量烟气中排放的污染物，即采用烟气排放连续监测系统技术。但是由于技术方面的问题，国内很多仪器厂家只能够生产电化学方式的不能连续性的烟气污染物成分检测装置，而对于目前使用稀释采样法等先进方法的在线连续烟气检测装置还不能够完全独立生产，一些能提供稀释采样产品的厂家也只能代理国外产品而已。90年代初，我国一局部环境保护科研单位开场研发烟气排放连续监测系统装置。比方**环境保护科学研究所研发的JYZ-I型烟气在线监测仪，**的龙净环保新技术公司生产的TGH-YI型烟气自动在线监测仪器，都只能是在线烟尘连续监测装置而已，然而对于二氧化硫氮氧化物等污染气体连续监测的产品还在研制当中[14,16]。目前国内烟气排放连续监测系统中使用的分析仪器大局部是美国KVB公司和热电子公司的产品，软件与硬件价格比拟昂贵可扩展性比拟差。1.2.3火电厂烟气监测现状我国火力发电厂在电力生产行业当中占主要地位，同时也是污染大气环境的重要工业污染源，能够有效限制火力发电厂污染物排放具有重要的意义。因此我国环保局和电力部门陆续补充、修改、制定和公布了一系列法律规定和标准，针对火力发电厂环保设计以及污染物的排放作了明确的规定与标准。1997年1月1日正式执行的由国家环境保护局、国家平安技术监视局公布的?火电厂大气污染物排放标准?(GB13223-96)中明确规定，新建、扩建、改建的火电厂应安装烟尘排放连续监测系统装置；在酸雨控制区域与二氧化硫污染控制区域内的火力发电厂和其它地区有烟气脱硫设施的火电厂应安装烟气连续监测装置，300MW以上机组应安装烟气连续监测装置，下一时段的火电厂应逐渐实现连续监测。同时明确指出污染物排放连续监测装置经认证合格后，其监测数据为法定监测数据[5]。1986年**沙角发电厂从日本买进了成套的烟气排放连续监测系统，这是我国火力发电厂装设使用的第一套烟气排放连续监测系统。90年代初我国从海外引入的烟气排放连续监测系统大局部安装在合资企业、外商独资及华能系统的火力发电厂，而且是随着进口锅炉或主机一同引进的。近几年来由于国家相关部门公布实施强制性排放标准GB13223-1996和国家环境保护局二氧化硫控制区域以及收取二氧化硫排污费等政策的实施，装设烟气连续监测系统的火电厂增长速度较快，但只有少数电厂的烟气连续监测系统能够正常投运。我国一些环境保护科研单位也开场研发烟气连续监测装置，但是由于起步比拟晚和一些重要器件的技术含量比拟高,大局部分析仪器仍然是从外国进口的。目前国内的烟气连续监测市场占有率仍然是以国外品牌为主，对采购设备、调试安装、维护运行、监视管理等一些方面都存在很大问题，主要表现在[3,7]：(1)设备无认证：引入的烟气连续监测系统大局部是随机组配套引进来，没有经过我国环境保护和电力系统的技术认证，这样就导致很多种类型的烟气连续监测系统装置都有，每种类型的烟气监测系统监测的数据相互之间可比性比拟差。并且没有建立入网许可证制度，一些国外厂家销售不能符合我国的标准和电力行业特点的烟气连续监测系统。(2)安装没有技术标准：引进的烟气连续监测系统安装主要依靠供给设备的厂商。我国没有技术标准要求，因此安装的位置不能符合我国的技术要求和相关标准，监测数据没法确切的反响火电厂实际排放状况。(3)运行维护管理制度还不够完善：大局部火电厂的烟气连续监测系统运行维护管理制度不够完善。由于烟气连续监测系统是近几年来引入的比拟先进环保监测仪器，对运行该设备的操作人员的要求比拟高，只有具备一定专业定素质的技术人员才能可保证监测仪器的正常运行和维护。目前很多电厂没有烟气连续监测运行维护管理人员，而是由其它部门人员兼管，这样就导致有时候系统出现一点问题不能得到及时的维修。(4)监视管理不完善：各火电厂的烟气监测系统的数据统计和处理是以各自电厂为单元进展的，环境保护部门只能根据报表数据方式来监视，不能随时的掌控各电厂的烟气连续监测系统运行情况和污染物的排放状况。应将各省的烟气连续监测的数据处理器进展联网，建立覆盖整个电网的烟气连续监测网络信息系统。1.3本文的主要工作综合以上所述，本章节主要了解火电厂烟气排放连续监测系统的国内外现状和研究动态、开展方向。本课题的主要工作为：1.学习可编程控制器的相应知识。2.进一步学习组态王软件的相应知识。3.学习火电厂烟气排放连续监测系统的工作流程和智能仪表的相关知识。4.设计基于组态王软件和可编程控制器的火电厂烟气排放连续监测系统。5.利用西门子S7-200PLC组成系统并进展局部的调试。第二章烟气连续监测系统的原理与构造2.1烟气连续监测的工程依据国家环保局规定烟气排放连续监测工程主要包含以下几方面：〔1〕烟尘颗粒物：颗粒物指的是燃煤与其他可燃物质燃烧、分解、合成所产生的悬浮于排放气体中的固态颗粒状物质，比方烟尘。〔2〕气体污染物：主要包含二氧化硫和氮氧化物。另外如果要测定燃煤的利用效率和有毒物的排放量，还应该测量一氧化碳的排放量。(3)烟气排放的各个参数：因要计算烟气体积，应该测量烟囱管道内的静压力、烟气温度；因要计算烟气总的排放量，必须测定烟气的瞬时流量，为了计算为标准状态下烟气的枯燥排放气需要测量烟气的湿度；同样为了计算烟气成份的真实含量防止用空气稀释排放物，必须测定氧气的含量。2.2烟气连续监测系统的构造组成该系统由烟尘监测子系统、气态污染物监测子系统、烟气排放参数测定子系统、系统控制及数据采集处理子系统、信号输送通讯系统等组成。该系统通过采样方式或非采样方式测量烟气污染物的浓度，并测量烟气的温度、烟气的压力、烟气的流量、烟气的湿度、烟气含氧量等参数，按国家相关部门的标准显示与记录实现烟气排放监测的在线性、连续性、准确性、稳定性以及数据采集处理与输出打印。2.3采样的根本要求〔1〕在火电厂生产设备处于稳定运行条件下进展采样，或着根据有关污染物排放标准的根本要求，在所规定的条件下进展测量。〔2〕第一：采样的位置应选择在竖直的地方，第二：防止烟囱弯头处和断面变化明显的位置，第三：采样位置应设置在距离弯头、阀门、变径管下方向不小于5倍直径处和距上述部件上游方向不小于2倍直径处。对矩形烟道测量处的直径d=2ab/(a+b)式中的a、b为边长。〔3〕气态污染物由于混合比拟均匀，其采样处的位置没有受限规定，但是应该防止涡流区，如果同时测量排气的流量采样位置仍按(1)选定。〔4〕采样位置应防止对检测操作员有危险的地方。2.3.3采样孔(1)在指定的测试位置上开凿采样孔时，内径不能小于50mm采样管长应不大于80mm，不使用的时候可用盖板、管堵或着管帽封闭。当采样孔仅用于采集气态污染物时采样管内径应不小于40mm。(2)对于输送高温或着有毒气体的烟囱应该带有闸板阀的密封采样孔。(3)对于圆形烟囱采样孔应设在包括各测定点在内的互相垂直的直径线上，对矩形或方形烟道采样孔应设在包括测定点在内的延长线上。2.4烟气排放连续监测系统的技术分类烟气连续监测系统按取样方式的不同主要分为三种：采样式烟气连续监测系统、在线式烟气连续监测系统、遥感监测系统。2.4.1采样式烟气连续监测系统采样式烟气连续监测系统指的是从烟道当中抽取样气移送到远处进展调节分析，可分为直接采样法和稀释采样法。直接采样法指的是先经过过滤器除去粉尘，然后抽取烟气，由保温管或着通过电加热式对其进展保温，这样可以保持烟气不会凝结成露，输送到枯燥装置对其除湿。在对其烟气温度冷却到5-40℃，然后输送到分析装置进展分析污染物气体的浓度。在这些过程当中要用到阀、泵、冷却装置、加热管、输送和调节气体所需的很多部件。对于这些部件需要经常维护、保养、排除故障，定期更换探头过滤器防止管路漏气等等。在早期的时候这些问题的出现使很多用户感到烦恼。如今这些问题都已经得到很好的解决，直接采样法在日本和我国都得到广泛的运用。稀释采样法是通过空气压缩机把干净的零气输送至稀释器，瞬间稀释并降低高浓度的烟气露点和温度。然后分析其中污染物的浓度。同样要经过过滤器来过滤烟气中的颗粒物，由于采取1:100的大比例稀释抽取烟气量少，探头过滤器的使用寿命得到延长；烟气经过稀释后温度到达正常运行允许的范围，因此没有必要冷却。稀释抽取法的优点是能长距离的输送气体，实现远距离监测，维护、保养工作量比拟小。此方法在美国得到广泛的运用。2.4.2在线式烟气连续监测系统在线烟气连续系统即是横穿烟囱的烟气连续监测系统。它不是抽取烟道气而是在线式直接测量烟囱的烟气成分，此方法可分为两类：“点〞和“线〞方法[14]。“点〞式监测方法由电化学或着光电测量传感器组成。传感器装设在测量探头的端部，然后伸入烟道检测传感器周围内烟气中污染物的浓度。“线〞式监测方法是使光通过烟道中烟气，通过污染物对光的吸收度来进展测量。该方法有单光束和双光束两种测量方式，单光束指的是烟道一侧的发射装置发射光，发射光通过污染物后被烟道另一侧的承受装置承受。双光束指的是发射装置的发射光通过污染物后被另一侧的反射镜反射回来，发射器同时又是承受器它可以通过检测返回的光强来分析污染物的溶度。2.4.3遥感监测系统遥感技术在广泛运用于自然灾害预报、气象、农业、生态环境监测等领域。在美国遥感技术运用于对烟道污染物的监测。遥感技术是通过感知烟道所排放热分子的光辐射来检测排放污染物的浓度。美国EPA制定了用激光测量烟气不透明度的比对方法。但是由于没有标准化的标准操作程序，因而遥感监测系统开展比拟缓慢。2.4.4稀释采样法的特点及应注意的问题本论文采用稀释采样法对烟气连续监测。此采样方式的优点是能够有效防止水蒸汽凝结，这样可以防止二氧化硫、氮氧化物等气体成份的溶解。该方法可以用低浓度环境分析仪来测量高浓度烟气的成分。使用简单的系统组分设计，系统易扩大、系统精度高、再现性好、校准方法可靠、可一套分析仪器切换监测多个烟道。分析仪器不易腐蚀，使用寿命较长。根据污染物浓度的大幅度变化，及时调整监测系统，保证检测仪器的精度。一旦国家环保局需要在全国征收二氧化硫等排污费，可以根据该方法准确的收取排污费[15]。同样稀释采样方法也有一定的缺点：系统设备相对复杂，给维护管理人员带来很多麻烦。稀释比例不容易掌握，如果稀释比控制不好会造成分析误差乘数放大的效果。由于使用抽取标准气体来校准监测系统，故标准气体损耗比拟大，需定期购置、安装，本钱比拟高。所以运用稀释采样法时需要注意以下几点：采样烟道流量需大于0.5升/分钟；根据烟气排放实际情况计算稀释比，稀释比例不能超过1:250。另外需要对稀释器加热，稀释比误差不大于1%，稀释器温度变化小于2％；采用临界孔稀释时，临界孔前后压差不低于500mmHg[16]。2.5烟尘监测子系统2.5.1烟尘监测工程与方法烟尘监测工程有：烟气量、烟尘绝对排放量、烟尘排放浓度、烟气湿度、阻力、漏风率和烟气温度降等[13]。一般情况下，烟尘浓度测试的方法有三种：人工过滤称重法、林格曼黑度测定法、光电投射法。其优缺点如表2.1所示[11,16]。表2.1三种烟尘浓度测量方法的比拟方法优点缺点人工过滤称重法测量烟尘浓度的标准方法，准确度高，精细度好不能了解烟尘浓度的动态变化林格曼黑度测定法简便易行，本钱低廉，特别适用于黑色烟气的测定人为因素大，环境条件影响大光电投射法仪器构造简单，使用方便，维护量小，响应快，能在被测含尘气体物理化学性质不变的条件下进展连续测定对仪器的安装要求高，且标定工作复杂根据电厂烟尘测量情况来看，林格曼黑度计不适合电厂烟气中的烟尘测量。在电厂的烟气连续监测系统中，比拟适合的方法应为光电投射法。光电投射法主要分为β射线法和光学法两类。(1)β射线法β射线法应用烟尘对β射线的吸收与烟尘浓度成正比的关系，采用采样的方式累计烟尘到薄膜上。然后通过β射线照射到薄膜上，测量吸收的β射线剂量，即可测到烟尘的含量。(2)光学法光学法又可分为光散射法和激光浊度法两种。光散射法是通过可见光对烟尘的散射原理来测量烟尘含量。当激光或着红外平行光束射向烟道时，烟尘会对光产生向所有方向散射。经烟尘散射的光照强度在一定程度内与烟尘浓度成比例关系，通过测量散射的光照强度来测定烟尘浓度。激光法浊度是通过光的透过原理来测量烟尘含量，当一束激光通过烟尘时，光照强度会因烟尘的吸收和散射作用而衰减，通过测量光束通过烟气后的强度与原来强度的衰减程度来测定烟尘浓度[18]。激光测尘仪比对值图2.2激光测尘仪的工作示意图2.5.3测尘仪的校准与反吹本论文采用激光浊度法，在测尘仪的发射端内有一面一半镀银的镜子，镜子旋转时，当镀银的一局部对着光源时，光将被反射到一个探测器上，根据光的衰减情况来校准测尘仪的跨值，一般来说，衰减为12%。当没有镀银的一局部对着光源时，光将透射到接收端，没有光反射到探测器上，这样来校准测尘仪的零值。反吹激光测尘仪时，压缩空气从进气口进入，通过空气过滤器。流通过反吹管内的传感器，然后进入烟道，对取样区不产生影响。2.5气态污染物监测子系统2.5.1SO2的连续监测方法SO2的连续监测方法主要有红外吸收法(NDIR法)、紫外吸收法(UV法)和紫外荧光法三种[7]。(1)红外线吸收法：利用检测SO2对7.3μm周围红外线吸收的原理来检测烟气中SO2的浓度。此方法抗水蒸汽、CO、CO2的干扰能力比拟弱。(2)紫外线吸收法：通过SO2对280~320nm周围的紫外线吸收量的变化进展测量。此方法不易受烟气流量、水蒸汽、CO2的影响。(3)紫外荧光法：通过紫外光〔214nm左右〕照射到含有SO2的气样上，就可激发SO2产生荧光。然后测定荧光强度来测测量烟气中SO2的浓度。紫外线荧光法容易受到芳香烃和水蒸汽的干扰，较适合于稀释采样法。本论文中对SO2的连续监测采用红外吸收法。2.5.2NO*的连续监测方法NO*的连续监测方法有红外线吸收法、紫外线吸收法、脉冲荧光法和化学发光法四种[9]。(1)红外线吸收法：通过测定NO对5.3μm周围的红外线吸收原理来进展测定烟气中NO浓度。NO2是通过化学复原反响转换成NO再测量。抗水份、CO、CO2、SO2及有机物的干扰能力比拟弱。(2)紫外吸收法：通过NO在195~230nm周围的与NO2在350~450nm周围的紫外光吸收量的改变来进展测定。此方法不易受烟气流量、水蒸汽、CO2的影响。(3)脉冲荧光法：采用脉冲紫外光照射到含有NO*的气样上，激发NO*产生荧光，通过检测荧光强度来测定烟气中的NO*浓度。脉冲紫外荧光法受芳香烃和水蒸汽的干扰，较适用于稀释采样法。(4)化学发光法：测量NO*通过NO和O3化学反响产生激发态的NO2。激发态的NO2转为常态的NO2时，伴随光子的发射会产生化学发光，通过测定发光的强度即可测量NO浓度。本论文中对NO*的连续监测采用红外吸收法。2.5.3气体分析仪器的标定标定就是通过标准浓度的标气来校正仪器的偏差。本系统中有三种标定，即零点标定、量程1标定和量程2标定。零点标定是通入零气(本系统中用的是仪用空气)对SO2、NO*、CO和O2的零点进展标定。量程1标定是通入标气(二氧化硫和氮氧化物的混和气)对分析仪进展定标，二氧化硫和氮氧化物的量程由其标气中的浓度决定，而一氧化碳和氧气在量程1标定时为0。量程2标定是通入标气(一氧化碳和氧气的混和气)对分析仪进展定标，而一氧化碳和氧气的量程由其标气的浓度决定，同样二氧化硫和氮氧化物在量程2标定时为0。零点标定零点标定翻开零点标定系统控制阀，开场标定2分钟，计时到，零点标定完毕。量程1标定量程1标定翻开量程一标定控制阀，开场标定2分钟，计时到，量程1标定完毕。量程2标定翻开量程2标定控制阀，开场标定2分量程2标定钟，计时到，量程2标定完毕。采样状态翻开采样控制阀，开场采样采样状态程序停顿程序停顿2.6烟气参数监测子系统烟气排放连续监测参数工程包括：烟道内的压力和温度、流量、湿度、烟气含氧量。测量烟气压力和温度是为了计算标准状态下烟气的体积。测量烟气的流量可以计算烟气的总排放量。测量烟气的湿度可以计算烟气枯燥排放量。2.6.1烟气温度的监测烟气温度的测定方法有铂电极法和红外线测温仪两种：(1)铂电极法是将一根铂丝和一根金属导线〔冷端〕连成一闭合路。当两连接点处于不同的温度环境时，使热电耦金属端温度保持恒定，此端作为参考端。铂电极产生的热电势大小，便能反映烟气温度。(2)红外线测温仪的原理是当物体温度大于绝对零度时，物体因热运动发射红外线，红外辐射能量的大小取决于烟气温度。2.6.2烟气流量和压力的监测烟气流量和压力的监测方法有热电耦流量计、超声波流量计、差压传感法三种。(1)热电偶流量计：当烟气流通过热电耦时会散去热电耦外表的热量。散去热电耦的热量与烟气的流量成正比例关系。同时也与热电耦的电阻值变化成比例关系，测量热电耦的电阻阻值的变化即可求得烟气流速。(2)超声波流量计：烟气流过已设定距离的两个测定点时会产生能量的落差。通过连续测量在两个测定点间产生能量落差的传输时间，由两个设定点间的距离和时间可求得烟气流量。(3)差压传感器法：利用压力传感器、皮托管等测定烟气的动压和静压。动压和静压与烟气的流量成比例关系，通过比例关系可以计算烟气流量。本论文利用差压传感器法测量烟气的流量和压力，皮托管法流量计的简单工作图如图2.7所示。皮托管面向烟气同方向的一侧产生全压，烟气反方向的一侧产生静压，二者的压力差为动压即P〔动〕=P(全)-P(静)。从压力计可读出烟气的压力，流量V的平方与烟气的压力成正比关系。从而计算出流速V，V乘以烟道截面积S即可测出烟气流量。图2.7皮托管法流量计原理图2.6.3含氧量的监测烟气连续监测系统为了测量排放物成份真实含量时。因为空气会进入烟道稀释烟气，需要测量烟道氧气的含量。对烟气含氧量的测量方法有磁气式测氧法和氧化锆法两种。由于氧具有顺磁性可以采用磁气式测氧，即根据氧分子被磁化时产生吸引力的原理，在不考虑体积磁化大的气体的影响情况下可使用此方法。氧化锆法使用氧化锆传感器实时对气体中的氧进展分析，当氧化锆被加热时氧离子在氧化锆晶体构造中会产生迁移，使氧化锆体变成导电体。由于气体中氧浓度的不同使这种迁移作用产生的电流不同[4]。由于烟气连续监测工程中氮氧化物是很重要的一个监测工程。假设使用磁气式，氮氧化物体积磁化大的特点会影响含氧量的测量。故在本论文中采用氧化锆法进展含氧量的测量。第三章烟气连续监测系统硬件设计3.1分析仪器烟气连续监测各个子系统的监测工程不同，因而各子系统使用的监测方法和分析仪器也不同。所以用户可以自己选择各子系统所使用的分析仪器，用户配置的自由度较大。烟气连续监测各子系统的监测工程、监测方法、可用的分析仪器及系统的主要性能参数如表3.1所示。表3.1烟气连续监测系统硬件组成及主要性能参数子系统监测工程监测方法分析仪器烟尘监测系统烟尘浓度激光浊度法激光测尘仪气态污染物监测系统SO2红外吸收法SO2分析仪NO*红外吸收法NO*分析仪烟尘参数测试系统O2氧化锆法测氧仪流量和压力差压法流量计数据采集与处理系统数据采集与处理PLC、PC机数据通信系统串口通信RS232接口等3.2采样系统硬件3.2.1稀释采样探头传统的采样探头是插入烟囱的一根贯穿的金属管，它适合于在没有粉尘颗粒物的烟气中采样。然而需要用连续监测系统测量烟气，烟气中不含粉尘颗粒物的情况是不可能的。由于颗粒物容易堵塞金属管，特别是烟气含湿量比拟高时。水蒸气可能冷凝，与颗粒物结合在一起形成块状物，更易使探头堵塞。为了减少堵塞，应在探头的一端安装过滤器。过滤器由烧结不锈钢或多孔陶瓷材料制成，防止颗粒物进入采样管。烧结金属由微米粒径的金属颗粒物在高温、高压下压缩而成，金属形成的孔隙度与压力有关。烧结不锈钢能滤去10-50µm粒径的颗粒物常作为探头过滤器[11]。对任何一个完美的抽取系统，都可能出现堵塞过滤器的问