山東新澤儀器SUV-100煙氣分析儀

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一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介

    SUV-100煙氣分析儀是山東新澤儀器有限公司針對(duì)國內(nèi)外環(huán)保、工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)在線氣體分析自主研發(fā)的氣體分析儀產(chǎn)品。該分析儀基于紫外吸收光譜技術(shù)和化學(xué)計(jì)量學(xué)算法，能夠測(cè)量SO2、NO、NO2、O2、NH3、Cl2、O3、H2S等氣體的濃度，具有測(cè)量精度高、可靠性高、響應(yīng)時(shí)間快、適用范圍廣等特點(diǎn)，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到或超過國內(nèi)外同類產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于環(huán)保在線監(jiān)測(cè)、工業(yè)控制、安全 監(jiān)測(cè)等場(chǎng)合。

      因?yàn)樽贤饩€不易受到水分子的吸收，所以可以直接對(duì)經(jīng)過過濾除塵的潮濕煙氣進(jìn)行分析，基于多通道光譜分析技術(shù)(OMA)和差分吸收光譜算法（DOAS）等，能夠同時(shí)測(cè)量多種氣體組分如SO2、NOX等，廣泛應(yīng)用于煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、工業(yè)過程氣體分析系統(tǒng)中。

      DOAS核心思想將氣體的吸收光譜分解為快變和緩變兩部分。快變部分與氣體分子結(jié)構(gòu)和組成的元素有關(guān)，是分子吸收光譜的特征部分；緩變部分與煙塵、水汽、背景氣，及測(cè)量系統(tǒng)的變化等因素有關(guān)，是干擾部分。DOAS采用快變部分計(jì)算被測(cè)氣體的濃度，測(cè)量結(jié)果不受干擾，準(zhǔn)確性高。SUV-100紫外光譜氣體分析儀同時(shí)采用獨(dú)特的DOAS算法和PLS算法相結(jié)合的處理方式，消除了煙塵、水汽、背景氣體的干擾，同時(shí)也消除了測(cè)量系統(tǒng)波動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，保證了測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

二、技術(shù)規(guī)格指標(biāo)

三、技術(shù)原理  

           i.    紫外吸收光譜

      電磁輻射（光）與原子和分子之間的相互作用是光譜檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)， 目前已經(jīng)發(fā)展出中紅外吸收光譜、近紅外吸收光譜、紫外/可見吸收光譜、紫外熒光光譜、原子發(fā)射光譜、原子吸收光譜、原子熒光光譜、X射線熒光光譜等檢測(cè)技術(shù)。紫外吸收光譜檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)是，紫外光與分子相互作用時(shí)被分子吸收導(dǎo)致光能的變化，由于不同分子內(nèi)部電子能級(jí)的躍遷能量和幾率的不同，使得不同分子具有特征吸收光譜，可見，紫外吸收光譜是分子在紫外波段吸收能力的定量描述。通常用吸收截面來描述單位分子的紫外吸收光譜：

典型氣體吸收截面通過吸收光譜可分析分子濃度，其測(cè)量原理就是Beer-Lambert定律：

I(λ) =I0 (λ) exp(-L*s(λ) *X)

式中，I0(λ)表示波長(zhǎng)為λ的光的入射光強(qiáng)，I(λ)表示紫外光穿過濃度為X和光程為L的待測(cè)氣體后的光強(qiáng)，s(λ)為氣體的吸收截面，L*s(λ) *X稱為光學(xué)密度。 

         ii.    DOAS技術(shù)

      DOAS（差分吸收光譜）是一種利用氣體分子的吸收光譜高精度計(jì)算氣體濃度的技術(shù)，由德國Heidelberg大學(xué)環(huán)境物理研究所的Ulrich Platt教授首先提出。

DOAS技術(shù)的基本原理是利用待測(cè)分子的窄帶吸收特性來鑒別分子，并根據(jù)窄帶吸收強(qiáng)度反演出分子的濃度。將分子的吸收截面看成是兩部分的疊加，其一是隨波長(zhǎng)緩慢變化的部分，構(gòu)成光譜的寬帶結(jié)構(gòu)，其二是隨波長(zhǎng)快速變化的部分，構(gòu)成光譜的窄帶精細(xì)結(jié)構(gòu)， 

如下式：

?(λ)＝?0 (λ)＋?r(λ)

其中?(λ)是分子的吸收截面，?0(λ)是吸收截面隨波長(zhǎng)緩慢變化的部分，?r (λ)是吸收截面隨波長(zhǎng)急劇變化的部分。

      DOAS方法的原理就是在吸收光譜中剔除光強(qiáng)隨波長(zhǎng)緩慢變化的部分，而只留下隨波長(zhǎng)快速變化的部分，然后用快速變化部分去反演氣體的濃度，從而可以避免因?yàn)楣庠礈仄蛩p、粉塵干擾、其他氣體干擾等因素引起的測(cè)量值波動(dòng)和漂移。 

        iii.    光學(xué)技術(shù)平臺(tái) 

分析儀采用如下光學(xué)技術(shù)平臺(tái)來獲得紫外吸收光譜，該技術(shù)平臺(tái)由光源、氣體室、光纖和光譜儀（含光闌、全息光柵、線陣檢測(cè)器）等光學(xué)組件構(gòu)成，如圖：

       光源發(fā)出的紫外可見光經(jīng)光學(xué)視窗進(jìn)入氣體室，被流經(jīng)氣體室的被測(cè)樣氣所吸收，攜帶被測(cè)樣氣吸收信息的光經(jīng)透鏡匯聚后耦入光纖，經(jīng)光纖傳輸送入光譜儀進(jìn)行分光、采樣，得到氣體的吸收光譜。

      通過對(duì)光譜進(jìn)行分析，可以分析出氣體中相關(guān)組分的濃度。 

四、分析儀簡(jiǎn)介  

      儀器構(gòu)成SUV-100煙氣分析儀由光源、氣體室、光譜儀、HMI模塊、接口板、氧傳感器模塊（或氧化鋯模塊）、溫度傳感器等部件以及擴(kuò)展模塊（CO檢測(cè)、CO2檢測(cè)）組成：

 其中：

光源：可產(chǎn)生檢測(cè)需要的190-500nm紫外光。其關(guān)鍵參數(shù)為光源壽命和可用紫外光波長(zhǎng)范圍，分析儀采用高性能、長(zhǎng)壽命紫外脈沖氙燈；

氣體室：也稱流通池，被測(cè)氣體將恒定的流量流過，吸收紫外光，以便獲取吸收光譜。其關(guān)鍵參數(shù)為光程和耐腐蝕能力；

光譜儀：接收來自氣體室的氣體吸收后的紫外光，實(shí)現(xiàn)分光及光譜采集。關(guān)鍵參數(shù)為靈敏度（特別是紫外波段）、分辨率和溫漂；

氧傳感器：采用電化學(xué)手段，測(cè)量氧氣濃度；

溫度傳感器：采集樣氣的溫度和壓力，用于將測(cè)量成分濃度轉(zhuǎn)化為標(biāo)態(tài)下的濃度；

HMI模塊：實(shí)現(xiàn)通過吸收光譜計(jì)算成分濃度的化學(xué)計(jì)量學(xué)算法，以及人機(jī)交互；

接口板：提供開關(guān)量、模擬量輸入輸出，提供RS232、485等通訊接口。 

五、分析儀特點(diǎn)

   l 可靠性高  

光源采用脈沖氙燈，壽命達(dá)109次按照3次/秒計(jì)算，使用壽命達(dá)10年；脈沖氙燈屬冷光源，與紅外光源相比，具有壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定性好，無預(yù)熱時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。

       l 測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好

采用DOAS（差分光學(xué)吸收光譜）算法，是目前SO2、NOx等氣體最先進(jìn)的在線分析手段，探測(cè)下限達(dá)到1ppm，與NDIR相比，具有測(cè)量精度完全不受水分和粉塵影響（氣 相水在紫外波段沒有吸收，而液相水和粉塵對(duì)紫外光的吸收無選擇性，屬于光譜上的緩慢變化）、探測(cè)下限低、溫漂小等優(yōu)點(diǎn)。

量程比達(dá)到10:1，并支持自動(dòng)量程切換。

    l 氣體室強(qiáng)壯

分析儀氣體室由不銹鋼加工而成，內(nèi)部無需鏡面拋光、鍍金，氣體室強(qiáng)壯、成本低，受水分、粉塵的影響小，檢測(cè)器與氣體室采用

    l 多種組分同時(shí)測(cè)量

通過對(duì)連續(xù)光譜的分析，可同時(shí)測(cè)量多種氣體化學(xué)組分的濃度，具備高集成度和性價(jià)比

    l  采用模塊化設(shè)計(jì)

光源、光譜儀、HMI模塊、氣體室、接口模塊等采用模塊化設(shè)計(jì)，可靠性高、可擴(kuò)展性好、維護(hù)方便，可方便地加入CO（電化學(xué)）、CO2（紅外）測(cè)量模塊。

    l 高度智能化、數(shù)字化

內(nèi)置多塊高性能處理器，處理器間采用高速數(shù)據(jù)總線通訊技術(shù)，各模塊具備強(qiáng)大的數(shù)字化配置和監(jiān)測(cè)功能；觸摸屏式人機(jī)界面，操作簡(jiǎn)單、使用方便。

        l 豐富的買方接口

提供豐富接口，可方便集成到各類控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。可通過RS485和RS232等通信方式組建無線或有線網(wǎng)絡(luò)，為儀器的日常操作、維護(hù)和管理提供便利。 

六、 分析儀功能

    l 利用紫外吸收光譜和化學(xué)計(jì)量學(xué)算法測(cè)量氣體濃度并實(shí)時(shí)顯示，通過RS232、RS485、4-20mA將濃度實(shí)時(shí)輸出；

l 可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)事件觸發(fā)（如定時(shí)時(shí)間、外部開關(guān)量輸入等）的校零、校量程；

l 開關(guān)量、模擬量輸出/輸入可靈活配置，實(shí)現(xiàn)與外部控制系統(tǒng)等的良好配合；

l 每個(gè)氣體（除O2外）均支持大小兩個(gè)量程，雙量程間可自動(dòng)、手動(dòng)或外部觸發(fā)切換，量程比達(dá)到10:1；

l 在氣體室透鏡受到樣氣污染導(dǎo)致能量衰減時(shí)，支持自動(dòng)光譜能量調(diào)節(jié)；

l 支持通過GPRS遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程診斷分析儀；

七、應(yīng)用范圍：

l       電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)CEMS（分析SO2、NO、NO2、O2）；

l         脫硫工藝監(jiān)測(cè)（分析SO2、O2）；

l        脫硝工藝監(jiān)測(cè)（分析NO、NO2、NH3、O2）；

l         垃圾焚燒煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)（分析SO2、NO、NO2、O2）；

l         氯堿廠PVC工藝及鈦白粉生產(chǎn)工藝微量Cl2分析（分析Cl2）；

l         硫磺回收工藝氣體分析（分析SO2、H2S）；

l         天然氣凈化工藝氣體分析（分析微量H2S）；

l        煤化工碘甲烷分析（分析CH3I）；

l        大氣在線監(jiān)測(cè)（分析SO2、NO2、O3）等。

八、SUV-100型煙氣分析儀結(jié)構(gòu)圖：

分析儀正視圖：

分析儀后視圖：

分析儀右視圖：

九、煙氣分析儀安裝圖：

十、煙氣分析儀氣體連接：

機(jī)箱背后標(biāo)示“GAS IN”為進(jìn)氣口，規(guī)格為Φ6卡套接頭，“GAS OUT”為出氣口，規(guī)格為Φ6卡套接頭。分析儀與采樣系統(tǒng)之間請(qǐng)用Φ6聚四氟乙烯、不銹鋼、聚乙烯等耐腐蝕管子連接。

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