一、產(chǎn)品簡介:
DEN-UV紫外煙氣分析儀是西安德恩尼機電設(shè)備有限公司針對國內(nèi)外環(huán)保、工業(yè)控制現(xiàn)場在線氣體分析研發(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)計量學(xué)算法,能夠測量SO2、NO、NO2、O2、NH3、Cl2、O3、H2S等氣體的濃度,具有測量精度高、可靠性高、響應(yīng)時間快、適用范圍廣等特點,各項指標(biāo)達到或過國內(nèi)外同類產(chǎn)品,可廣泛應(yīng)用于環(huán)保在線監(jiān)測、工業(yè)控制、安全 監(jiān)測等場合。
因為紫外線不易受到水分子的吸收,所以可以直接對經(jīng)過過濾除塵的潮濕煙氣進行分析,基于多通道光譜分析技術(shù)(OMA)和差分吸收光譜算法(DOAS)等,能夠同時測量多種氣體組分如SO2、NOX等,廣泛應(yīng)用于煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)、工業(yè)過程氣體分析系統(tǒng)中。
DOAS紫外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采用快變部分計算被測氣體的濃度,測量結(jié)果不受干擾,準(zhǔn)確性高。DEN-UV紫外光譜氣體分析儀同時采用的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,同時也消除了測量系統(tǒng)波動對測量結(jié)果的影響,保證了測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
二、技術(shù)規(guī)格指標(biāo)
參數(shù) |
性能數(shù)據(jù) |
測量原理: |
DOAS紫外(SO2、NOx),電化學(xué)(O2) |
SO2量程 |
0~2000 mg/m3(可調(diào)) |
NOx量程: |
0~2000 mg/m3(可調(diào)) |
O2量程: |
(0-25%) 電化學(xué) |
線性度: |
±2% F.S. |
零點漂移: |
±2%F.S./7d |
量程漂移: |
±2%F.S./7d |
響應(yīng)時間: |
T90<10秒 |
4-20mA輸入接口 |
2路,可靈活配置,100歐負(fù)載 |
4-20mA輸出接口 |
4路,輸出內(nèi)容可配置,帶載能力<800歐 |
信號輸出: |
1路232,1路485(支持Modbus協(xié)議) |
開關(guān)量輸入接口 |
4路,可靈活配置 |
繼電器輸出接口 |
12路,輸出內(nèi)容可配置,DC30V2A |
預(yù)熱時間: |
無需 |
環(huán)境溫度: |
-10~+45°C |
防護等級: |
IP65 |
額定用量: |
20升/分鐘(用于反吹時) |
樣氣輸入/輸出接口 |
Φ6雙卡套接頭,也可支持Φ8雙卡套 |
樣氣流量要求 |
范圍為0.5~2L/min,波動<25% |
樣氣壓力要求 |
當(dāng)前環(huán)境壓力±0.1Bar |
樣氣濕度要求 |
<95%RH |
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技術(shù)。紫外吸收光譜檢測技術(shù)的基礎(chǔ)是,紫外光與分子相互作用時被分子吸收導(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)表示波長為λ的光的入射光強,I(λ)表示紫外光穿過濃度為X和光程為L的待測氣體后的光強,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分子的窄帶吸收特性來鑒別分子,并根據(jù)窄帶吸收強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)是吸收截面隨波長緩慢變化的部分,?r (λ)是吸收截面隨波長急劇變化的部分。
DOAS方法的原理就是在吸收光譜中剔除光強隨波長緩慢變化的部分,而只留下隨波長快速變化的部分,然后用快速變化部分去反演氣體的濃度,從而可以避免因為光源溫漂或衰減、粉塵干擾、其他氣體干擾等因素引起的測量值波動和漂移。
iii.光學(xué)技術(shù)平臺
分析儀采用如下光學(xué)技術(shù)平臺來獲得紫外吸收光譜,該技術(shù)平臺由光源、氣體室、光纖和光譜儀(含光闌、全息光柵、線陣檢測器)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)視窗進入氣體室,被流經(jīng)氣體室的被測樣氣所吸收,攜帶被測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行分光、采樣,得到氣體的吸收光譜。
通過對光譜進行分析,可以分析出氣體中相關(guān)組分的濃度。
四、分析儀簡介
儀器構(gòu)成DEN-UV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展模塊(CO檢測、CO2檢測)組成:
其中:
光源:可產(chǎn)生檢測需要的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范圍,分析儀采用高性能、長壽命紫外脈沖氙燈;
氣體室:也稱流通池,被測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,測量氧氣濃度;
溫度傳感器:采集樣氣的溫度和壓力,用于將測量成分濃度轉(zhuǎn)化為標(biāo)態(tài)下的濃度;
HMI模塊:實現(xiàn)通過吸收光譜計算成分濃度的化學(xué)計量學(xué)算法,以及人機交互;
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
可靠性高
光源采用脈沖氙燈,壽命達109次按照3次/秒計算,使用壽命達10年;脈沖氙燈屬冷光源,與紅外光源相比,具有壽命長,穩(wěn)定性好,無預(yù)熱時間的優(yōu)點。
測量精度高、穩(wěn)定性好
采用DOAS(差分光學(xué)吸收光譜)算法,是目前SO2、NOx等氣體進的在線分析手段,探測下限達到1ppm,與NDIR相比,具有測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,而液相水和粉塵對紫外光的吸收無選擇性,屬于光譜上的緩慢變化)、探測下限低、溫漂小等優(yōu)點。量程比達到10:1,并支持自動量程切換。
氣體室強壯
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,氣體室強壯、成本低,受水分、粉塵的影響小,檢測器與氣體室采用
多種組分同時測量
通過對連續(xù)光譜的分析,可同時測量多種氣體化學(xué)組分的濃度,具備高集成度和
采用模塊化設(shè)計
光源、光譜儀、HMI模塊、氣體室、接口模塊等采用模塊化設(shè)計,可靠性高、可擴展性好、維護方便,可方便地加入CO(電化學(xué))、CO2(紅外)測量模塊。
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),各模塊具備強大的數(shù)字化配置和監(jiān)測功能;觸摸屏式人機界面,操作簡單、使用方便。
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)測系統(tǒng)??赏ㄟ^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、維護和管理提供便利。
六、分析儀功能
利用紫外吸收光譜和化學(xué)計量學(xué)算法測量氣體濃度并實時顯示,通過RS232、RS485、4-20mA將濃度實時輸出;
可實現(xiàn)手動和自動事件觸發(fā)(如定時時間、外部開關(guān)量輸入等)的校零、校量程;
開關(guān)量、模擬量輸出/輸入可靈活配置,實現(xiàn)與外部控制系統(tǒng)等的良好配合;
每個氣體(除O2外)均支持大小兩個量程,雙量程間可自動、手動或外部觸發(fā)切換,量程比達到10:1;
在氣體室透鏡受到樣氣污染導(dǎo)致能量衰減時,支持自動光譜能量調(diào)節(jié);
支持通過GPRS遠程配置、遠程診斷分析儀;
七、應(yīng)用范圍:
◢ 電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測CEMS(分析SO2、NO、NO2、O2);
◢ 脫硫工藝監(jiān)測(分析SO2、O2);
◢ 脫硝工藝監(jiān)測(分析NO、NO2、NH3、O2);
◢ 垃圾焚燒煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(分析SO2、NO、NO2、O2);
◢ 氯堿廠PVC工藝及鈦白粉生產(chǎn)工藝微量Cl2分析(分析Cl2);
◢ 硫磺回收工藝氣體分析(分析SO2、H2S);
◢ 天然氣凈化工藝氣體分析(分析微量H2S);
◢ 煤化工碘甲烷分析(分析CH3I);
◢ 大氣在線監(jiān)測(分析SO2、NO2、O3)等。
八、DEN-UV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:
機箱背后標(biāo)示“GAS IN”為進氣口,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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