[发明专利]一种排放气体流速及颗粒物成分的监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种排放气体流速及颗粒物成分的监测系统及方法。所述监测系统包括两个气体流速信号收集器、气体颗粒物激光诱导击穿光谱信号采集器、光谱仪和信号分析模块；两个所述气体流速信号收集器沿烟道的轴向平行安装于烟道内；每个所述气体流速信号收集器沿烟道直径方向安装，两个所述气体流速信号收集器均与所述信号分析模块连接，所述气体颗粒物激光诱导击穿光谱信号采集器沿烟道的直径安装于烟道内，所述气体颗粒物激光诱导击穿光谱信号采集器与所述光谱仪通过铠装光纤连接，所述光谱仪通过数据线与所述信号分析模块连接。本发明实现了气体流速和颗粒物成分的综合在线监测。

技术领域

本发明涉及环境监测领域，特别涉及一种排放气体流速及颗粒物成分的监测系统及方法。

背景技术

社会经济迅速发展的同时，工业生产释放的废气、废水和颗粒物等给自然环境造成了严重的污染，使环境保护面临严峻的挑战，并引起了世界范围的广泛关注。颗粒物污染问题是导致现代生活环境恶化的另一个重要因素，颗粒物污染是由于工业生产造成的固体小颗粒在空气中形成的大气污染，颗粒物污染往往会对人们的生活和健康构成严重威胁，颗粒物中的一些小颗粒(PM2.5)还可以通过支气管和肺泡进入血液，其中的有害重金属溶解在血液中，对人体健康的伤害更大。要实现环境治理，首先需要监测污染气体的排放总量，在此过程中排放速度与气体浓度的实时在线监测是两个不可或缺的前提。基于光学方法的烟气流速测量仪器具有非介入、可在高温、易爆等极端条件的烟道上使用、抗环境因素干扰能力强等特点，在工业监测中越来越受到重视。目前，美国已经实现了光学流速计的商品化，OFS-2000光学流速计是其中的典型代表。该光学流速计采用单光源、双探测器的结构，可实现烟气流速的有效测量。此外，也有很多研究人员基于粒子消光特性的随机起伏造成的光闪烁，对烟气流速进行测量。但从测量原理上来看，上述方法都是基于主动照射的测量方式，无法实现气体流速和颗粒物成分的综合在线监测，在实际应用过程中，需要在工业烟道两侧分别钻孔，并保证孔径具有一定的同轴度，这给仪器的实际安装和调试带来了极大的不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种排放气体流速及颗粒物成分的监测系统及方法，以实现气体流速和颗粒物成分的综合在线监测，并避免实际安装和调试的不便。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种排放气体流速及颗粒物成分的监测系统，所述监测系统包括两个气体流速信号收集器、气体颗粒物激光诱导击穿光谱信号采集器、光谱仪和信号分析模块；

两个所述气体流速信号收集器沿烟道的轴向平行安装于烟道内；两个所述气体流速信号收集器均与所述信号分析模块连接，两个所述气体流速信号收集器用于获取两路烟道内气体的流速信号，并将两路所述流速信号发送给所述信号分析处理模块；

所述气体颗粒物激光诱导击穿光谱信号采集器沿烟道的直径安装于烟道内，所述气体颗粒物激光诱导击穿光谱信号采集器与所述光谱仪通过铠装光纤连接，所述气体颗粒物激光诱导击穿光谱信号采集器用于获取所述烟道内的颗粒物激光诱导击穿光谱信号，并将所述颗粒物激光诱导击穿光谱信号收集到所述光谱仪上；

所述光谱仪通过数据线与所述信号分析模块连接，所述光谱仪用于分析所述颗粒物激光诱导击穿光谱信号，获得颗粒物成分信息，并将所述颗粒物成分信息发送给所述信号分析处理模块；

所述信号分析处理模块用于将两路所述流速信号关联，得到关联后信号，并根据所述关联后信号对烟道内气体的流速进行在线监测，根据所述颗粒物成分信息对烟道内的颗粒物进行在线监测。

可选的，所述气体流速信号收集器包括探测器、探测器驱动模块、镜架、第一信号收集组合透镜、组合透镜压环、准直腔、防尘镜、防尘镜压环和法兰盘；

所述防尘镜通过所述防尘镜压环固定于所述准直腔内，烟道内的气体出射的红外光经过所述防尘镜进入所述准直腔；