山東新澤儀器SUV-100煙氣分析儀

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一、產品簡介

    SUV-100煙氣分析儀是山東新澤儀器有限公司針對國內外環保、工業控制現場在線氣體分析自主研發的氣體分析儀產品。該分析儀基于紫外吸收光譜技術和化學計量學算法，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、響應時間快、適用范圍廣等特點，各項指標達到或超過國內外同類產品，可廣泛應用于環保在線監測、工業控制、安全 監測等場合。

      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(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，廣泛應用于煙氣排放連續監測系統、工業過程氣體分析系統中。

      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構和組成的元素有關，是分子吸收光譜的特征部分；緩變部分與煙塵、水汽、背景氣，及測量系統的變化等因素有關，是干擾部分。DOAS采用快變部分計算被測氣體的濃度，測量結果不受干擾，準確性高。SUV-100紫外光譜氣體分析儀同時采用獨特的DOAS算法和PLS算法相結合的處理方式，消除了煙塵、水汽、背景氣體的干擾，同時也消除了測量系統波動對測量結果的影響，保證了測量的準確性和穩定性。

二、技術規格指標

三、技術原理  

           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的基礎， 目前已經發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。紫外吸收光譜檢測技術的基礎是，紫外光與分子相互作用時被分子吸收導致光能的變化，由于不同分子內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稱為光學密度。 

         ii.    DOAS技術

      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，由德國Heidelberg大學環境物理研究所的Ulrich Platt教授首先提出。

DOAS技術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，構成光譜的寬帶結構，其二是隨波長快速變化的部分，構成光譜的窄帶精細結構， 

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.    光學技術平臺 

分析儀采用如下光學技術平臺來獲得紫外吸收光譜，該技術平臺由光源、氣體室、光纖和光譜儀（含光闌、全息光柵、線陣檢測器）等光學組件構成，如圖：

       光源發出的紫外可見光經光學視窗進入氣體室，被流經氣體室的被測樣氣所吸收，攜帶被測樣氣吸收信息的光經透鏡匯聚后耦入光纖，經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組分的濃度。 

四、分析儀簡介  

      儀器構成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展模塊（CO檢測、CO2檢測）組成：

 其中：

光源：可產生檢測需要的190-500nm紫外光。其關鍵參數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。其關鍵參數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，實現分光及光譜采集。關鍵參數為靈敏度（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化為標態下的濃度；

HMI模塊：實現通過吸收光譜計算成分濃度的化學計量學算法，以及人機交互；

接口板：提供開關量、模擬量輸入輸出，提供RS232、485等通訊接口。 

五、分析儀特點

   l 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，穩定性好，無預熱時間的優點。

       l 測量精度高、穩定性好

采用DOAS（差分光學吸收光譜）算法，是目前SO2、NOx等氣體最先進的在線分析手段，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、溫漂小等優點。

量程比達到10:1，并支持自動量程切換。

    l 氣體室強壯

分析儀氣體室由不銹鋼加工而成，內部無需鏡面拋光、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

    l 多種組分同時測量

通過對連續光譜的分析，可同時測量多種氣體化學組分的濃度，具備高集成度和性價比

    l  采用模塊化設計

光源、光譜儀、HMI模塊、氣體室、接口模塊等采用模塊化設計，可靠性高、可擴展性好、維護方便，可方便地加入CO（電化學）、CO2（紅外）測量模塊。

    l 高度智能化、數字化

內置多塊高性能處理器，處理器間采用高速數據總線通訊技術，各模塊具備強大的數字化配置和監測功能；觸摸屏式人機界面，操作簡單、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測系統。可通過RS485和RS232等通信方式組建無線或有線網絡，為儀器的日常操作、維護和管理提供便利。 

六、 分析儀功能

    l 利用紫外吸收光譜和化學計量學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；

l 可實現手動和自動事件觸發（如定時時間、外部開關量輸入等）的校零、校量程；

l 開關量、模擬量輸出/輸入可靈活配置，實現與外部控制系統等的良好配合；

l 每個氣體（除O2外）均支持大小兩個量程，雙量程間可自動、手動或外部觸發切換，量程比達到10:1；

l 在氣體室透鏡受到樣氣污染導致能量衰減時，支持自動光譜能量調節；

l 支持通過GPRS遠程配置、遠程診斷分析儀；

七、應用范圍：

l       電廠煙氣排放連續監測CEMS（分析SO2、NO、NO2、O2）；

l         脫硫工藝監測（分析SO2、O2）；

l        脫硝工藝監測（分析NO、NO2、NH3、O2）；

l         垃圾焚燒煙氣排放連續監測（分析SO2、NO、NO2、O2）；

l         氯堿廠PVC工藝及鈦白粉生產工藝微量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        大氣在線監測（分析SO2、NO2、O3）等。

八、SUV-100型煙氣分析儀結構圖：

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：

機箱背后標示“GAS IN”為進氣口，規格為Φ6卡套接頭，“GAS OUT”為出氣口，規格為Φ6卡套接頭。分析儀與采樣系統之間請用Φ6聚四氟乙烯、不銹鋼、聚乙烯等耐腐蝕管子連接。

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