CN105865853B - 船舶废气排放在线分析***和利用该***的分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶废气排放在线分析***，包括烟气采样单元、烟气预处理装置、烟气分析***、烟气参数测量***及自动反吹控制***、数据采集处理***(DAS)、烟尘监测***、烟道、气体测试室、分析仪表柜，所述烟气采样单元包括采样探头、烟尘计、流量计、水份仪、压力传感器、温度传感器；所述烟气预处理装置包括样气预处理单元、校准设备、吹扫单元；所述烟气采样单元设置在烟道内，烟气采样单元通过电缆线与分析仪表柜连接；所述烟气预处理装置、烟气分析***均安装在分析仪表柜中。本发明能够对烟气中的多种污染物进行实时、在线、连续的检测，可避免蚀损坏气体室、污染气体室和堵塞气体管路，性能稳定可靠，维护工作量小。

Description

船舶废气排放在线分析***和利用该***的分析方法

技术领域

本发明涉及烟雾气体检测分析的技术领域，特别是船舶废气排放在线分析***的技术领域。

背景技术

目前中国港口远洋船舶主要采用重油为燃料，其含硫率为2.8％～3.5％，部分高达4.5％，加之缺乏严格的发动机排放标准，导致船舶污染排放影响日益凸显。根据国家环保部排污监控中心测算，2013年在中国港口靠泊的船舶共排放SO2 58.8万吨，约占全国排放总量的8.4％；港口船舶氮氧化物排放量27.8万吨，约占全国排放总量的11.3％。中国登记在册的18万艘船舶排放的烟气中所含的柴油颗粒物、氮氧化物、硫氧化物严重威胁人类健康。港口船舶污染排放已成为继机动车尾气污染、工业企业排放之后第三大大气污染来源，加大船舶污染排放治理刻不容缓。

控制船舶烟气中污染物排放的前提是要知道污染物的成份及含量，而船舶烟气排放在线分析***能实时在线的测量，其检测结果可及时发现船舶烟气排放过程中出现的问题，以便及时采取措施，以减少重大污染事件的发生。目前国内的烟气排放监测主要采用电化学气体分析仪、红外光谱分析仪，少量紫外光谱分析仪。

通常监测***的工作过程为以下步骤：射流泵与取样装置配合，连续取样烟道内的烟气；烟气中通常含有焦油、粉尘等颗粒物，所述颗粒物容易堵塞气体管路、气体室等装置；因此，需要使用预处理装置过滤掉烟气中的焦油、粉尘等颗粒物，并将预处理后的烟气送入气体室；测量装置利用吸收光谱技术测得气体烟气的参数，如二氧化硫、氮氧化物的浓度。

在上述工作过程中，烟气在进入气体室前后被加热到一定温度，如150℃，防止烟气中的水蒸气冷凝，避免了烟气中的酸性气体溶于冷凝水而形成腐蚀气体管路、气体室等装置的酸。在工作过程中突然停电时，气体室内会残留气体，这些残留气体没有得到电加热装置的加热，温度下降；残留气体中的水蒸气会冷凝，而气体中的一些酸性气体会溶于冷凝水，如二氧化硫、氮氧化物，从而形成具有强烈腐蚀性的酸，腐蚀损坏气体室以及气体管路等装置。残留气体中还存在一些在高温下是气态而在低温下是固态或液态的物质，如硫蒸气、焦油，这些物质在温度降低时析出，污染气体室或堵塞气体管路。并且这些装置一般都存在价格比较昂贵、体积较大、针对应重点监测的NO2气体测量精度低、每次测试必须进行零点标定等缺陷。

发明内容

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种船舶废气排放在线分析***，结构简单，操作方便，能够对烟气中的多种污染物进行实时、在线、连续的检测，可避免蚀损坏气体室、污染气体室和堵塞气体管路，性能稳定可靠，维护工作量小。

为实现上述目的，本发明提出了一种船舶废气排放在线分析***，包括烟气采样单元、烟气预处理装置、烟气分析***、烟气参数测量***及自动反吹控制***、数据采集处理***(DAS)、烟尘监测***、烟道、气体测试室、分析仪表柜，所述烟气采样单元、烟气预处理装置、烟气分析***、烟气参数测量***及自动反吹控制***、数据采集处理***(DAS)、烟尘监测***依次连接；所述烟气采样单元包括采样探头、烟尘计、流量计、水份仪、压力传感器、温度传感器；所述烟气预处理装置包括样气预处理单元、校准设备、吹扫单元，烟气分析***包括颗粒物检测***和气态污染物检测***；所述数据采集处理***(DAS)包括控制柜、电气控制单元、数据采集***；所述烟气采样单元设置在烟道内，烟气采样单元通过电缆线与分析仪表柜连接；所述烟气预处理装置、烟气分析***、烟气参数测量***及自动反吹控制***均安装在分析仪表柜中；所述分析仪表柜设置在气体测试室内，气体测试室内还设有加热导管。

作为优选，所述采样探头通过电伴热控温采样管与分析仪表柜相连接，采样探头包括探头芯和探头外壁，探头芯和外壁之间设有伴热带。

作为优选，所述样气预处理单元包括压缩机式冷凝干燥机、耐腐抽气泵、排液蠕动泵、气溶胶过滤器、精细过滤器、过滤减压阀、前处理器、放散流量计、负压接点压力表及气路控制阀件，前处理器连接加热导管，耐腐抽气泵上设有针形调节阀；所述校准设备包括两位三通校对电磁阀、工作校对电动切换阀；所述吹扫单元包括电动球阀、磁助式电接点压力表、二位二通电磁阀、空气过滤器；采样探头通过电动球阀连接压缩机式冷凝干燥机，压缩机式冷凝干燥机还连接耐腐抽气泵、气溶胶过滤器、精细过滤器、工作校对电动切换阀。

作为优选，所述分析仪表柜下端设有排液口，分析仪表柜内还设有快速旁通流量计、温湿度报警器、流量计报警器、隔膜泵、自动排液泵，压缩机式冷凝干燥机通过若干排液管连接排液口，排液管上分别安装有自动排液泵和排液蠕动泵，精细过滤器依次连接温湿度报警器、流量计报警器；压缩机式冷凝干燥机连接隔膜泵。

作为优选，所述烟气分析***包括红外气体分析仪和PLC可编程控制器，烟气分析***还包括继电器组、操作按钮及阀件、指示灯，红外气体分析仪上设有针形调节阀，红外气体分析仪连接温湿度报警器、流量计报警器。

作为优选，所述分析仪表柜内设有固态继电器，固态继电器连接电伴热控温采样管，分析仪表柜内还设有开关电源、信号隔离器，分析仪表柜外设有端子排，端子排连接分析仪表柜内设备和分析仪表柜外设备线路，开关电源与PLC可编程控制器电连接，PLC可编程控制器还连接信号隔离器、端子排。

作为优选，所述烟气参数测量***及自动反吹控制***包括S型皮托管、压力变送器、烟尘测量仪、流量测量仪、温度测量仪、压力测量仪、湿度测量仪。

作为优选，所述气体测试室的进口端设有开关阀，气体测试室连接气体置换装置，气体置换装置包括气源和通气阀门，气源通过通气阀门与气体测试室相连接。

本发明的有益效果：

1、本发明采用烟气处理法流程、直接抽取采样式、脉冲清扫、采样管电伴热、程序控制等项技术，具备自动进样，连续运行、控制联锁诸功能。采用特殊结构设计，利用分级过滤除尘，粗过滤与精过滤、除尘与除硫相结合的净化方式，经长期运行表明，有效地解决了高粉尘、高湿度及含硫工况下，维护工作量大，在线连续运行率低的难题。性能稳定可靠，维护工作量小。

2、可避免腐蚀损坏气体室、污染气体室和堵塞气体管路的船舶废气排放在线分析监测***，***结构简单，操作方便，能够对废气中的多种污染物进行实时、在线、连续的检测，可维护性和稳定性好，使用方便快捷、测量种类齐全、提高测量NOX、SO2精度、能够实现连续在线测量。是环境监测机构必备的监测设备，也是实现节能减排、回收利用废气的必要设备。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

附图说明

图1是本发明一种船舶废气排放在线分析***的结构示意图；

图2是本发明一种船舶废气排放在线分析***的流程框图；

图3是本发明一种船舶废气排放在线分析***的分析仪表柜元器件连接示意图；

图4是本发明一种船舶废气排放在线分析***的关键部分连接示意图。

图中：1-烟气采样单元、11-采样探头、12-烟尘计、13-流量计、14-水份仪、15-电伴热控温采样管、16-固态继电器、2-烟气预处理装置、211-压缩机式冷凝干燥机、212-耐腐抽气泵、213-排液蠕动泵、214-气溶胶过滤器、215-精细过滤器、216-过滤减压阀、217-前处理器、221-两位三通校对电磁阀、222-工作校对电动切换阀、231-电动球阀、3-烟气分析***、31-红外气体分析仪、311-针形调节阀、32-PLC可编程控制器、33-继电器组、4-烟气参数测量***及自动反吹控制***、5-数据采集处理***(DAS)、6-烟尘监测***、7-烟道、8-气体测试室、81-加热导管、9-分析仪表柜、91-排液口、92-快速旁通流量计、93-温湿度报警器、94-流量计报警器、95-隔膜泵、96-自动排液泵、97-开关电源、98-信号隔离器、10-端子排。

具体实施方式

参阅图1、图2、图3和图4，本发明，包括烟气采样单元1、烟气预处理装置2、烟气分析***3、烟气参数测量***及自动反吹控制***4、数据采集处理***(DAS)5、烟尘监测***6、烟道7、气体测试室8、分析仪表柜9，所述烟气采样单元1、烟气预处理装置2、烟气分析***3、烟气参数测量***及自动反吹控制***4、数据采集处理***(DAS)5、烟尘监测***6依次连接；所述烟气采样单元1包括采样探头11、烟尘计12、流量计13、水份仪14、压力传感器、温度传感器；所述烟气预处理装置2包括样气预处理单元、校准设备、吹扫单元，烟气分析***3包括颗粒物检测***和气态污染物检测***；所述数据采集处理***(DAS)5包括控制柜、电气控制单元、数据采集***；所述烟气采样单元1设置在烟道7内，烟气采样单元1通过电缆线与分析仪表柜9连接；所述烟气预处理装置2、烟气分析***3、烟气参数测量***及自动反吹控制***4均安装在分析仪表柜9中；所述分析仪表柜9设置在气体测试室8内，气体测试室8内还设有加热导管81。所述采样探头11通过电伴热控温采样管15与分析仪表柜9相连接，采样探头11包括探头芯和探头外壁，探头芯和外壁之间设有伴热带。所述样气预处理单元包括压缩机式冷凝干燥机211、耐腐抽气泵212、排液蠕动泵213、气溶胶过滤器214、精细过滤器215、过滤减压阀216、前处理器217、放散流量计、负压接点压力表及气路控制阀件，前处理器217连接加热导管81，耐腐抽气泵212上设有针形调节阀311；所述校准设备包括两位三通校对电磁阀221、工作校对电动切换阀222；所述吹扫单元包括电动球阀231、磁助式电接点压力表、二位二通电磁阀、空气过滤器；采样探头11通过电动球阀231连接压缩机式冷凝干燥机211，压缩机式冷凝干燥机211还连接耐腐抽气泵212、气溶胶过滤器214、精细过滤器215、工作校对电动切换阀222。所述分析仪表柜9下端设有排液口91，分析仪表柜9内还设有快速旁通流量计92、温湿度报警器93、流量计报警器94、隔膜泵95、自动排液泵96，压缩机式冷凝干燥机211通过若干排液管连接排液口91，排液管上分别安装有自动排液泵96和排液蠕动泵213，精细过滤器215依次连接温湿度报警器93、流量计报警器94；压缩机式冷凝干燥机211连接隔膜泵95。所述烟气分析***3包括红外气体分析仪31和PLC可编程控制器32，烟气分析***3还包括继电器组33、操作按钮及阀件、指示灯，红外气体分析仪31上设有针形调节阀311，红外气体分析仪31连接温湿度报警器93、流量计报警器94。所述分析仪表柜9内设有固态继电器16，固态继电器16连接电伴热控温采样管15，分析仪表柜9内还设有开关电源97、信号隔离器98，分析仪表柜9外设有端子排10，端子排10连接分析仪表柜9内设备和分析仪表柜9外设备线路，开关电源97与PLC可编程控制器32电连接，PLC可编程控制器32还连接信号隔离器98、端子排10。所述烟气参数测量***及自动反吹控制***4包括S型皮托管、压力变送器、烟尘测量仪、流量测量仪、温度测量仪、压力测量仪、湿度测量仪。所述气体测试室8的进口端设有开关阀，气体测试室8连接气体置换装置，气体置换装置包括气源和通气阀门，气源通过通气阀门与气体测试室8相连接。

本发明工作过程：

本发明一种船舶废气排放在线分析***在工作过程中，样气首先由烟气采样单元1安装在烟道7上的采样探头11从烟道7内采出，经采样探头11一次过滤，经电伴热控温采样管15加热后进入分析仪表柜9；经过电动球阀231，样气进入压缩机式冷凝干燥机211一次冷凝除去湿气，冷凝液集结在废气处理机的下方，通过排液蠕动泵213排除；然后样气通过两位三通校对电磁阀221，当自动标定时，两位三通校对电磁阀221打开，耐腐抽气泵212抽取空气及第一个针形调节阀311，外部气体也通过针形调节阀311，被送往红外气体分析仪31，校对仪器的零位；接着样气经耐腐抽气泵212送往后级，分为两路；一路为快速旁通气路(用于缩短由于气样传输管线等单元的“死空间”所引起的滞后时间)，即样气经快速旁通流量计92(放散流量)后快速排空；另一路工作(测量)气路，样气再一次进入压缩机式冷凝干燥机211冷凝除去湿气，冷凝液集结在废气处理机的下方，通过自动排液泵96从排液口91排出；除湿后的气体进入气溶胶过滤器214除去酸雾，通过精细过滤器215对样气进一步过滤；接下来通过工作校对电动切换阀222校对，通过工作校对电动切换阀222分别可以接入流程样气和标准样气，注入标准样气时，用来校对红外气体分析仪31；气体经温湿度报警器93、流量计报警器94、隔膜泵95然后分两路通过第二个针形调节阀311及第三个针形调节阀311调节仪器的流量，样气进入红外气体分析仪31测量，测量后气体流入大气。校准***由标气瓶、压力表、针型阀、稳流阀和四通阀组成。校准气体经稳流稳定再经针型阀转换成压力为0.1MPa的低压校准气。零点气、各分析组分跨度校准气由四通阀切换，依次进入分析仪器进行零点和跨度校准。

***由电伴热取样探头组件及电伴热取样管单元、预处理单元、吹扫单元、分析单元、仪器标定单元及自动控制单元等部分组成。预处理单元、吹扫单元、分析单元、仪器标定单元及自动控制单元等组装在防尘分析柜内，详见附2图***流程图。

烟气采样单元1包括：

采样探头11，电热式气体取样探头组件(SAE)：防腐不锈钢取样探头(SAE)由取样管、电热过滤腔两部份组成。过滤腔内装微孔陶瓷过滤器，外装电加热器组成。其功能完成被测气体的取样及第一级粗过滤，其过滤精度5um，是整个取样预处理***前级过滤器。

片式电加热器对采样探头11进行伴热，加热器可以对整个过滤腔进行温度调节，包括法兰盘上的温度最高可达180℃。这就保证了外操作区的温度不会降至露点以下。保证样气温度高于露点(可根据用户所处地域和冬夏温差变化有所不同进行设定，一般将温控器温度设定在110～120℃)，以防水汽、蒸汽凝结，吸附硫化物、堵塞管道。

电伴热控温取样管15：加热取样管线是连接探头与分析小屋或分析柜的连线，主体材料为PTFE。带式电加热器对取样管道伴热，最高温度200℃，用电量40W/m，用PT1OO0作为温度传感器，温度可调节。加热管道加热不要低于1000C，防止气体中的水汽产生冷凝。

分析仪表柜9组件包括：

A、样气预处理单元

样气预处理单元包括：压缩机式废气处理机、耐腐抽气泵212、排液蠕动泵213、气溶胶过滤器214、精细过滤器215、放散流量计、负压接点压力表及各种管、阀件等组成。其功能完成样气的净化、除尘、除湿、除酸雾，其过滤精度可达0.1p，将符合分析仪器要求的超净、恒温、流量稳定的样气，源源不断送入分析仪器，从而确保了分析仪器的分析准确性和长期可靠性。

取样预处理***是过程分析仪器在线连续可靠运行的关键，本装置预处理***采用特殊结构设计，利用分级过滤除尘，粗过滤与精过滤相结合的净化方式，有效地解决了高粉尘、高湿度工况下，维护工作量大，在线连续运行率低的难题。性能稳定可靠，维护工作量小。

其各部件功能如下：

电动抽气泵212：该泵采用膜式结构，所有与气样接触部分均采用聚四氟乙烯防腐结构，具有防腐性好、使用寿命长、可靠性好、维护工作量少的特点。其组成部件的特殊性设计可解决分析技术中的各类采样问题，抽气量12L/min可调节。所有的连接部件及与样气的接触部件都由PTFE材质构成，泵的工作完全处于润滑状态。所以气体的分析参数在通过该泵的作用后不会有任何改变，由于泵具有特殊的隔膜和阀门***。因此，操作和维修非常简便。

废气处理机：废气处理机采用压缩机制冷原理工作，基于露点温度不同，湿度也不相同的原理，该废气处理机通过制冷控制其气体出口温度，即控制进入仪器的样气湿度，减少水蒸汽对仪器的干扰，其特点不需定期更换干燥剂，维护工作量小，其主要性能参数，当流量为21/min，入口温度≤45℃，出口温度2±0.5℃。

气溶胶过滤器214：适用于含酸气体且露点>100℃情况下的采样过程。如：测量重油燃烧和喷煤(燃烧)过程中的气体，过滤器分离出气体冷凝时产生的液滴，最有效的部位是在采样气体通过分析仪的流量计之前。

过滤器由内外两部分组成，气体由内部到外部渗透，过滤器内部由结构紧密的纤维组成，过滤面积大，在通过过滤表面时，气体中的粒子受重力的作用降至过滤器的玻璃容器中，当流体达到饱和状态时，过滤器仍保持良好的效能，结合紧密的微细纤维起到阻滞样气内杂质粒子的作用，过滤器的使用情况可通过玻璃外壳直接观察，更换过滤器也很方便。分离出来的酸质可通过将底帽卸下排出。原装进口。

精细过滤器215：通用型过滤器使用极细的(O.1um)商效滤芯，可靠的分离气体中所含的固体，尤其是极细的固体颗粒。承担样气进入仪器前的最后一级精过滤任务，同时监视前处理净化效率。过滤精度为0.1umo其特点是直观，更换过滤器芯方便，过滤器芯的使用情况可通过玻璃外壳直观观察。能达到国际同类水平。

排液蠕动泵213：蠕动泵专门用于分析设备中的冷凝液的回收。低速(5rpm)运转的PVDF软管通过滑轮与NOVOPRENE软管连接可确保长期具有良好的机械和化学稳定性，同步发动机和齿轮可以阻住回流的冷凝液，0.31/h的泵吸量可保证安全的除去冷凝液。原装进口。

流量仪表：放散流量计：监视、调整、放散多余的样品流量。测量范围：25～250l/h。

放散、储液、排液管及自动排液器：是用来收集样气和冷凝液，缓冲气体，排除样气和冷凝液。

气路控制阀件：工作校对电动切换阀222：用于切换工作流量气或样品标准气。样品流量调节阀：用于调节进入分析仪的流量。抽气泵循环工作调节阀：用于调节抽气泵的输出流量及保护抽气泵。

吹扫单元包括：

电动球阀231：该球阀是本装置重要的电动执行件，原装进口，它的功能是在手动不分析和吹扫时切断采样气路。

最大工作压力：0.8MPa电源：AC220V 50Hz

磁助式电接点压力表：当取样器的过滤器芯及取样管道堵塞时，压力小于电接点负压表设定值时，显示报警、输出报警信号，此时抽气泵停止工作，***停止工作，以保证抽气泵不被烧坏。对取样部分清洗，吹扫，或更换取样过滤器芯后，按“***复位”按钮复位，***才可正常工作。

二位二通电磁阀：吹扫电磁阀是脉冲式吹扫的执行件AC220V 50HZ。

空气过滤器：调节并过滤进入的吹扫气。

烟气分析***包括：

多组份红外分析仪构成，完成各种气体成分的在线连续分析监测，将其浓度信号转换成标准的4～20mA信号输出。该分析仪采用红外线分析原理，各参数通道相对独立，性能稳定可靠，智能化程度高。

完成被测样气的浓度与设定值进行比较，当被测样气的浓度超过设定值时，输出报警、联锁信号。

完成分析仪器的标定。

过程控制联锁单元：采用可编程控制器作为控制中枢，并配置相应的操作按钮及有关阀件、指示灯、继电器等组成。其主要功能，根据编制的程序，对装置完成自动控制。

校准设备包括：

两位三通校对电磁阀221：校对时可用于抽取空气，校对分析仪的零位；工作校对切换阀；用于切换工作流量气或样品标准气。

烟气分析***3中的PLC可编程控制器32除了要能够根据监测过程(测量或维护)选择不同，控制***中阀门的开闭状态以外，还需能够实时与工控机通讯并根据得到的指令进行相应的动作，程序的具体要求为：

(l)通信要求。

***需要实时监测废气排放污染气体浓度，并且在监测过程当中工控机与PLC之间要多次进行数据通信。为了保证***能够连续、可靠的执行监测动作，上位机与下位机之间的通信必须具有很好的可靠性。因此选择灵活方便且可靠性极高的自由口通信方式作为PLC与工控机之间的通信方式，采用以太网通信接口。

对于工控机与PLC之间的通讯机制，设置为：PLC向工控机发送执行请求，然后工控机接收到信息后向PLC发送允许执行命令，最后PLC再向工控机发送确认执行回复，并执行相应程序。

(2)控制要求。

控制程序丰要是完成对监测过程中***各个阀门的开闭状态、数据采集和上传、故障诊断和报警功能的控制。

考虑现场应用的需要，***中设置手动控制按钮，它们分别控制探头反吹程序、气路反吹程序的执行以及测量/维护过程的切换，并添加温度(伴热箱和伴热管)、数据超标和分析仪故障报警指示灯，方便查找和排除相应故障。

控制程序是由主程序、子程序和中断程序组成的。主程序是用户程序的主体，在一个项目中只能有一个主程序，也是唯一的总功能控制程序，CPU在每个扫描周期都要执行一次主程序命令。在主程序中通过调用各个子程序和中断程序来实现各种控制功能，每个子程序和中断程序完成一种特定的功能。根据上述控制功能要求，为了提高程序可读性，方便功能控制，将PLC控制程序划分为初始化、预热、探头吹扫、校准(校零和校标)、数据采集、数据输出和异常处理等子程序和通信接收完成、通信发送完成两个中断程序，其中测量***的气路吹扫的控制程序包含在校准程序中。

1、主程序

***上电或者重新启动后开始预热，待温湿度传感器检测的气路温度己达设定温度后，依次执行探头反吹和***管路反吹程序。***设有手动控制按钮，通过按钮控制监测过程进入测量状态或者维护状态，执行对应予程序程序。予程序执行的时间间隔都是由定时器控制的，可以通过对定时器的调整改变控制功能模块的执行时间。同时考虑现场应用的需要添加手动操作按钮，直接控制监测过程中的探头吹扫程序、校零程序和校标程序的执行。

2、初始化程序

在PLC上电后对I/O接口(阀门，抽气泵电源，报警指示灯)、通信参数以及程序中需要用到的标志位(计算机运行状态，反吹执行，定时器)进行初始化设置，压缩空气2控制阀为常开触点。

3、预热程序

在测量过程中，预热的目的是使得废气在进入监测***时，所经气路温度大于120度，以此来保证废气中的水汽为气态。操作人员将测量，维护状态选择按钮旋至测量，***上电启动后，当调用预热程序时，根据标志位状态判断采集伴热箱的温度时是否大于120度，是则通知工控机预热完成，否则继续加热。

4、探头吹扫程序

当监测***处于测量状态时，在废气采样测量前都要周期性利用压缩空气吹扫探头来清理探头中的烟尘以免管口堵塞；当监测***处于维护状态时，同样要定期吹扫探头。

开始执行探头吹扫程序后，先关闭抽气泵电源停止采样，打开探头吹扫控制阀Ⅰ并延时60s，在探头吹扫控制阀Ⅰ定时期间，探头吹扫控制阀Ⅱ以打开Is、关断5s的顺序循环开闭，直至60s定时时间到，关闭两个探头吹扫控制阀接通抽气泵电源开始采样，最后通知上位机吹扫过程完成并退出。

5、校准程序

***监测中在线校准过程由校零程序和校标程序组成，校零足向气路中通入N2气充满测量池来校准标定曲线零点值的过程；校标是向气路中分别通入己知浓度的S02和NO充满测量池来校准标定曲线在该浓度点数值的过程。通过校零和校标测量过程对标定曲线进行校准，便可以得到实际环境下光强与目标气体浓度的关系曲线，根据监测过程中测量得到的光强值得出气体待测浓度值。

开始校零后，首先关闭抽气泵电源，打开废气处理控制阀和压缩空气控制阀并定时60s将气路中残余气体推出***外被废气处理装置吸收(即测量***气路吹扫程序)。等待定时时间到以后关闭压缩空气控制阀不再通入压缩空气，这时打开N2气控制阀和流量计连接阀使得N.充入测量池，为了保证N2气能够充满测量池，该阶段持续200s，计时完成后通知上位机校零完成请求，收到上位机校零完成通知后关闭N2控制阀、流量计控制阀和废气处理控制阀，最后接通抽气泵电源开始采样并通知上位机退出。

校标程序流程同校零程序，包含S02校标和NO校标，且在校标完成后再进行一次探头后气路反畎过程将气体推出气路排入废气处理装置。

6、数据采集与数据输出程序

数据采集程序是采集颗粒物探头、氧含量探头、温度传感器、压力传感器、流速探头检测到的模拟量进行转换采集数据输出程序是对计算出的S02和NO浓度、颗粒物含量、氧含量、流量以及温度进行输出显示。

7、异常处理程序

当***中的硬件或者检测到的某些参数值发牛异常时，异常处理程序将被执行。***监测过程中可能发生得异常有：温度报警；数据值超标报警；分析仪故障报警。当检测到的伴热箱和伴热管的温度小于105度时，当SO2、NO和颗粒物浓度超出设定的最高浓度时，当采样探头、氧含量探头、颗粒物探头和流速探头出现断电等故障(采集到的数据信号小于4mA或大于20mA)时，异常处理程序会被调用执行点亮相应的报警指示灯。异常处理的操作顺序为：接到上位机报警命令后，根据故障标志位判断输出高电平点亮对应报警指示灯，但不进行其他动作，待操作检查故障并捧除后报警灯灭。

本发明，采用烟气处理法流程、直接抽取采样式、脉冲清扫、采样管电伴热、程序控制等项技术，具备自动进样，连续运行、控制联锁诸功能。采用特殊结构设计，利用分级过滤除尘，粗过滤与精过滤、除尘与除硫相结合的净化方式，经长期运行表明，有效地解决了高粉尘、高湿度及含硫工况下，维护工作量大，在线连续运行率低的难题。性能稳定可靠，维护工作量小。

可避免腐蚀损坏气体室、污染气体室和堵塞气体管路的船舶废气排放在线分析监测***，***结构简单，操作方便，能够对废气中的多种污染物进行实时、在线、连续的检测，可维护性和稳定性好，使用方便快捷、测量种类齐全、提高测量NOX、SO2精度、能够实现连续在线测量。是环境监测机构必备的监测设备，也是实现节能减排、回收利用废气的必要设备。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1. 一种船舶废气排放在线分析***，其特征在于：包括烟气采样单元(1)、烟气预处理装置(2)、烟气分析***(3)、烟气参数测量***及自动反吹控制***(4)、数据采集处理*** (5)、烟尘监测***(6)、烟道(7)、气体测试室(8)、分析仪表柜(9)，所述烟气采样单元(1)、烟气预处理装置(2)、烟气分析***(3)、烟气参数测量***及自动反吹控制***(4)、数据采集处理***((5)、烟尘监测***(6)依次连接；所述烟气采样单元(1)包括采样探头(11)、烟尘计(12)、流量计(13)、水份仪(14)、压力传感器、温度传感器；所述烟气预处理装置(2)包括样气预处理单元、校准设备、吹扫单元，烟气分析***(3)包括颗粒物检测***和气态污染物检测***；所述数据采集处理***(5)包括控制柜、电气控制单元、数据采集***；所述烟气采样单元(1)设置在烟道(7)内，烟气采样单元(1)通过电缆线与分析仪表柜(9)连接；所述烟气预处理装置(2)、烟气分析***(3)、烟气参数测量***及自动反吹控制***(4)均安装在分析仪表柜(9)中；所述分析仪表柜(9)设置在气体测试室(8)内，气体测试室(8)内还设有加热导管(81)；所述样气预处理单元包括第一压缩机式冷凝干燥机、第二压缩机式冷凝干燥机、耐腐抽气泵(212)、排液蠕动泵(213)、气溶胶过滤器(214)、精细过滤器(215)、过滤减压阀(216)、前处理器(217)、放散流量计、负压接点压力表及气路控制阀件；前处理器(217)连接加热导管(81)，耐腐抽气泵(212)上设有针形调节阀(311)；所述校准设备包括两位三通校对电磁阀(221)、工作校对电动切换阀(222)；所述吹扫单元包括电动球阀(231)、磁助式电接点压力表、二位二通电磁阀、空气过滤器；分析仪表柜(9)内还设有快速旁通流量计(92) 、温湿度报警器(93)、流量计报警器(94)、隔膜泵(95)；采样探头(11)通过电动球阀(231)连接第一压缩机式冷凝干燥机，第一压缩机式冷凝干燥机后依次连接耐腐抽气泵(212)、第二压缩机式冷凝干燥机、气溶胶过滤器(214)、精细过滤器(215)、工作校对电动切换阀(222)、温湿度报警器(93)、流量计报警器(94)、隔膜泵(95)；所述分析仪表柜(9)下端设有排液口(91)，第一压缩机式冷凝干燥机通过安装有排液蠕动泵(213)的排液管连接排液口(91)，第二压缩机式冷凝干燥机通过安装有自动排液泵(96) 的排液管连接排液口(91)。

2.如权利要求1所述的一种船舶废气排放在线分析***，其特征在于：所述采样探头(11)通过电伴热控温采样管(15)与分析仪表柜(9)相连接，采样探头(11)包括探头芯和探头外壁，探头芯和外壁之间设有伴热带。

3.如权利要求1所述的一种船舶废气排放在线分析***，其特征在于：所述烟气分析***(3)包括红外气体分析仪(31)和PLC可编程控制器(32)，烟气分析***(3)还包括继电器组(33)、操作按钮及阀件、指示灯，红外气体分析仪(31)上设有针形调节阀(311)，红外气体分析仪(31)连接隔膜泵(95)。

4.如权利要求3所述的一种船舶废气排放在线分析***，其特征在于：所述分析仪表柜(9)内设有固态继电器(16)，固态继电器(16)连接电伴热控温采样管(15)，分析仪表柜(9)内还设有开关电源(97)、信号隔离器(98)，分析仪表柜(9)外设有端子排(10)，端子排(10)连接分析仪表柜(9)内设备和分析仪表柜(9)外设备线路，开关电源(97)与PLC可编程控制器(32)电连接，PLC可编程控制器(32)还连接信号隔离器(98)、端子排(10)。

5.如权利要求1所述的一种船舶废气排放在线分析***，其特征在于：所述烟气参数测量***及自动反吹控制***(4)包括S型皮托管、压力变送器、烟尘测量仪、流量测量仪、温度测量仪、压力测量仪、湿度测量仪。

6.如权利要求1所述的一种船舶废气排放在线分析***，其特征在于：所述气体测试室(8)的进口端设有开关阀，气体测试室(8)连接气体置换装置，气体置换装置包括气源和通气阀门，气源通过通气阀门与气体测试室(8)相连接。

7.一种利用权利要求1-6中任一项所述***的分析方法，其特征在于包括如下步骤：

1）样气首先由烟气采样单元（1）安装在烟道（7）上的采样探头（11）从烟道（7）内采出；

2）经采样探头（11）一次过滤，经电伴热控温采样管（15）加热后进入分析仪表柜（9）；

3）经过电动球阀（231），样气进入第一压缩机式冷凝干燥机一次冷凝除去湿气，冷凝液集结在废气处理机的下方，通过排液蠕动泵（213）排出；

4）样气通过两位三通校对电磁阀（221），当自动标定时，两位三通校对电磁阀（221）打开，耐腐抽气泵（212）抽取空气及第一个针形调节阀（311），外部气体也通过针形调节阀（311），被送往红外气体分析仪（31），校对仪器的零位；

5）接着样气经耐腐抽气泵（212）送往后级，分为两路；一路为快速旁通气路，即样气经快速旁通流量计（92）后快速排空；另一路为工作气路，样气再进入第二压缩机式冷凝干燥机冷凝除去湿气，冷凝液集结在废气处理机的下方，通过自动排液泵（96）从排液口（91）排出；

6）除湿后的气体进入气溶胶过滤器（214）除去酸雾，通过精细过滤器（215）对样气进一步过滤；

7）接下来通过工作校对电动切换阀（222）校对，通过工作校对电动切换阀（222）分别接入流程样气和标准样气，注入标准样气时，用来校对红外气体分析仪（31）；

8）气体经温湿度报警器（93）、流量计报警器（94）、隔膜泵（95）然后分两路通过第二个针形调节阀（311）及第三个针形调节阀（311）调节仪器的流量，样气进入红外气体分析仪（31）测量，测量后气体流入大气。

8.如权利要求7所述的分析方法，其特征在于该方法还包括探头吹扫过程，具体的步骤为：开始执行探头吹扫程序，先关闭抽气泵电源停止采样，打开探头吹扫控制阀Ⅰ并延时60s，在探头吹扫控制阀Ⅰ定时期间，探头吹扫控制阀Ⅱ以打开1s、关断5s的顺序循环开闭，直至60s定时时间到，关闭两个探头吹扫控制阀接通抽气泵电源开始采样，最后通知上位机吹扫过程完成并退出。

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