CN116804666B - 一种基于多路采集***的烟气分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟气采样技术领域，具体涉及一种基于多路采集***的烟气分析方法。所述的基于多路采集***的烟气分析方法包括如下步骤：构建一个空间坐标系，并将所述多路采集***的监控区域置于空间坐标系中。获取多路采集***采集的烟气参数值和其坐标值。通过烟气参数值计算获得各个烟气组分的一次污染浓度和二次污染浓度转化率。对目标坐标计算获得各个烟气组分的一次污染危险值和二次污染危险值。对目标坐标危险总值进行评价，判断是否大于一个预先设置的危险标准值，如果是，则发送报警信号，如果否，则不发送信号。对各个目标坐标绑定评价结果构成多维数据。通过对各个目标进行各个烟气污染组分进行评价，评价能力强，可以进行全面坐标显示。
Description
技术领域
本发明涉及烟气采样技术领域，具体涉及一种基于多路采集***的烟气分析方法。
背景技术
烟气是气体和烟尘的混合物，是污染居民区大气的主要原因。烟气的成分很复杂，气体中包括水蒸汽、SO2、N2、O2、CO、CO2、碳氢化合物以及氮氧化合物等，烟尘包括燃料的灰分、煤粒、油滴以及高温裂解产物等。因此烟气对环境的污染是多种毒物的复合污染。烟尘对人体的危害性与颗粒的大小有关，对人体产生危害的多是直径小于10微米的飘尘，尤其以1-2.5微米的飘尘危害性最大。
烟气对人体的危害一方面取决于污染物质的组成、浓度、持续时间及作用部位，另一方面取决于人体的敏感性。烟气浓度高可引起急性中毒，表现为咳嗽、咽痛、胸闷气喘、头痛、眼睛刺痛等，严重者可死亡。最常见的是慢性中毒，引起刺激呼吸道粘膜导致慢性支气管炎等。
目前还没有足够的资料说明汽车废气中各种有害成分对人类及其它哺乳动物健康危害的综合作用，多借助个别成分的毒性作用来评价其危害。一氧化碳主要通过与血红蛋白结合使之丧失携氧功能，严重时可引起死亡。氮氧化合物吸入后刺激呼吸道粘膜，引起肺炎。碳氧化合物主要是一些多环芳烃，除具有致癌作用外，尚可刺激皮肤、粘膜，尤其是与氮氧化合物形成光化学烟雾，刺激性更强，重者可危及生命。
目前，监测分析烟气污染物的方法包括使用便携式烟气分析仪和在线式连续烟气分析仪。烟气分析仪能够分析烟气中的国家标准规定的各类污染物排放，包括二氧化硫(SO2)，氮氧化物(NOx)等。在线式烟气分析仪，又称CEMS或烟气污染源连续监测仪。不同于便携式烟气分析仪，其连续分析烟气成份，采样探头永久安装，仪表位置永久固定。现有的检测方法只能对检测点进行评价，并没有考虑到周围环境的影响，烟气并不是只对一个位置点具有影响，烟气是一种扩散的动态过程，现有的分析方法评价能力较差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于多路采集***的烟气分析方法，用于对多路采集***采集烟气数据进行分析，所述的基于多路采集***的烟气分析方法包括如下步骤：
S1、构建一个空间坐标系，并将所述多路采集***的监控区域置于空间坐标系中。
S2、获取多路采集***采集的烟气参数值和其坐标值Pm(xm，ym，zm)，m为检测点的编号。
S3、通过烟气参数值计算获得各个烟气组分的一次污染浓度Ci 0和二次污染浓度转化率Ci 1；其中二次污染浓度转化率Ci 1为可以进行二次污染的原始烟气组分单位时间内浓度减少量，一次污染浓度Ci 0是不能进行二次污染的烟气组分浓度。
S4、对目标坐标Pn(xn，yn，zn)计算获得各个烟气组分的一次污染危险值D0 i和二次污染危险值D1 i；其中，n为目标坐标的编号。
S5、对目标坐标Pn危险总值进行评价判断Dn是否大于一个预先设置的危险标准值D标，如果是，则发送报警信号，如果否，则不发送信号。
S6、对各个目标坐标绑定评价结果构成多维数据(xn，yn，zn，D0 i，D1 i，Dn)。
优选的：所述的烟气参数值可以包括烟气组分及其浓度Ci,其中i烟气组分的编号；温度T、湿度H、光照强度(紫外线)I、气流向量及气流流速v。
优选的：所述的烟气组分的二次污染浓度转化率Ci 1＝αβγICi，其中，α为反应优化系数，β为光照强度调节系数，Υ为反应组分干扰系数。
优选的：所述的烟气组分的二次污染浓度转化率其中/>为参与反应物的反应系数。
优选的：反应优化系数α根据烟气组分种类、温度、湿度-系数曲线获得。
优选的：所述的光照强度调节系数β通过查找一个预先设置光照强度I-调节系数信息表获得。
优选的：反应组分干扰系数Υ计算获得的方式包括，当 其中，Cj为参与反应物的组分浓度，/>为参与反应物的反应系数，χ为调节系数；当/>γ＝1。
优选的：所述的一次污染危险值其中ε为危险系数，φ为单位长度扩散损失系数。
优选的：所述的二次污染危险值
本发明的技术效果和优点：通过对各个目标进行各个烟气污染组分进行评价，评价能力强，不仅考虑到一次污染还可以评价二次污染，充分考虑到污染影响。可以对各个目标点进行评价，可以对监控区域各个污染对目标坐标点进行评价，然后根据各个坐标点构建三维显示，从而可以进行全面坐标显示，显示能力强，可以实时显示。可以对烟气中多个组分进行评价，可以获得多个组分的危险值。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于多路采集***的烟气分析方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
实施例1
参考图1，在本实施例中提出了一种基于多路采集***的烟气分析方法，用于对多路采集***采集烟气数据进行分析，所述的基于多路采集***的烟气分析方法包括如下步骤：
S1、构建一个空间坐标系，并将所述多路采集***的监控区域置于空间坐标系中。空间坐标系覆盖整个所述多路采集***的监控区域。由于烟气的产生对敞开环境具有较大且时间较长的影响，此处的多路采集***为室外监控，在本烟气分析方法适用于对室外烟气进行分析。所以在此烟气分析方法不考虑建筑物内部的影响。但是也可以将监控区域内的建筑、设备及周边环境置于空间坐标系中，便于对监控区域内进行三维显示。多路采集***的各个检测模块安装在监控区域内部，并获得其各个坐标点，空间坐标系的原点可以是监控区域的一个点，可以是中心点，地面水平高度为z＝0进行构建，具体在此不做赘述。相比于平面坐标系，空间坐标系把高耸烟囱的影响考虑在内，一般的工厂烟囱高度较大，并不是对较低的位置没有影响，目标位置随着高度变化，区别还是很大的，并不能像平面坐标系一概而论。空间坐标系构建及各个坐标点的获得为现有技术，具体在此不做赘述。
S2、获取多路采集***采集的烟气参数值和其坐标值，所述的烟气参数值可以包括烟气组分及其浓度Ci，其中Ci为编号为i烟气组分的烟气组分浓度，i烟气组分的编号；温度T、湿度H、光照强度(紫外线)I、气流向量及气流流速v。当然并不排除其他参数值的检测，例如透光度等，在此不做赘述。所述的多路采集***的各个采集模块安装在监控区域内部，并对监控区域内部烟气参数值进行采集，多路采集***可以采集本烟气分析方法所需要所有参数。可以通过烟气检测模块、温度感应单元、湿度感应单元、光照强度感应单元、气流感应单元等，具体为现有技术，在此不做赘述。并将这些烟气参数值输送到可以对多路采集***进行烟气分析的控制中心，通过控制中心进行数据分析的计算，具体在此不做赘述。
S3、通过烟气参数值计算获得各个烟气组分的一次污染浓度Ci 0和二次污染浓度转化率Ci 1，并获得当前检测点坐标Pm(xm，ym，zm)。其中二次污染浓度转化率Ci 1为可以进行二次污染的原始烟气组分单位时间内浓度减少量，一次污染浓度Ci 0是不能进行二次污染的烟气组分浓度，m为检测点的编号。二次污染浓度转化率可以通过直接检测二次污染获得，具体在此不做赘述。所述的烟气组分的二次污染浓度转化率Ci 1＝αβγICi，其中，α为反应优化系数，β为光照强度调节系数，Υ为反应组分干扰系数。此处的计算默认为相近坐标烟气组分的体积不发生变化。如果考虑到转化影响，可以修改为其中/>为参与反应物的反应系数，本烟气组分的二次污染浓度转化率不需要安装检测单元，可以通过计算获得，可以起到对烟气组分进行预测。α具体数值可以根据烟气组分种类、温度、湿度-系数曲线获得，当然也可以根据经验获得。Ci-1 1为编号为i-1烟气组分的二次污染浓度转化率。本实施例以烟气中的CO为例，CO在湿度维度基本上是直线，在温度610℃之前该系数曲线是1的直线，610℃之后是一条随着温度升高的斜线，具体在此不做赘述。所述的光照强度调节系数β可以通过查找一个预先设置光照强度I-调节系数信息表获得。光照强度I-调节系数信息表可以通过对各个烟气组分进行光照强度实验获得。例如，CO受到光照强度影响较小，光照强度调节系数β可以是一个为1的水平线。例如烟气组分中的碳氢化合物(CxHy)和氮氧化物(NOx)，受到光照时，发生光化学反应生成二次污染物后，与一次污染物混合所形成的有害浅蓝色烟雾，光化学烟雾对大气的污染造成很多不良影响，对动植物有影响，甚至对建筑材料也有影响，并且大大降低能见度影响出行。这种光化学烟雾并不是原有的烟气含有成分，却存在严重影响。光照强度调节系数β是随着光照强度增强的一条斜线，具体在此不做赘述。反应组分干扰系数Υ是通过烟气组分反应所需要的参与反应物的干扰系数。可以通过计算获得也可以通过查表获得，计算获得的方式可以包括，当/> 其中，Cj为参与反应物的组分浓度，j为参与反应物的组分编号，/>为参与反应物的反应系数，χ为调节系数，本次以CO为例，当达到反应条件后，CO的与O2反应，此时的Cj为O2的组分浓度，/>为0.5，χ可以根据经验获得，此处可以为0.86，具体在此不做赘述。当γ＝1，即当O2充足情况下不予考虑浓度。
S4、对目标坐标Pn(xn，yn，zn)计算获得各个烟气组分的一次污染危险值D0 i和二次污染危险值D1 i。其中，n为目标坐标的编号。所述的一次污染危险值其中ε为危险系数，可以查找组分中毒计量信息表获得，以CO为例ε可以为0.8。φ为单位长度扩散损失系数，为该组分烟气扩散一个单位长度(1m)损失浓度比例，具体在此不做赘述。坐标Pi为编号为i烟气组分检测坐标，/>为坐标Pi到Pn的向量，/>为该向量的模，/>为气流向量，/>为气流向量的模。由于在自然环境中，二次污染的转化率交低，本实施例一次污染组分浓度损失量不做考虑。所述的二次污染危险值/>当然还有其他的方法，在此不做赘述。
S5、对目标坐标Pn危险总值进行评价判断Dn是否大于一个预先设置的危险标准值D标，如果是，则发送报警信号，如果否，则不发送信号。所述的危险标准值D标，可以根据实际需要获得，例如多个烟气组分，危险标准值D标可以为2.5，具体在此不做赘述。通过评价目标坐标的危险总值，危险总值包括各个烟气组分的一次污染危险值和二次污染危险值，考虑到各个烟气组分的影响。然后可以通过三维显示各个目标坐标的危险总值，从而可以进行三维坐标的全面显示。显示的更为全面和直观。
S6、对各个目标坐标绑定评价结果构成多维数据(xn，yn，zn，D0 i，D1 i，Dn)。可以进行三维显示空间坐标和检测结果绑定，构成六维数据显示，通过对各个目标进行各个烟气污染组分进行评价，评价能力强，不仅考虑到一次污染还可以评价二次污染，充分考虑到污染影响。可以对各个目标点进行评价，可以对监控区域各个污染对目标坐标点进行评价，然后根据各个坐标点构建三维显示，从而可以进行全面坐标显示，显示能力强，可以实时显示。可以对烟气中多个组分进行评价，可以获得多个组分的危险值。本烟气分析方法同构构建三维坐标系，并通过风力的向量进行计算，考虑到了高耸烟囱、风力和方向造成的高度影响，评价的更加准确、可靠。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。
Claims (4)
1.一种基于多路采集***的烟气分析方法，其特征在于，所述的基于多路采集***的烟气分析方法包括如下步骤：
S1、构建一个空间坐标系，并将所述多路采集***的监控区域置于空间坐标系中；
S2、获取多路采集***采集的烟气参数值和其坐标值Pm(xm，ym，zm)，m为检测点的编号，所述的烟气参数值包括温度T、湿度H、光照强度I、气流向量及气流流速v；
S3、通过烟气参数值计算获得各个烟气组分的一次污染浓度Ci 0和二次污染浓度转化率Ci 1，其中i烟气组分的编号，所述烟气组分的二次污染浓度转化率Ci 1＝αβγICi，其中，α为反应优化系数，β为光照强度调节系数，Υ为反应组分干扰系数，Ci为编号为i烟气组分的烟气组分浓度；或者所述的烟气组分的二次污染浓度转化率其中，α为反应优化系数，β为光照强度调节系数，Υ为反应组分干扰系数，/>为参与反应物的反应系数，Ci-1 1为编号为i-1烟气组分的二次污染浓度转化率；
S4、对目标坐标Pn(xn，yn，zn)计算获得各个烟气组分的一次污染危险值D0 i和二次污染危险值D1 i；其中，n为目标坐标的编号；所述的一次污染危险值其中ε为危险系数，φ为单位长度扩散损失系数，坐标Pi为编号为i烟气组分检测坐标，/>为坐标Pi到Pn的向量，/>为该向量的模，/>为气流向量，/>为气流向量的模；所述的二次污染危险值坐标Pi为编号为i烟气组分检测坐标，/>为坐标Pi到Pn的向量，/>为该向量的模，/>为气流向量，/>为气流向量的模；
S5、对目标坐标Pn危险总值进行评价判断Dn是否大于一个预先设置的危险标准值D标，如果是，则发送报警信号，如果否，则不发送信号；
S6、对各个目标坐标绑定评价结果构成多维数据(xn，yn，zn，D0 i，D1 i，Dn)。
2.根据权利要求1所述的一种基于多路采集***的烟气分析方法，其特征在于，所述反应优化系数α根据烟气组分种类、温度、湿度-系数曲线获得。
3.根据权利要求1所述的一种基于多路采集***的烟气分析方法，其特征在于，所述的光照强度调节系数β通过查找一个预先设置光照强度I-调节系数信息表获得。
4.根据权利要求1所述的一种基于多路采集***的烟气分析方法，其特征在于，所述反应组分干扰系数Υ计算获得的方式包括当其中，Ci为编号为i烟气组分的烟气组分浓度，Cj为编号为j参与反应物的烟气组分浓度，/>为参与反应物的反应系数，χ为调节系数；当/>γ＝1。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116804666A (zh) | 2023-09-26 |
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Inventor after: Zhang Ritao Inventor after: Li Baolin Inventor after: Wang Yihong Inventor after: Lin Shenzhan Inventor before: Zhang Ritao Inventor before: Li Baolin Inventor before: Wang Yihong Inventor before: Lin Shenzhan |