一种高温烟气红外光谱测量系统在线校准装置和方法

摘要

本发明公开了一种高温烟气红外光谱测量系统在线校准装置及方法，包括有均匀加热系统，真空配气系统和软件控制系统；均匀加热系统用于均匀加热所配制标准混合气体的温度，使得配置的标准混合气体温度与高温烟气红外光谱测量系统所测量的待测样气温度一致；软件控制系统用于控制真空配气系统配气过程的起始与终止、用于控制标气及背景气高纯氮气的进气比例、用于监测记录样品池内的压力以及标准混合气体的压力和温度并反馈到软件控制系统、用于控制高温烟气红外光谱测量系统采集光谱的起始与终止。本发明的校准装置无需人工操作，可以实现高温烟气红外光谱测量系统的在线校准；本发明中的校准装置与校准方法可以将标准混合气体模拟到测量系统实测样气温度。

说明书

技术领域

    本发明涉及过程控制与分析、气体配制与校准及物理电子技术领域，具体涉及一种高温烟气红外光谱测量系统在线校准装置和方法。

背景技术

目前各类燃烧器、垃圾焚烧、工业及商用锅炉的烟气排放造成了严重的空气污染。随着人们对烟气排放污染的关注，对高温烟气测量系统的检测精度和准确度提出了更高的要求。高温烟气红外光谱测量系统在线校准装置有助于提高高温烟气测量系统的测量精度和准确度。

目前，针对高温烟气测量系统的校准缺乏模拟高温烟气实际温度的标准气体在线校准装置，大多数仪器校准都是通过现成的标准气体或简易配气装置配制需求浓度的混合标准气体进行人工校准，这些校准装置与校准方法一方面无法实现在线校准，限制了对高温烟气测量系统的校准频率，也无法排除由于操作者实际操作的差异对校准所带来的不必要误差；另一方面这些校准装置无法将校准气体模拟到实际烟气温度，不能避免待测样气温度与混合标准气体温度之间差异所带来的校准偏差。

发明内容

为了弥补已有技术的不足，本发明提供一种高温烟气红外光谱测量系统在线校准装置和方法。

本发明采用的技术方案是：

一种高温烟气红外光谱测量系统在线校准装置，其特征在于，包括有三通阀电磁气路开关、真空配气系统和软件控制系统；所述的三通阀电磁气路开关的a、b、c接气口分别与待测样气采样口、真空配气系统的导气管和高温烟气红外光谱测量系统的样品池相连接；三通阀电磁气路开关前端的导气管内安装一个孔状气体阻隔网、压力传感探头一和温度传感探头，压力传感探头和温度传感探头置于导气管内侧，样品池内安装有一个压力传感探头二，压力传感探头一、压力传感探头二和温度传感探头都通过数据线与电脑相连接，电脑中内置软件控制系统；三通电磁阀前端的导气管和真空配气系统的气室之间连接有包有伴热管线的导气管路，气室周围包裹有加热带，气室的其中3个气孔分别经过导气管连接一个质量流量计，再分别连接到标气一、标气二和高纯氮气，气室的另一个气孔通过导气管与真空抽气泵相连接，真空抽气泵通过数据线连接到电脑。

所述的一种高温烟气红外光谱测量系统在线校准装置，其特征在于，所述加热带、伴热管线用于均匀加热由标气一、标气二和高纯氮气所配制标准混合气体的温度，使得配置的标准混合气体温度与高温烟气红外光谱测量系统所测量的待测样气温度一致。

所述的一种高温烟气红外光谱测量系统在线校准装置，其特征在于，所述软件控制系统用于控制真空配气系统配气过程的起始与终止、用于控制标气一、标气二及高纯氮气的进气比例、用于监测记录样品池内的压力以及标准混合气体的压力和温度并反馈到软件控制系统、用于控制高温烟气红外光谱测量系统采集光谱的起始与终止。

一种高温烟气红外光谱测量系统在线校准方法，其特征在于包括如下步骤：

A、软件控制系统控制三通阀电磁气路开关关闭a接气口，打开b、c接气口；

B、软件控制系统控制真空抽气泵开始抽气，至高温烟气红外光谱测量系统的样品池内的压力传感探头测得的压力<10pa后关闭真空抽气泵，关闭三通阀电磁气路开关的b、c接气口；

C、根据软件控制系统预设的标准混合气体组分浓度，软件控制系统控制3个质量流量计将标气一、标气二和作为背景气的高纯氮气按照不同流量充入真空配气系统的气室内，待三通阀电磁气路开关前端的压力传感探头测得的压力为0.2Mpa时，软件控制系统控制3个质量流量计流量同时变为0，停止充气；

D、软件控制系统控制气室外包裹的加热带和气室与三通阀电磁气路开关之间的伴热管线同时加热，待温度传感探头测得的温度与高温烟气红外光谱测量系统测得的样气温度一致时，加热带和伴热管线保持恒温加热，此时软件控制系统打开三通阀气路开关的b、c接气口，气室内标准混合气体充入高温烟气红外光谱测量系统的样品池内，待样品池内压力传感探头测得的压力为0.1Mpa时，软件控制系统关闭三通阀电磁气路开关的b、c接气口，停止充气；

E、充气完成后，软件控制系统启动高温烟气红外光谱测量系统的光谱采集软件，开始采集光谱；

F、光谱采集结束后，重复上述过程，充入另一预设浓度值的标准混合气体，待所有校准浓度的标准光谱采集完成后，停止校准过程，软件控制系统关闭三通阀电磁气路开关的b接气口，打开a、c接气口，样品池内充入待测样气开始测量高温烟气光谱。

本发明的优点是：

本发明的校准装置具有在线校准能力，无需人工操作，可以实现高温烟气红外光谱测量系统的在线校准；本发明中的校准装置与校准方法可以将标准混合气体模拟到测量系统实测样气温度。

附图说明

图1为本发明结构原理图。 

具体实施方式

如图1，一种高温烟气红外光谱测量系统在线校准装置，包括有三通阀电磁气路开关1、真空配气系统和软件控制系统；三通阀电磁气路开关1的a、b、c接气口分别与待测样气采样口、真空配气系统的导气管和高温烟气红外光谱测量系统的样品池2相连接；三通阀电磁气路开关1前端的导气管内安装一个孔状气体阻隔网5，压力传感探头3和温度传感探头4置于导气管内侧，样品池2内安装有一个压力传感探头6，压力传感探头3、压力传感探头6和温度传感探头4都通过数据线7与电脑14相连接，电脑14中内置软件控制系统；三通电磁阀1前端的导气管和真空配气系统的气室9之间连接有包有伴热管线的导气管路8，气室9周围包裹有加热带10，气室9的其中3个气孔经过导气管13连接到质量流量计12，再分别连接到标气一，标气二和高纯氮气，气室9的另一个气孔通过导气管13与真空抽气泵11相连接，真空抽气泵11通过数据线7连接到电脑14。

开始校准时，软件控制系统首先控制三通阀电磁气路开关1关闭a接气口，打开b、c接气口；此时，软件控制系统控制真空抽气泵11开始抽气，至高温烟气红外光谱测量系统的样品池2内的压力传感探头6测得的压力<10pa后关闭真空抽气泵11，关闭三通阀电磁气路开关1的b、c接气口，此时压力传感器探头6测量的为样品池2内的真实压力；然后，根据软件系统预设的标准混合气体组分浓度，软件控制系统控制3个质量流量计12将标气一、标气二和作为背景气的高纯氮气按照不同流量充入真空配气系统的气室9内，待三通阀电磁气路开关1前端的压力传感探头3测得的压力为0.2Mpa时，软件控制系统控制3个质量流量计12流量同时变为0，停止充气；接下来，软件控制系统控制气室9外包裹的加热带10和气室9与三通阀电磁气路开关1之间的伴热管线8同时加热，待温度传感探头测得的温度与高温烟气红外光谱测量系统测得的样气温度一致时，加热板10和伴热管线8保持恒温加热，此时软件控制系统打开三通阀气路开关1的b、c接气口，气室9内标准混合气体充入高温烟气红外光谱测量系统的样品池2内，进入样品池2内的标准混合气体经过孔状气体阻隔网5的阻扰后，标准混合气体混合更加均匀，温度更加均衡，待样品池2内压力传感探头6测得的压力为0.1Mpa时，软件控制系统关闭三通阀电磁气路开关1的b、c接气口，停止充气；充气完成后，软件控制系统启动高温烟气红外光谱测量系统的光谱采集软件，开始采集光谱；光谱采集结束后，重复上述过程，充入另一预设浓度值的标准混合气体，待所有校准浓度的标准光谱采集完成后，停止校准过程，软件控制系统关闭三通阀电磁气路开关1的b接气口，打开a、c接气口，样品池2内充入待测样气开始测量高温烟气光谱。