M-GA-5000六组分烟气分析仪

m-ga-5000六组分烟气分析仪
1 技术原理1.1 紫外吸收光谱电磁辐射（光）与原子和分子之间的相互作用是光谱检测技术的基础，目前已经发展出红外吸收光谱、近红外吸收光谱、紫外吸收光谱、原子发射光谱、原子吸收光谱、质谱、x射线荧光光谱等检测技术。
紫外吸收光谱检测技术的基础是，紫外光与分子相互作用时被分子吸收导致光能的变化，由于不同分子内部电子能级的跃迁能量和几率的不同，使得不同分子具有特征吸收光谱，可见，紫外吸收光谱是分子在紫外波段吸收能力的定量描述。通过吸收光谱可分析分子浓度，其测量原理就是beer-lambert定律：
i(λ) = i0(λ) * exp{l*s(λ)*x}
式中，i0(λ)表示波长为λ的光的入射光强，i(λ)表示紫外光穿过浓度为x和光程为l的待测气体后的光强，s(λ)为气体的吸收截面，ls(λ)*x称为光学密度。
1.2 doas技术doas（差分吸收光谱）是一种利用气体分子的吸收光谱高精度计算气体浓度的技术，由德国heidelberg大学环境物理研究所的ulrichplatt教授首先提出。
doas技术的基本原理是利用待测分子的窄带吸收特性来鉴别分子，并根据窄带吸收强度反演出分子的浓度。将分子的吸收截面看成是两部分的叠加，其一是随波长缓慢变化的部分，构成光谱的宽带结构，其二是随波长快速变化的部分，构成光谱的窄带精细结构，如下式：
s(λ)＝s0(λ)＋sr(λ)
其中s(λ)是分子的吸收截面，s0(λ)是吸收截面随波长缓慢变化的部分，sr(λ)是吸收截面随波长急剧变化的部分。doas方法的原理就是在吸收光谱中剔除光强随波长缓慢变化的部分，而只留下随波长快速变化的部分，然后用快速变化部分去反演气体的浓度，从而可以避免因为光源漂移、粉尘干扰等因素引起的测量值漂移。
1.3 光学技术平台分析仪采用如下光学技术平台来获得紫外吸收光谱，该技术平台由光源、气体室、光纤和光谱仪（含光阑、全息光栅、线阵检测器）等光学组件构成，光源发出的紫外可见光经光学视窗进入气体室，被流经气体室的被测样气所吸收，携带被测样气吸收信息的光经透镜汇聚后耦入光纤，经光纤传输送入光谱仪进行分光、采样，得到气体的吸收光谱。
通过对光谱进行分析，可以分析出气体中相关组分的浓度。
2 分析仪简介2.1 仪器构成ga-5000烟气分析仪由光源、气体室、光谱仪、hmi模块、接口板、氧传感器模块、温度传感器等部件以及扩展模块（co检测、co2检测）。其中：
光源：可产生检测需要的200-400nm紫外光。其关键参数为光源寿命和可用紫外光波长范围，分析仪采用高性能、长寿命紫外氘灯；
气体室：也称流通池，被测气体将恒定的流量流过，吸收紫外光，以便获取吸收光谱；
光谱仪：接收来自气体室的气体吸收后的紫外光，实现分光及光谱采集。分析仪采用进口高性能紫外光纤光谱仪；
氧传感器：采用电化学手段，测量氧气浓度；
温度传感器：采集样气的温度和压力，用于将测量成分浓度转化为标态下的浓度；
hmi模块：实现通过吸收光谱计算成分浓度的化学计量学算法，以及人机交互；
接口板：提供开关量、模拟量输入输出，提供rs232、485等通讯接口；
co传感器：采用电化学手段，测量co；
co2传感器：采用ndir手段，测量co2；
2.2 主要功能
1、利用紫外吸收光谱和化学计量学算法测量气体浓度并实时显示，通过rs232、rs485、4-20ma将浓度实时输出；
2、可实现手动和自动事件触发（如定时时间、外部开关量输入等）的校零、校量程；
3、开关量、模拟量输出/输入可灵活配置，实现与外部控制系统等的良好配合；
4、紫外测量组分均支持大小两个量程，双量程间可自动、手动或外部触发切换，量程比达到10:1；
5、在气体室透镜受到样气污染导致能量衰减时，支持自动光谱能量调节；
6、支持通过gprs远程配置、远程诊断分析仪；
2.3 技术规格so2量程
最小量程为50ppm，最大量程为100%，支持双量程，量程比达到1:10
no量程
最小量程为50ppm，最大量程为100%，支持双量程，量程比达到1:10
co量程
1％，电化学原理，最小量程500ppm，最大量程10%
co2量程
1％，ndir原理，最小量程500ppm，最大量程100%
o2量程
量程25％，电化学原理
线性度
±2% f.s.
示值误差
< 5%
重复性
< ±0.5% f.s.
零点漂移
< ±2% f.s. / 7天
量程漂移
< ±2% f.s. / 7天
工作温度
-10 ~ 50°c
响应时间（t90）
<10秒
尺寸
19 * 3u * 320mm
4-20ma输入接口
2路，可灵活配置，100欧负载
4-20ma输出接口
4路，输出内容可配置，最大带载能力<800欧
开关量输入接口
4路，可灵活配置
继电器输出接口
8路，输出内容可配置，dc30v2a
通讯接口
1路232，1路485(支持modbus协议和国标协议hj/t212-2005)
电源/功率
220±20% vac / 100w
预热时间
无需
样气输入/输出接口
φ6双卡套接头，也可支持φ8双卡套
样气流量要求
范围为0.5~2l/min，波动<25%
样气压力要求
当前环境压力±0.1bar
样气湿度要求
<95%rh
样气温度要求
0~50°c
3 产品特性* 采用紫外吸收光谱气体分析技术和化学计量学算法
是目前so2、nox等气体最先进的在线分析手段，与ndir相比，具有测量精度完全不受水分和粉尘影响（气相水在紫外波段没有吸收，而液相水和粉尘对紫外光的吸收无选择性，属于光谱上的缓慢变化）、探测下限低、温漂小等优点。
量程比达到10:1，并支持自动量程切换。
* 气体室强壮
分析仪气体室由不锈钢加工而成，内部无需镜面抛光、镀金，气体室强壮、成本低，受水分、粉尘的影响小，检测器与气体室采用光纤连接，更换方便，维护成本低。
* 无光学运动部件
无切光片、干涉仪等光学运动部件，可靠性高，现场振动不会损伤仪表，对测量无影响。
*采用直接测量no和no2的办法得到nox，无需no2→no转化器
no和no2在紫外波段均有吸收，通过同时测量no和no2并累加得到nox，为客户节省采购no2→no转化器的费用，且提高了系统的可靠性。
* 采用模块化设计
光源、光谱仪、hmi模块、气体室、接口模块等采用模块化设计，可靠性高、可扩展性好、维护方便，可方便地加入co（电化学）、co2（红外）测量模块。
*与ndir和ftir技术的比较
ndir技术
ftir技术
本技术
成本低
成本昂贵
成本低
测量组分少，一般单气室只能测1种气体
测量组分可达10多种，这是其最大优势
单气室可测量3－5种组分
气室娇贵，成本高，更换复杂
气室娇贵，成本高，更换复杂
气室强壮，成本低廉，清洗和更换非常简单
有切光运动部件，可靠性差
干涉仪为光学运动部件
全光谱采用电子扫描，无光学运动部件
单波长或双波长测量技术，容易受干扰气体影响
全红外光谱测量技术，不受交叉干扰影响
全紫外光谱测量技术，不受交叉干扰影响
响应较快，但仪器有一个较长的预热时间
受扫描时间限制，响应时间慢，也需要预热
响应快，也无预热时间
测量精度低，漂移大
测量精度高，漂移小
测量精度高，漂移小
对被测气体要求高，无粉尘，低露点
对被测气体要求高，无粉尘，低露点
少量粉尘不影响测量、水份不影响测量
采用连续光源，寿命只有数千小时
采用连续光源，寿命只有数千小时
采用长寿命光源，寿命可达5年
4 产品应用该分析仪目前在以下场合有应用：
- 热电厂烟气排放连续监测（分析so2、no、no2、o2）
- 垃圾焚烧烟气排放连续监测（分析so2、no、no2、o2）
- 脱硝工艺烟气排放连续监测（分析no、no2、nh3）
- 氯碱厂pvc工艺微量cl2分析（分析cl2、hcl）
- 硫磺回收工艺气体分析（分析so2、bs）
- 大气在线监测（分析so2、no、o3）等

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北京圣达骏业科技有限公司
董晓玲
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