颗粒物CEMS

实际上，精确的测量光强I0及I代价是较高的，一般只是测量I0及I 的齐次线形变换值I及I（如采用分光的方式测量）
I
' 0
K
' 0
I
0
，
I' K'I
代入上式，则
Cw
ALn
I
' 0
/
I
'
B
式中：
A 1 KL
，
B
Ln
K
' 0
/
K
'
KL
常数项B可以通过仪器调零消掉，系数A可以通过参比得到。通过以上基本 原理可以演化出各种对穿法的烟尘监测仪 。
一些对穿法烟尘监测仪输出信号没有进行线形化处理，只 有透光度或吸光度的输出值，没有光密度或其它与烟尘质 量浓度呈线形的输出信号，这种产品可用于除尘器或其它 过程的非质量浓度监测、控制或报警，如果用于烟尘排放 监测，即使经过参比校准也不能准确输出质量浓度信号， 一般不容易满足环保监测的要求，在仪器选型时要引起注 意。
发展历史
第一代及第二代对穿法烟尘监测仪的共 同特点是采用单光程的光路结构：这种结 构无论采用何种改良及改进措施，无法在 现场进行校准，除非当测点停机时。
发展历史
另一个特点就是现场安装调试非常困难：由于对穿法在现场需要一 个准确的准直对中，特别是采用一般的热致光光源，由于准直性能较 差，定购仪器时对光程本身就提出了要求，加上究竟多少入射光进入 主传感器，传感器的安装角度等，使得在现场与实验室（或生产工厂） 条件下仪器的标称参数有很大的不同，如分辨率、精度、测量范围等。 如：如果现场条件下因为准直或角度问题只有50%的入射光进入主传 感器，则分辨率或精度至少劣化一倍以上。这些特点要求在恶劣的现 场条件下实现实验室条件下的调试。所以仪器的使用在很大程度上不 取决于仪器本身而取决于精细的安装调试。所以，可以说这类仪器 50%以上的问题都是安装调试造成的。
2 . 烟尘颗粒物的特性
2.3 烟尘监测的特点
③现场条件恶劣，对仪器安装工艺提出更高的要求
烟尘仪使用的现场条件非常恶劣的。仪器本身 的元器件的选择-20℃-70℃宽温范围的。否则就 无法满足现场恶劣环境的长期稳定的工作。同时 烟尘仪还必须考虑防潮防尘的功能。
2 . 烟尘颗粒物的特性
2.3 烟尘监测的特点
2 . 烟尘颗粒物的特性
2.2 颗粒物的光学概念
不相关散射：当颗粒之间的距离足够大，一个颗粒的散射不因其他颗粒 的存在而受影响。当颗粒之间的距离大于颗粒直径的三倍以上时，可以 认为颗粒群的散射为不相关散射。烟尘排放一般为不相关散射；
单散射及复散射：颗粒散射的光全部来自于入射光称为单散射，其它情 况为复散射。颗粒群发生不相关单散射时，颗粒群的整体行为可用单个 颗粒的散射行为代替。烟尘排放连续监测的条件下，一般认为当不透光 度大约大于0.4后复散射的影响就不能忽略了,这时仪器在单散射原理上建 立的线形关系就存在不可忽略的高次非线形成份,需要进行非线形修正；
对穿法烟尘监测仪使用特点
由于双光程对穿法烟尘监测仪采用双侧安装仪器，测量点 对面需安装反射镜。反射镜一般采用角反射镜（不能采用 镜面反射镜），只要入射光束对准了反射镜，光束就经 180度原路返回发射端。如果反射不采用角反射镜，仪器 的对中将成为一个难题，加之在使用过程中的温度或其它 因素造成的机械变形，仪器无法长期保持准确对中，造成 仪器无法正常工作，因此使用非角反射镜的情况的对穿法 烟尘仪也无法保证仪器长期的正常可靠的工作。
2 . 烟尘颗粒物的特性
2.2 颗粒物的光学概念
透光度：一束光通过介质层耗散后，光束的强度与入射光 强度之比；
不透光度：一束光通过介质层耗散后，被耗散的光强与入 射光强度之比；
光密度：透光度与不透光度与介质颗粒浓度呈指数关系， 对透光度取倒数后再取以10为底的对数形成的新的评价量 称为光密度。因光密度与介质颗粒的浓度呈线形关系。对
④其他影响 除了仪器本身的功能及质量问题外，现场选
点、仪器选型、调试、参比都会对仪器的长期可 靠工作造成强力的影响，这正是烟尘监测仪在现 场使用容易忽视又很难保证的条件，也正是使用 好烟尘仪必须要作好的工作。
3. 对穿法烟尘监测仪
基本概念及原理
设单位体积内有N个随机分布的尺寸相同的烟 尘颗粒，光束的截面积（从几何光学的角度）为 S，厚度为dX的介质层所包含的烟尘颗粒数为 NSdX，光强为I的光束经过这一介质层后光强降 低-SdI，设颗粒的消光截面为Ce、迎光面积为σ、 消光系数Ke，则：
对穿法烟尘监测仪的校准
校准的过程可以是自动或手动的。自动过程仪 器根据设定的时间自动地进行纠偏过程。有的自 动校准的烟尘仪一般还有一个功能，即监视挡尘 镜片的污染程度，当污染造成透过率偏差达到一 定门限后自动报警，提示人工擦拭挡尘镜片。
手动校准过程必须采用手工的方式完成校准过 程。一些仪器具有半自动校准的功能，首先通过 仪器自动地进行零点及跨度检测，对结果的纠偏 过程通过后台软件实现。
N
0
2 4
2
K
e
f
d
由上式可见，对不相关单散射，当颗粒粒径
分布及折射率不变情况下浊度只与单位体积
内颗粒物的个数呈正比关系，也就是说浊度
与颗粒物的浓度呈正比关系 。
基本概念及原理
设比例系数为
K，颗粒物质量浓度为
C
，则：
w
Cw LnI0 / I /KL
可见，当结构参数K、L确定后，测得光强I0及I，即可得到烟尘的质量 浓度。
无论是自动还是手动校准，必须定期检查标准 源的有效性，是否被污染、是否变形等。
对穿法烟尘监测仪的校准
测量 零点 校正
比较光测试 量程 校正
线性测试
外部零点标定
对穿法烟尘监测仪使用特点
单光程的对穿法烟尘仪在实验室能够达到其说明书的指标， 在现场复杂多变的现场条件下一般无法进行准确的调试， 特别是现场校准问题始终无法很好解决。因此单光程的对 穿法烟尘监测仪在现场的使用会受到很大的限制。
第四章 颗粒物CEMS
1. 方法分类
对穿法(不透明度法、浊度法) 单光程测尘仪：光源发射端与接受端烟道或烟囱两侧。 双光程测尘仪：光源发射端与接受端在烟道或烟囱同一侧，由发射/接收装置和 反射装置两部分组成。
光散射法 根据接收器与光源所呈角度的大小可分为前散射、边散射及后散射。 前散射测尘仪，接收器与光源呈±60º； 边散射测尘仪，接收器与光源呈±(60º～120º)； 后散射测尘仪，接收器与光源呈±(120º～180º)。
2 . 烟尘颗粒物的特性
2.3 烟尘监测的特点
②测量范围与现场条件相关 烟尘排放监测仪在出厂时难以给出精确的测量
范围，测量范围与有些烟尘颗粒的物性相关（包 括密度、颗粒粒径分布、光学特性、电学特性、 流速等。此外，除现场条件外，烟尘监测仪本身 的结构不同也会导致测量结果的差异。因此如果 要准确测量烟尘浓度则必须进行参比试验，用标 准方法校准仪器安装在现场的偏差。
跨度点的选择原则上尽量接近实测的透过率， 但在烟气排放的条件下，只要测量范围的选择是 适当的，跨度点的选择对测量结果影响不大。
对穿法烟尘监测仪的校准
实际校准过程是分为两步，首先让仪器工作在 一个标准源下，如插入反光板，仪器的烟尘浓度 输出应为零；插入反光板及跨度板，仪器的输出 应为仪器第一次校准检测时的输出值。如果上述 两个过程仪器的输出与设定值偏差超出仪器给定 的准确度水平，则要进行第二步，通过仪器的调 整机构将偏差归零。标准源（反光板和滤光片） 插入的位置一般有两种情况，一种情况在仪器挡 尘镜片和传感器之间、另一种情况是挡尘镜片在 标准源和传感器之间。后者的校准过程可以消除 掉镜片污染造成的影响，而前者只有通过定期的 检查擦拭挡尘镜片达到准确校准的目的
FW320测尘仪
发展历史
第一代、第二代对穿法产品
光源发出的光由一个分光镜分成两部分，一部分（参考光）进入 参考传感器用于检测入射光的强度；另一部分通过光阑（及准直机构） 穿过测量区进入主传感器。主传感器及参考传感器各有独立预处理电 路，经预 处理的信号 增强了抗干扰能力，送入 光源侧或主传感器侧进行 进一步处理。 第一代对穿法烟尘仪的一 个主要特征是单光程的光路 结构。
于对穿法而言使用光密度评价和描述测量过程更加方便。
2 . 烟尘颗粒物的特性
2.3 烟尘监测的特点
①测量动态范围大 一方面从燃烧的角度取决于燃料品种、燃烧方式，另
一方面从处理治理的角度取决于除尘的形式和效率。
一般而言，对于大型排放源如燃煤热电厂，其直接排 放烟气的烟尘质量浓度可以达到20g/m3，效率较高的除 尘器（布袋除尘器、运行状态较好的三电场的静电除尘器） 烟尘排放浓度可达到20-50mg/m3以下，因此烟尘监测仪 浓度测量的动态范围可达到三个数量级。
发展历史
上图是一款结构功能比较完善的对穿法烟尘监测仪 的光路结构图。其主要特点是：调制、校准、光源的参 比采用特种LCD材料实现（通过改变电压改变LCD材料 的通光特性），整个系统无运动部件，系统采用单传感 器单电路处理，性能指标从结构上得到可靠的保证。
发展历史
一个典型的对穿法光路实例
发展历史
2 . 烟尘颗粒物的特性
2.2 颗粒物的光学概念
颗粒物的光散射：光通过不均匀的介质颗粒时，介质颗粒中的偶极 子所激发的次波和入射光相互叠加，介质颗粒把入射光向四面八方 散射的现象称为颗粒物的光散射；
散射截面：一个颗粒在单位时间内散射的全部光能与入射光强之比； 散射系数：散射截面与颗粒的迎光面积之比； 吸收截面：一个颗粒在单位时间内吸收的全部光能与入射光强之比； 吸收系数：吸收截面与颗粒的迎光面积之比； 消光截面：一个颗粒在单位时间内移去的全部光能与入射光强之比； 消光系数：消光截面与颗粒的迎光面积之比； （颗粒群的）浊度：单位体积内（颗粒群）的总消光截面；