紫外（DOAS）烟气在线监测系统

一、产品简介：

SUV-100紫外烟气分析仪是北京天和力特科技有限公司针对国内外环保、工业控制现场在线气体分析自主研发的气体分析仪产品。该分析仪基于紫外吸收光谱技术和化学计量学算法，能够测量SO2、NO、NO2、O2、NH3、Cl2、O3、H2S等气体的浓度，具有测量精度高、可靠性高、响应时间快、适用范围广等特点，各项指标达到或超过国内外同类产品，可广泛应用于环保在线监测、工业控制、安全 监测等场合。

因为紫外线不易受到水分子的吸收，所以可以直接对经过过滤除尘的潮湿烟气进行分析，基于多通道光谱分析技术(OMA)和差分吸收光谱算法（DOAS）等，能够同时测量多种气体组分如SO2、NOX等，广泛应用于烟气排放连续监测系统、工业过程气体分析系统中。

DOAS核心思想将气体的吸收光谱分解为快变和缓变两部分。快变部分与气体分子结构和组成的元素有关，是分子吸收光谱的特征部分；缓变部分与烟尘、水汽、背景气，及测量系统的变化等因素有关，是干扰部分。DOAS采用快变部分计算被测气体的浓度，测量结果不受干扰，准确性高。SUV-100紫外光谱气体分析仪同时采用*的DOAS算法和PLS算法相结合的处理方式，消除了烟尘、水汽、背景气体的干扰，同时也消除了测量系统波动对测量结果的影响，保证了测量的准确性和稳定性。

二、技术规格指标

三、技术原理  

i.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， 目前已经发展出中红外吸收光谱、近红外吸收光谱、紫外/可见吸收光谱、紫外荧光光谱、原子发射光谱、原子吸收光谱、原子荧光光谱、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。通常用吸收截面来描述单位分子的紫外吸收光谱：

典型气体吸收截面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，L*s(λ) *X称为光学密度。 

ii.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Ulrich Platt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：

?(λ)＝?0 (λ)＋?r(λ)

其中?(λ)是分子的吸收截面，?0(λ)是吸收截面随波长缓慢变化的部分，?r (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温漂或衰减、粉尘干扰、其他气体干扰等因素引起的测量值波动和漂移。 

iii.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，如图：

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。 

四、简介： 

仪器构成SUV-100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（或氧化锆模块）、温度传感器等部件以及扩展模块（CO检测、CO2检测）组成：

其中：

光源：可产生检测需要的190-500nm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、长寿命紫外脉冲氙灯；

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。其关键参数为光程和耐腐蚀能力；

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。关键参数为灵敏度（特别是紫外波段）、分辨率和温漂；

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。 

五、分析仪特点

1、可靠性高  

光源采用脉冲氙灯，寿命达109次按照3次/秒计算，使用寿命达10年；脉冲氙灯属冷光源，与红外光源相比，具有寿命长，稳定性好，无预热时间的优点。

2、测量精度高、稳定性好

采用DOAS（差分光学吸收光谱）算法，是目前SO2、NOx等气体*的在线分析手段，探测下限达到1ppm，与NDIR相比，具有测量精度*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。

3、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

4、多种组分同时测量

通过对连续光谱的分析，可同时测量多种气体化学组分的浓度，具备高集成度和性价比

5、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。

6、高度智能化、数字化

内置多块高性能处理器，处理器间采用高速数据总线通讯技术，各模块具备强大的数字化配置和监测功能；触摸屏式人机界面，操作简单、使用方便。

7、丰富的买方接口

提供丰富接口，可方便集成到各类控制和监测系统。可通过RS485和RS232等通信方式组建无线或有线网络，为仪器的日常操作、维护和管理提供便利。 

六、分析仪功能

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、每个气体（除O2外）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；

七、应用范围：

◢ 电厂烟气排放连续监测CEMS（分析SO2、NO、NO2、O2）；

◢ 脱硫工艺监测（分析SO2、O2）；

◢ 脱硝工艺监测（分析NO、NO2、NH3、O2）；

◢ 垃圾焚烧烟气排放连续监测（分析SO2、NO、NO2、O2）；

◢ 氯碱厂PVC工艺生产工艺微量Cl2分析（分析Cl2）；

◢ 硫磺回收工艺气体分析（分析SO2、H2S）；

◢ 天然气净化工艺气体分析（分析微量H2S）；

◢ 煤化工CH3I分析（分析CH3I）；

◢ 大气在线监测（分析SO2、NO2、O3）等。

八、结构图：

分析仪正视图：

分析仪后视图：

分析仪右视图：

九、安装图：

十、气体连接：

机箱背后标示“GAS IN”为进气口，规格为Φ6卡套接头，“GAS OUT”为出气口，规格为Φ6卡套接头。分析仪与采样系统之间请用Φ6聚四氟乙烯、不锈钢、聚乙烯等耐腐蚀管子连接。