摘要

电力部门为我国经济建设的高速发展提供着源源不断的动力，其中火力发电占据我国电力结构的80%以上，火电厂发电机组排放的烟气中的有害物质对我国空气质量造成了一定影响。因此，精确地检测排放烟气中有毒有害气体浓度为控制排污标准的制定、环境监测、管理及废气排放收费提供了科学依据。基于此本次设计将完成烟气检测仪通讯模块软硬件设计，实现采集数据的传输。

引言

1.1研究课题背景及意义现代人的生活、工作都与电力系统有着紧密的联系，我国的电力系统组成结构复杂，规模大，发电能源形式丰富多样，有核电、天然气、火力、风力等主要形式。据统计资料显示火力发电量占我国电力输出的左右，而煤炭占火电厂机组燃料的以上。改革幵放以来我国的经济规模突飞猛进，得到了长足的进展，而由火力发电时燃料燃烧带来的大气污染问题也日趋恶化，根据现在的烟气排放控制能力，预计到年，我国大陆地区燃煤机组排放的、及烟气中的灰尘将分别达到万吨、万吨和万吨。照此下去，如果火电厂排放的烟气粉尘等导致大气污染的主要物质不能得到有效评估和控制，将会对我国的空气质量造成严重危害。

提倡燃煤发电的技术改革和优化电力部门的可持续发展战略，是控制污染程度加剧的良策，为此我国大气环保部门制定了许多环保条文和政策。新修订的《火电厂大气污染物排放标准》（#8212;规定：火力发电锅炉须装设符合要求的烟气排放连续监测仪器。火电厂大气污染物的连续监测按中的规定执行，烟气排放连续监测装置经省级以上人民政府环境保护行政主管部门验收合格后，在有效期内其监测数据为有效数据。综上所述准确可靠的检测火电厂烟气排放废气中的有毒气体成分已经成为制定排污控制标准和环境监测、管理及排放收费准则的科学依据，研发能准确测量烟气排放物的便携式烟气检测仪是解决这一问题的重要技术途径。

1.2气体测量方法现状及方案在我国历史时期，乡间农民把秋天的红薯放入地窖以防止食物冻坏。因为地窖中含氧量比较低，而且在地下多有其他有害气体。为了安全起见，村民每次打捞红薯上来之前，都先放一个竹篮子到地窖里面，篮子中放着一盏点燃的蜡烛和一只小动物。经过一段时间后，如果蜡烛没有熄灭而且动物没有生命危险，人就可以安全下去，否则的话要先通风一两个时辰才行。这个家庭经验其实就是古代的一种气体检测的方法。

1.2.1混合气体中含氧量的检测方法测量气体含氧量的现代技术手段主要有三种：顺磁法测量、氧化销热室变送参比测量及电化学传感器测量。下面主要介绍上述三种测量方法的原理及特性。顺磁法：顺磁法测量氧气法就是根据氧气的单位体积磁化率比一般气体高得多，在磁场中具有极高顺磁性的原理来工作的，又可以分为磁机械式、磁压力式和氧热磁对流式。基于顺磁原理测量装置大多数都是利用被测气体不同含氧量在磁化作用下产生的力矩不同而工作的。常规测量量程覆盖，精度为0.1%FS。因为工作时需要固定浓度含氧量的参比气体，因此该类传感器往往体积较大。氧化销热室变送参比测量法：主要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度，同样也适用于非燃烧气体氧浓度测量。在传感器内温度恒定的电化学电池（氧浓度差电池简称错头产生一毫伏电势，这个电势直接反应出烟气中含氧浓度值。工作时需要一个加热室来保持被测气体处于大约左右的恒温状态。该测量方法工作稳定，测量范围广，可以覆盖浓度氧气的测量。被测气体温度小于时传感器需要加热室另外加热，以保持工作时的稳定条件。因此一般基于该检测手段的设备对安装环境和仪表结构有额外的要求。电化学传感器：常见的测量氧气的电化学传感器都是利用被测气体与传感器内部的溶液发生氧化反应，在传感器的两个电极上积累电荷从而产生电动势，传感器两极的电压值与被测气体浓度值成正比。常见的如等传感器性能稳定，测量范围无需加热和外置电源，测量方便，精度为#177;。输出电压值在几十毫伏左右。

1.3烟气分析设备的现行发展趋势检测火电厂烟气排放废气成分的仪器设备根据工作方式又可以分为在线式和便携式。在线式又称为系统，系统构成由图所示。 系统主要由气体检测系统和数据控制系统两大部分组成。气体检测系统一般又可分为三大模块：颗粒物检测、有毒有害气体浓度检测和烟道气体辅助参数检测。数据控制系统主要负责气体检测系统测量数据的综合处理及分析，最终向环保行政监管部门定时汇报火电厂的排放气体参数。在线式烟气分析仪因为工作时间不间断，对仪器的使用寿命和传感器性能都要求较高，所以大多数厂家在使用的在线式烟气分析设备一般都安装了红外测量室和顺磁含氧传感器。便携式烟气分析设备不同于在线式，侧重于快速抽样测量，因此该类设备对传感器的响应速度要求比较高，一般情况下定电位电解式传感器可以满足此要求。因为该类传感器对被测气体的流速均匀度、干燥度、温度等参数有所要求，因此便携式仪器对烟气的预处理设备性能要求较高。

参考文献

[1] 意法半导体.STMF4XX中文参考手册[OL].2013.http://www.st.com