烟道二氧化硫浓智能监测仪设计.doc

烟道二氧化硫浓度 智能监测仪设计 班级： 07表1 学号： 姓名： 指导教师： 2010年12月24日 总体设计 二氧化硫作为主要的大气污染物之一，对环境造成严重的危害。面煤、石油等燃料的燃烧过程是排放二氧化硫的最主要的人工污染源，因此对烟气二氧化硫浓度的检测，有十分重要的意义。 本课题分析了目前有关二氧化硫浓度检测的方法及国内外烟气二氧化硫浓度检测仪的情况，以二氧化硫电化学传感器为基础，研制出一种低成本、高精度的能适应较恶劣环境的烟气二氧化硫浓度检测仪。本课题详细地给出了传感器的检测原理、检测仪的总体结构、硬件设计、软件的实现及通讯接口的设计。 本检测仪在硬件上由气路部分和电路部分组成。根据传感器的特点，采用双传感器气路结构，并且在气路上采用自然降温和利用气水分离器实现快速除水。系统的硬件电路设计包括二氧化硫浓度、温度、湿度检测电路；泵、阀驱动电路；通讯接口电路以及波特率、地址设置电路。以AT89C52单片机为控制器，把二氧化硫传感器的微弱电流信号，经过I／V转换、前置放大器，转换成电压信号，再经过多量程、高精度的A／D转换器，把二氧化硫浓度信号以数据的形式存入单片机中。 在软件设计部分，充分利用了C语言丰富的库函数和强大的数据处理能力。软件主要由控制程序、数据处理和通信程序组成。本文研究了16位的循环冗余校验码CRC—CCITT在数据通信中的应用，给出了基于模2运算的查表法，实验证明：在保证了系统通信可靠性的基础上，大大提高了计算速度。 本课题的重点是：恒电位仪及二氧化硫信号处理电路的设计，通讯接口的设计以及系统软件的实现。 本检测仪适用于烟气脱硫工程的浓度检测和其它较高浓度的二氧化硫检测，其研制的成功有较大的应用价值。 关键词：二氧化硫检测 电化学 恒电位仪 前言 一、二氧化硫成分对大气环境的影响 1、二氧化硫的来源 S02是全球性量大、影响面广的大气污染物，故常常以它作为衡量大气污染程度的主要指标。大气中的S02来源十分广泛，概括来说，主要是天然源和人工源。 S02的天然源主要是指火山和地热活动、生物腐烂过程、土壤风化等过程。在这些天然源中，有的是释放出大量的H2S，进入空气被氧化成S02；有的是微生物作用过程将硫酸盐还原成有机硫化物，通过大气化学作用再将有机硫化物氧化成S02．几乎所有排放硫化物的天然源，都是间接排放S02的天然源。全球s02天然源每年排放S02量约为1．48亿吨。尽管天然源每年排放的S02量十分可观，但是由于它地处旷野、浓度低和自然净化作用，所以不会形成大气s02污染，不会产生酸雨现象，并且人工难以控制。 S02的人工源主要是燃料燃烧和工业生产工程。化石燃料燃烧过程是排放S02的最主要的人工污染源：燃料燃烧系指含硫煤炭和石油的燃烧，大量的煤炭和石油燃烧时，排放出数量可观的S02、NOx及烟尘等；在各种人工排放S02的污染源中，大部分是由煤炭燃烧排放的。排放S02的工业生产过程，主要有热电厂、有色冶金工业、钢铁工业、石油炼制工业和包括硫酸工业在内的化学工业等。人工污染源集中分布在城市及工矿区，浓度高，能形成大气S02污染，是产生酸雨的基本原因，但是人工可以控制。我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，也是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一。我国排放的S02 90％来源于燃煤。我国是当今世界上几乎唯一以煤为初级能源的经济大国，随着工业和经济的发展，能源的需求量不断增加，我国能源生产的年平均增长率高达9％。原煤占能源消耗总量的比例与50～60年代相比，有较大幅度的下降，但至今仍高达70％左右。并且近期内不会有根本性交化。煤炭是一种低品位的化石能源，我国煤炭中灰分、硫分含量较高。大部分煤炭灰分在25％～28％左右；硫分含量变化范围较大，从0．1％～10％不等，1995年全国商品煤的平均含硫量为1．13％。我国煤炭大多都直接燃烧，因此造成烟尘和S02等污染物大量排放到环境中。我国的S02排放量与煤炭消耗量有着密切关系，1983～1991年两者的相关系数达到O．96。随着燃煤量的增加，燃煤排放的S02也不断增长，1995年我国S02排放达到2370万吨，已超过欧洲和美国，居世界第一位。 2、二氧化硫的危害 我国从80年代开始对酸雨污染进行观测和调查研究，在80年代，我国的酸雨主要发生在西南地区，酸雨区面积约为170万平方公里。到了90年代，酸雨污染扩展到华中、华南、华东与华北，东北的部分地区，面积已占全国面积的40％左右。而且我国的酸雨是硫酸型的，主要是由人为排放S02造成的。S02排放造成了严重的酸雨污染和生态损害，因而s02的环境影响受到了极大的关注。S