可以对气体中酒精含量进行检测的设备有五种基本类型，分别是：1，燃料电池型（电化学）2，半导体型3，红外线型4，气体色谱分析型5，比色型由于价格和使用是否方便等因素所决定，目前普遍使用的只有燃料电池型（电化学型）和半导体型二种。这二种能够制造成便携型呼气酒精测试器，适合于现场使用。半导体型采用氧化锡半导体作为传感器，这类半导体器件具有气敏特性，当接触的气体中其敏感的气体浓度增加，它对外呈现的电阻值就降低，半导体型呼气酒精测试仪就是利用这个原理做成的。这种半导体在不同工作温度时，对不同的气体敏感程度是不同的，因此半导体型呼气酒精测试仪中都采用加热元件，把传感器加热到一定的温度，在该温度下，该传感器对酒精具有最高的敏感度。燃料电池型呼气酒精测试仪采用燃料电池酒精传感器作为气敏元件，它属于电化学类型，因此又称为电化学型。燃料电池是当前全世界都在广泛研究的环保型能源，它可以直接把可燃气体转变成电能，而不产生污染。作为酒精传感器只是燃料电池的一个分支。燃料电池酒精传感器采用贵金属白金作为电极，在燃烧室内充满了特种催化剂，它能使进入燃烧室内的酒精充分燃烧转变为电能，也就是在二个电极上产生电压，电能消耗在外接负载上。此电压与进入燃烧室内气体的酒精浓度成正比，这就是燃料电池型呼气酒精测试仪的基本工作原理
（1）由图甲可知，气敏电阻随酒精气体浓度的增大而减小；（2）由图乙可知，电流从电源正极开始依次经过R2、R1、电流表回到电源负极，即R1、R2串联；（3）酒精气体浓度越大，气敏电阻的阻值越小，电路中的总电阻越小，由I=UR可知，电路中的电流越大，即电流表的示数越大；（4）由图象可知，当酒精气体的浓度为0时，酒精气体传感器R1的阻值为60Ω，∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，∴根据欧姆定律可得，电路中的电流：I=UR1+R2=8V60Ω+20Ω=；（5）当电流表的示数为时，由公式I=UR得：R总=UI′=Ω，此时气敏电阻的阻值：R1′=R总-R2=40Ω-20Ω=20Ω，由图象可知，被检测者的酒精气体浓度为，＜＜，所以被检测者属于酒驾．答：（1）变小；（2）串联；（3）越大；（4）；（5）该驾驶员为酒驾．
嗯！原理很简单，就是通过检测红外线的探透率而转换成酒精浓度的。一对红外传感器（发射+接收）通过接收到的红外线（光电反应）形成的电流信号的大小来判断酒精浓度（相当于红外线传播的介质）。不过要求的器件灵敏度和线性度非常高。
在食品工业、酿酒行业、石化和工矿企业、环境检测、公安交通管理、社会公用事业等一些国民经济生产和人们工作生活的领域和场合中，常常需要检测特定环境中酒精气体的浓度，以确保工厂企业环境安全和人民生命财产安全[1-4]。如监控酒精生产车间和石化厂的酒精浓度，可以避免工厂起火和爆炸事故的发生；监测工矿企业场地的酒精浓度，能避免工作人员出现酒精中毒等恶性事故；检测司机体内酒精含量，可以防止驾驶人员酒后驾车，减少恶性交通事故的发生。因此，研制酒精气体浓度检测仪具有十分广阔的现实和潜在的市场需求，并具有十分重要的意义。传统的酒精气体检测仪因传感器性能、电路设计、数据处理算法等原因，存在着气体选择性不高、抗干扰性能差、智能化程度低、仪器操作复杂、无法实时保存和调看数据等突出问题[3-4]。鉴于此，笔者设计和研制了一种无线智能酒精浓度探测仪，弥补了传统酒精检测仪器的缺点和不足。
1 系统总体方案
该酒精浓度探测仪由发送端和接收端两部分组成，其原理框图分别如图1和图2所示。发送端主要包括酒精浓度传感器与A/D转换电路、STC90C52RC单片机、浓度阈值设置与声音报警电路、语音播报电路、LCD显示电路和无线收发电路六部分；接收端由无线收发电路、STC90C52RC单片机、数据接口通信电路和上位计算机组成。
2 系统硬件电路设计
传感器电路与A/D转换电路
TGS2620为日本费加罗(FIGARO)公司生产的一款可以探测气体中酒精浓度的半导体气体传感器，具有灵敏度高、功耗低、寿命长、成本低等特点[5-6]。其电路连接如图3所示，其中，RH为加热器电阻，室温下时为83±8 Ω；RS为传感器电阻，其阻值和还原性气体浓度之间的数学关系为：
通过检测VRL就可以确定出待测气体浓度C。
电路中运放OP07接成电压跟随器形式，对传感器和后级电路进行隔离，减小电源波动和外界因素对采样数据的影响。ICL7660是MAXIM公司生产的小功率极性反转电源转换器，作用是将+5 V电源变换成-5 V电源为OP07供电。其中，CC2采用漏电小、介质损耗低的10 μF钽电容，以提高电源转换效率。TLC1549是TI公司生产的10位分辨率逐次逼近型ADC芯片，具有自动采样和保持、可按比例量程校准转换范围、抗噪声干扰功能，在满刻度时总误差最大仅为±1 LSB。
LCD显示、阈值设置与声音报警电路
16×2个字符液晶显示模块DM-162显示报警阈值和酒精浓度值。为了减少单片机I/O口的使用数量和简化电路结构，采用间接控制(4位数据总线)方式，接口电路如图4上部分所示。初始化时，需写入28H指令码将8位总线转为4位数据接口方式。管脚BLA、BLK和VL分别是液晶背光源正极、负极和显示对比度调整端，RS、E分别是寄存器选择端、读/写信号线和使能端。
酒精浓度阈值设置和声音报警电路如图4下部分所示。当设置键S1按下时，进入阈值设置(初始阈值为500 ppm)界面，再按下键S2或S3，对阈值作增加或减小操作，步长为20 ppm。阈值设置好后写入STC90C52RC单片机片内5 KB EEPROM的第一扇区2000H和2001H地址中，使系统重启不必重新设置。若酒精浓度值大于阈值，将口线置为低电平，三极管8550驱动蜂鸣器发声音报警。
语音播报电路
采用华邦(Winbond)公司的ISD2560语音录放集成芯片作酒精浓度值播放，电路如图5所示。话筒采用差分形式接入到片内前置放大器的MIC端和MIC REF端，以抵消噪声和提高输入共模抑制比。扬声器接成双端输出形式，输出功率为单端用法时功率的4倍。单片机的P2口、和口线分别与地址线A0~A9相连，用来设定ISD2560片内480 KB EEPROM(地址为0H~257H)中存储语音段的起始地址，录音和放音功能均从该起始地址开始，录音过程中信息段地址自动增加。本系统在ISD2560中需录入语音信息有：“当前酒精浓度值为”、“零”、“一”、“二”、“三”、“四”、“五”、“六”、“七”、“八”、“九”、“十”、“百”、“千”、“点”、“ppm(浓度单位)”。由于ISD2560的语音录放时间为60 s，按每秒3个汉字计算，则可录放180个汉字，因此满足播报要求。此外，通过、和口线可以配置ISD2560的操作模式[7-8](地址为300H~3FFH)。口线分别用来控制语音芯片的片选、芯片的开关、录音/放音模式选择。口用来判断芯片的存储空间是否已经填满或者信息存储是否溢出。由于录音时在每个信息段结尾处自动插入标志，当放音遇到该标志时产生宽约为 ms的负脉冲。用口检测到此脉冲的上升沿后才播放另一段录音，避免语音播放不连续。
无线收发电路
系统采用NORDIC公司生产的工作于 5 GHz的ISM频段的单片无线收发器芯片nRF24L01完成无线数据的收发工作，nRF24L01的最高传输速率为2 Mb/s，电路如图6所示。稳压芯片 V将5 V输入电压转换成 V给nRF24L01供电。nRF24L01与单片机接口为四线SPI方式，CSN、SCK、MOSI、MISO管脚分别是SPI的片选使能线、时钟线、数据输入线、数据输出线。IRQ为中断信号线(低电平有效)，接至单片机的外部中断管脚，单片机主要是通过该接口线与nRF24L01进行通信并判断数据接收和数据发送是否完成。CE为芯片的RX/TX模式选择线。IREF为参考电流输入端，通过22 kΩ电阻接地。管脚ANT1和ANT2给天线提供平衡的RF输出，通过后接的简单射频网络匹配电路获得单端50 Ω的阻抗输出。网络匹配电路在发送模式时阻止谐波，在接收模式时克制本地振荡漏出。VDD_PA管脚输出 V电压，给片内功率放大器提供电源。
数据接口通信电路
接收端的计算机与单片机间的通信由串行USB接口集成电路CH340T完成，如图7所示。CH340T支持或者通信，具有仿真接口，并且可以升级外围串口设备，支持常用的MODEM联络信号，支持IRDA规范的SIR红外通信，提供RS23RS48RS422接口等功能。CH340T内置有独立的收发缓冲区，支持通信波特率50 b/s～2 Mb/s的单工、半双工、全双工等异步串行通信。图7中，在CH340T芯片的发送脚TXD上反接一个二极管1N4001，防止该引脚将电流倒灌到单片机；在接收引脚RXD上加一个300 Ω的限流电阻来防止单片机对CH340T倒灌电流；从而避免电流倒灌导致不需要供电工作的另一方芯片继续工作。
3 系统软件设计
下位机软件设计
下位机的程序开发和调试是在Keil μVision4集成开发环境下进行的，包括发送端和接收端的软件设计。
发送端软件设计
发送端软件流程如图8所示。单片机上电后进行系统初始化，完成单片机内部系统变量的初始化以及TLC154DM-16ISD2560和nRF24L01等外部设备的初始设置；然后延时大约5 min，预热传感器TGS2620，保证传感器工作正常；程序初始化结束后，系统进入监控状态。若报警阈值设置键按下，进入报警限设置模式；若录音键按下，进入录音模式；然后启动A/D转换获取采样数据，作滤波处理、标度变换和系统误差校正后得到被测酒精浓度值。该值与报警阈值比较，若结果是“大于”或“等于”，启动蜂鸣器发声程序，作声音报警，提示酒精浓度超标；接着该值在DM-162液晶模块上实时显示；最后判断放音键是否按下。若按下则根据酒精浓度值查找ISD2560中对应语音信息的存储地址开始放音；放音结束后，该值由nRF24L01发送程序发送到接收端；待发送完成后，采集、显示和发送新一轮的酒精浓度数据。
发送端软件应用了防脉冲干扰平均滤波法[9]对A/D采样数据作预处理。其原理是：连续采样K次，然后对这K个采样数据进行比较，去除其中的最大值和最小值，计算剩下的K-2个数据的算术平均值作为采样有效值。该方法融合了中位值滤波法和算术平均滤波法的优点，既可去掉脉动性质的干扰，又可消除偶然出现的脉冲性干扰引起的采样值偏差。为加快计算速度，设计数字滤波器时K=10。
为了提高系统的实时性，软件中采用分段线性插值法[10-11]作标度变换。过程如下：(1)按传感器TGS2620的标定曲线，将该曲线进行非等距分段(曲率变化大(小)时，样点距离取小(大))，选取各分段点坐标(VRLi，Ci)(i=0，1，…，M)，其中：VRLi和Ci分别为不同样点时传感器输出电压值和对应浓度值；(2)计算相邻样点间的拟合直线斜率ki=(Ci+1-Ci)/(VRLi+1-VRLi)(i=0，1，…，M-1)；(3)将M组坐标数据(VRLi，Ci)和对应斜率ki存储于单片机片内EEPROM的第二扇区(地址为2200H~23FFH)中；(4)每采集到一个电压值VRL即查询EEPROM表，找出VRL所在区间(VRLi，Ci)~(VRLi+1，Ci+1)，取出该区间(VRLi，Ci)和ki数据，用线性插值公式C=Ci+ki(VRL-VRLi)计算出当前酒精浓度值C。
将采集到的N个样本数据(xi，yi)代入式(5)中即得到系数a、b的值，并存入单片机的内存单元中。系统测量时，将标度变换后的酒精浓度测量值x代入误差校正方程y=ax+b中，即可得到校正后的酒精浓度值y，从而达到消除系统误差的目的。
接收端软件设计
接收端单片机的软件流程如图9所示。接收端开机上电后，程序初始化设置nRF24L01和串口，然后进入监控场景。当nRF24L01接收到一帧完整的酒精浓度数据后，立即通过串口发送到上位机。接收端单片机与PC之间数据交互采用异步通信模式。独立波特率，串口协议设置为：波特率9 600 b/s，8 bit数据位，1 bit停止位，无校验位。
上位机软件设计
上位机用户界面采用通用的基于对象的程序设计语言Microsoft Visual Basic 开发，实现酒精浓度数据的接收、显示和保存。软件用到了串行通信控件MSComm。MSComm控件是Microsoft公司提供的Windows下串行通信编程的ActiveX控件，通过对此控件的属性和事件进行相应的编程操作，即可轻松地实现串行通信。串口通信协议与接收端完全相同。上位机软件的程序流程如图10所示。
4 系统测试
为了检验本系统的测量性能，采用无水乙醇和纯净水按照一定体积比配制标准的酒精溶液作为被测量对象，测试结果如表1所示。其中：单位ppm=μg/mL表示1 mL酒精溶液中含酒精的质量。由测量结果可以看出，测试数据覆盖传感器的量程，测试最大相对误差小于±2%，优于同类设计产品[3-5]。
为了获得本仪器发送端与接收端的最大无错误率的通信距离，在室外进行了nRF24L01随距离的错误率(临界区间)测试实验，结果如表2所示。其中，每米的错误率是10次试验后计算得到的平均值。可见，nRF24L01的传输距离可达到100 m，略高于RFID、ZIGBEE和蓝牙等无线通信技术[12]。
5 主要技术指标
本仪器主要技术指标如下：(1)测量范围：50~5 000 ppm；(2)灵敏度(传感器电阻变化率)：；(3)测量精度：≤±2%；(4)传输距离：≤100 m；(5)工作电源：DC+5 V；(6)工作环境温度：-40 ℃~+70 ℃；(7)工作环境相对湿度：0~85％RH。
6 结束语
本文设计研制了一种基于STC90C52RC单片机、TGS2620酒精传感器和nRF24L01无线通信芯片的酒精浓度探测仪。该仪器现已投入到成都市某小型酿酒厂酒池的实际生产中。现场工作情况表明：系统运行正常，工作可靠；系统具有气体选择性和灵敏度高、稳定性好、智能化程度高、通信距离远、功耗低、抗工业干扰能力强、性价比优异等优点。该仪器可以应用于食品加工行业、工矿企业、石油和化学工业、环境检测与保护、社会公用事业、高空作业人员、公安交通管理（如酒后驾车、交通警察执法）等需要现场检测或无线遥测酒精气体浓度的场合中，市场应用前景广阔、推广价值较高。
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胡仕兵，陈子为
(成都信息工程大学 电子工程学院，四川 成都610225)
随着公安部五条禁令的公布，酒精检测仪的需求逐渐增加。目前，酒精检测仪主要还是电化学性质的。在方式上主要有如下两种：一种是发光管显示；一种是数码显示。发光管显示一般常见的分为三段显示：一段为未饮酒区；一段为饮酒区；一段为酗酒区。根据测试的情况，相应的指示灯被点亮。另一种是数显式酒精检测仪。检测的结果直接以数字的形式显示出来。而这两年出现一种新型的半导体酒精检测仪，ca2000是一种高可靠、高精度、呼吸式酒精检测仪。它的核心部件采用新型高科技微变氧化物半导体，可以准确探测气体酒精含量，且不受烟味、可乐、咖啡等非酒精类气体的干扰。ca2000小巧轻便，操作简单,是便携应用的最佳选择。检测原理:当具有n型导电性的氧化物暴露在大气中时，会由于氧气的吸附而减少其内部的电子数量而使其电阻增大。其后如果大气中存在某种特定的还原性气体，它将与吸附的氧气反应,从而使氧化物内的电子数增加，导致氧化物电阻减小。半导体-氧化物传感器就是通过该阻值的变化来分析气体浓度。
机电毕业设计目录 001CA6140车床主轴箱的设计 002DTⅡ型固定式带式输送机的设计 003FXS80双出风口笼形转子选粉机 004MR141剥绒机锯筒部、工作箱部和总体设计 005PLC在高楼供水系统中的应用 006Φ3×11M水泥磨总体设计及传动部件设计 007车床变速箱中拔叉及专用夹具设计 008乘客电梯的PLC控制 009出租车计价器系统设计 010电动自行车调速系统的设计 011多用途气动机器人结构设计 012机油冷却器自动装备线压紧工位装备设计 013基于AT89C51的锁相频率合成器的设计 014基于普通机床的后托架及夹具的设计开发 015减速器的整体设计 016金属粉末成型液压机的PLC设计 017可调速钢筋弯曲机的设计' 018螺杆空气压缩机 019膜片式离合器的设计 020全自动洗衣机控制系统的设计 021生产线上运输升降机的自动化设计 022双铰接剪叉式液压升降台的设计 023四层楼电梯自动控制系统的设计 024万能外圆磨床液压传动系统设计 025卧式钢筋切断机的设计 026锡林右轴承座组件工艺及夹具设计 027新KS型单级单吸离心泵的设计 028压燃式发动机油管残留测量装置设计 029用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器 030知识竞赛抢答器设计 031自动洗衣机行星齿轮减速器的设 麻烦采纳，谢谢!
SO3是危害性极大的燃煤污染物,研究了燃煤电厂烟气中SO3的生成和转化规律,分析了燃烧前、中、后的SO3治理技术,基于此,提出了一种以低温电除尘技术为核心的SO3控制技术路线,并通过分析国内外SO3相关测试标准和技术,对该技术路线中SO3测试方法进行了初步探讨,取得一定阶段性成果,旨在为相关技术研究、政策制定提供参考。中国以煤炭为主的能源供应格局在未来相当长的时间内不会发生根本改变，而由于环境容量有限，大气污染形势日益严峻，雾霾、酸雨等灾害性天气频发，、SO3等污染物减量控制迫在眉睫。SO3的危害要比SO2大10倍，它是电厂蓝烟/黄烟的罪魁祸首，也是酸雨形成的主要原因。SO3形成亚微米级的H2SO4酸雾，通过烟囱排入大气，进而形成二次颗粒硫酸盐，这也是大气中的重要来源之一。另外，SO3还可能引起设备腐蚀，或与NH3反应生成(NH4)2SO4和NH4HSO4，引起SCR催化剂失活。燃煤电厂SO3排放一般为20mg/m3左右，按《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2011)要求，SO2排放限值为50mg/m3(重点地区)、100mg/m3(非重点地区新建锅炉)或200mg/m3(非重点地区现有锅炉)，此时SO3排放贡献较小，无需额外减排措施。目前，江苏省、浙江省、山西省、广州市等地已出台相关政策，要求燃煤电厂参考燃气轮机组污染物排放标准限值，实现“超低排放”，即在基准氧含量6%条件下，SO2排放浓度不高于35mg/m3。国家发改委、环保部和国家能源局三部委联合于2014年9月颁发了《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》，要求东部地区新建燃煤机组排放基本达到燃气轮机组污染物排放限值，对中部和西部地区也提出了要求。对于这类“超低排放”工程，要求SO2排放限值仅为35mg/m3，此时SO3排放贡献相对较大，需对SO3排放浓度进行考核。本文分别从燃煤电厂烟气中SO3生成、治理及测试技术3个角度展开探讨，旨在为相关技术研究、政策制定提供参考。1、SO3生成SO3主要来源于燃煤中的硫分，它的生成非常复杂，与锅炉的燃烧方式、燃料成分、运行参数、脱硝催化剂种类及设施运行状况等密切相关。、SO3在锅炉炉膛的生成和转化燃煤中硫主要有无机硫、有机硫和元素硫3种存在形式。无机硫一般主要有硫化亚铁(FeS)和硫酸盐(CaSO4、MgSO4和FeSO4等)两种形式，其中，在煤燃烧过程中，硫化亚铁可发生氧化反应，并释放出SO2气体，但硫酸盐一般不能再被氧化;有机硫是指与C、H、O等元素结合在一起所形成的CxHySz有机物，有机硫又可分为脂肪族硫和芳香族硫，其中芳香族硫较脂肪硫具有更高的热稳定性。在硫的3种存在形式中，有机硫、元素硫和无机硫中的硫化亚铁统称为可燃硫，且一般认为有机硫和元素硫会进入挥发分，而硫化亚铁则留在半焦中燃烧[1]。煤在炉膛燃烧过程中，大部分有机硫和元素硫也会被释放出来，松散结合的有机硫在低温条件下(700K)分解析出，而紧密结合的有机硫则在高温条件(>800K)下分解析出，这部分进入挥发分的有机硫和元素硫遇到氧气时，会认为全部被氧化为SO2，留在焦炭中的硫化亚铁被氧化，释放出SO2[2]。研究表明，煤粉炉中，燃烧过程中几乎所有的可燃性硫都被氧化成为气态SO2，其中有～的SO2会进一步被氧化成SO3[3]。也有文献表明一般燃煤在燃烧条件下SO3转化率为～，对于硫分更低的煤种，其转化率更高[4]。也有研究单位经过在上海、四川等地电厂进行测试认为SO2/SO3转化率在之间。另外，根据日本日立的调查，SO2/SO3的转化率在日本投运的燃煤电厂锅炉中小于1%[5]。、SO3在省煤器内的生成和转化燃煤烟气经过省煤器的对流换热面时，烟气中的飞灰或受热面上的积灰中的氧化硅、氧化铁、氧化钠、氧化铝等均对SO2有一定的催化作用，在锅炉省煤器420~600℃的温度范围内，部分SO2在上述氧化物的催化作用下会进一步被氧化成SO3。、SO3在SCR中的生成和转化SCR中的催化剂主要是钒-钛系催化剂，该催化剂在保证NOx脱除效率的同时，也不可避免的将部分SO2催化为SO3，使烟气中SO3浓度升高。脱硝系统中SO2转换为SO3的转换率为，该转换率与脱硝催化剂种类和运行状况有关，一般随着催化剂中V2O5含量越高，烟气温度越高，转换率越高[6]。2、SO3治理燃烧前SO3控制一般情况下，煤中硫分越高，生成的SO2越多，进而氧化生成的SO3也越多。因此，燃用低硫煤是降低烟气中SO3浓度的有效方法，当较难全部更换低硫煤时，可考虑掺烧部分低硫煤来降低SO3的生成。另外，煤粉粒度对SO3生成量也有一定影响，相关研究表明，对于细煤粉颗粒和超细煤粉颗粒燃烧时，随着粒径的减小，其燃烧速率显著提高，由于O2的加速消耗，使得燃烧煤粉颗粒周围的O2分压力降低变快，此时会生成大量CO气体，使得燃烧煤粉颗粒周围还原性氛围加强，减弱了最初由有机硫析出的H2S等气体进一步氧化成SO2，所以导致有更多的H2S等气体可以进一步与煤中的矿物质发生反应，形成如CaS等形式的固硫产物[2]。因此，细化或超细化煤粉燃烧可有效降低SO3生成。燃烧中SO3控制在燃烧中喷入碱性物质可有效减少SO3排放，如氢氧化钙、氢氧化镁等。炉内喷钙可脱除部分SO2和高达90%的SO3，同时防止SCR的砷中毒;炉内喷入氢氧化镁与SO3反应生成硫酸镁,美国Gavin电厂炉膛喷镁脱硫效果显著，当Mg/SO3摩尔比为7时，SO3脱除率高达90%[7]。燃烧后SO3控制在炉后或省煤器后喷入碱性物质也可有效减少SO3排放，如喷入氢氧化钙、氧化钙、氧化镁等粉末或浆液，可达到40%~90%不等的SO3脱除率，喷碱位置、数量、种类或喷射方式不同，脱硫效果也不尽相同[8]。脱硝催化剂对SO2有一定的催化作用，如V2O5能进一步促进SO2向SO3转化，为减少NH4HSO4的生成和空预器的堵塞，催化剂厂商一般会根据设计含硫量制定不同含量配方的催化剂，适当降低V2O5的含量，增加助催化剂WO3，能在保持较高脱硝效率的同时一定程度上减少SO3生成，降低SO2/SO3转化率。另外，除尘器前喷入氨调质剂也可有效脱除烟气中SO3，脱除效率可达90%[9]。、SO3控制技术路线本文提出一种SO3控制技术路线，除了可以采用上述燃烧前、燃烧中、燃烧后SO3控制技术外，还可通过在电除尘器前布置烟气冷却器(FGC)，降低烟气温度至酸露点以下，使得烟气中SO3冷凝成硫酸雾且绝大部分会吸附在粉尘表面，如图1所示，这样，SO3跟随粉尘一起被高效脱除器脱除，其脱除率一般不小于80%，最高可达95%[10-12]。图1：SO3控制技术路线传统的湿法脱硫对于SO3脱除效率不高，主要是因为烟气在吸收塔内急速降温，降温速度快于SO3被石膏浆液吸收的速度，因此大量SO3没有来得及被吸收反而快速生成了难于被捕集的亚微米的硫酸雾气溶胶颗粒，而此时烟气中粉尘浓度已经很低，没有足够的粉尘吸附硫酸雾，而不得不通过烟囱排到大气中。本文SO3控制技术路线中采用的湿法脱硫装置(WFGD)通过优化喷淋层和除雾器设计，可提高湿法脱硫的协同除尘和脱除SO3的效果[13-14]。湿式电除尘器(WESP可选择安装)是布置在烟气控制技术路线最后的设备，属于多污染物脱除的精处理设备，可高效脱除吸附在煤灰表面或以气溶胶形式存在的SO3。即使在不使用低低温电除尘技术时，也可保证较低的SO3排放，如浙江舟山电厂湿式电除尘器出口SO3体积分数为×10-6，其脱除率达到[15]。3、SO3检测国内、外SO3检测标准目前，国内关于SO3检测的标准有：GB4920—85、GB/T6911—2007、GB/T16157—1996、DL/T998—2006、GB/T21508—2008、HJ544—2009，如表1所示[16-23]，其中GB4920—85、GB/—1992、GB/—1995主要是对硫酸根的测定进行了规定。这些标准的编制时间已久，目前普遍参照标准DL/T998—2006中附录A：烟气中SO3的测试的相关规定进行测试。美国、日本、ISO等均发布了关于SO3的检测标准和方法：EPA-8、ANSI/ASTMD4856—2001、JISK0103、ISO787-132002，如表2所示[24-28]，可提供相关检测参考，其中ISO787-132002仅对硫酸根的测定进行了规定。采样方法SO3化学性质较为活泼，且与SO2相比在烟气中的含量相对较低，因此，在采样过程中如何有效收集并避免SO2的干扰，是采样的关键。基于等速采样，利用采样枪从烟道中抽取烟气，并对采样枪进行保温加热，防止SO3在管壁冷凝，后接过滤器以过滤烟气中粉尘，之后接SO3收集装置，然后是干燥装置、泵、流量计。其中SO3收集方法有冷凝法和吸收法两种：(1)SO3冷凝法收集装置一般为恒温蛇形管或螺旋管形式，可通过恒温水浴来控制冷凝装置温度，温度不宜低于60℃，主要是防止SO2也发生冷凝。DL/T998—2006、ANSI/ASTMD4856—2001、JISK0103—2005均属于该方法，但日本JIS标准中并未给出温度要求。表1中国现行SO3测试相关标准表2国外固定源SO3测试标准(2)吸收法指的是通过在冰浴中用80%异丙醇作为吸收剂，直接吸收烟气中SO3，异丙醇可有效吸收SO3并防止SO2氧化，之后接3%H2O2洗气瓶以吸收烟气中SO2。EPA-8属于该方法。硫酸根测定方法冷凝法收集SO3后，通过洗液冲洗，对于水溶液中低浓度SO42-进行测定，并根据采样体积折算烟气中SO3浓度。水溶液中低浓度SO42-测定方法主要有：重量法、铬酸钡光度法、离子色谱法、浊度法、容量滴定法等。其中重量法是ISO787-132002中的使用方法，但该方法操作繁琐、过程冗长，难以操作，而铬酸钡光度法也存在类似的缺点，离子色谱法检测相对方便，准确性也高，但设备投资费用高，难以普及，而相对来说浊度法和容量滴定法使用较为普遍[28]。对于异丙醇溶液中的SO42-可通过钍试剂进行滴定[29-30]。、SO3控制技术路线中SO3测试方法探讨如图1所示，电除尘器前布置了烟气冷却器(FGC)，将烟气温度降低至酸露点以下，此时烟气中SO3冷凝成硫酸雾且绝大部分会吸附在粉尘表面，因此，若在烟气冷却器前布置测点，直接采样为气态SO3，而若在烟气冷却器之后布置测点，则直接采样为硫酸雾。对于气态SO3浓度的测定可按标准《燃煤烟气脱硫设备性能测试方法》(GB/T21508—2008)或《石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置性能验收试验规范》(DL/T998—2006)执行。对于在有粉尘条件下，且粉尘已吸附了一定量的SO3，此时如何测定低浓度的硫酸雾，目前尚无标准测试方法。4结语SO3的危害性极大，随着业内“超低排放”呼声的愈演愈烈，SO3减排也应引起高度重视，并建议尽早纳入技术研发和政策规范中来。本文分别对燃煤电厂烟气中SO3生成、治理及测试技术进行了分析，进一步的SO3减排技术研究建议从以下几个方面开展：(1)研究燃烧前煤的洗、选及混煤掺烧技术;(2)分析锅炉SO3的形成机理和形态分布，研究炉内喷射钙基、镁基等碱性吸收剂对SO3浓度的影响;(3)降低SCR中催化剂对SO2氧化率;(4)研发以低低温电除尘技术为核心的烟气协同控制系统，使SO3在烟气冷却器中冷凝并吸附到粉尘表面，从而被低低温电除尘器高效脱除;(5)优化WFGD结构，改善喷淋及除雾性能，进一步提高脱硫效率;(6)研究并优化湿式电除尘技术，进一步高效去除残余的SO3;(7)开发适用于实际应用的SO3检测技术。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：
给你一个目录看看 烟气脱硫系统采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺，脱硫效率大于95%。一炉配备一套烟气脱硫装置（FGD）,二氧化硫吸收系统为单元制。不设置GGH（烟气—烟气热交换器），采取提高后续烟道和烟囱的防腐措施，以增加脱硫系统运行的稳定性和可靠性。脱硫系统设置100%旁路烟道，以保证脱硫装置在任何情况下不会影响电厂机组安全运行。制浆系统按规划容量6×600MW统一考虑。石膏脱水按100%考虑，石膏脱水后含水率≤10%，石膏除综合利用外，还考虑可由汽车运往电厂干灰场堆放。脱硫废水由脱硫岛内脱硫废水处理设施处理。脱硫工程所需设备按关键和主要设备进口、部分设备国内配套的方式考虑。所有设备必须满足给定的气象条件和其他环境条件，原则上，除吸收塔、增压风机外其它设备应布置在室内，安装在室外的设备都应配备防雨及防冻的措施。 石灰石—石膏湿法脱硫主要有下列系统和设备：SO2吸收系统；烟气系统；吸收剂供应与制备系统；石膏脱水系统；FGD供水及排放系统；FGD废水处理系统；压缩空气系统；钢结构、楼梯和平台；附属管道和辅助设施；阀门和配件；保温、紧固件和外覆层；设备及设施的起吊设施；仪表和控制等。 一、SO2吸收系统 主要包括，但不限于此： 1、吸收塔：每炉一座带有玻璃鳞片树脂涂层或橡胶衬的钢制塔体及附属设备等。 2、浆液喷淋系统：包括吸收塔氧化浆池（位于吸收塔下部）、搅拌装置、3台循环泵、管线、喷咀、支撑、加强件和配件等。 3、吸收塔氧化风机系统：每座吸收塔有2台氧化风机（其中一台备用）及附属设备等。 4、除雾器：每座吸收塔一套两级除雾器，整套包括进出口罩、冲洗水系统的喷嘴、管道和附件等。 5、事故烟气冷却系统（如果需要） 6、石膏排浆泵：每座吸收塔2台100%容量的石膏排出泵（其中一台备用）。 7、其它：整套FGD装置内部、以及进入和离开FGD装置的所有输送管线，包括管道及衬里，接触浆液和酸液的设施；所有输送介质管道的伴热管线，紧固件等；设备及设施的起吊设施；吸收塔及系统内的防腐。 二、烟气系统 烟气系统是指从锅炉岛引风机后水平主烟道引出到脱硫后烟气再返回水平主烟道的整个烟风道系统及设备。烟气系统至少包括，但不限于此： 1、 增压风机：每炉提供一台增压风机及附属设备等 2、挡板门：每炉提供两套带有密封空气的双百叶窗式挡板门（进出口挡板）和一套带有密封空气的单轴双叶片百叶窗式挡板门（旁路挡板）及它们的附属设备等。每两炉提供三台100%容量密封风机（其中一台公用备用）和两套密封空气电加热装置，全套带有：底座、挡板、电机、联轴、风道及支架等。 3、烟道：提供的烟道和附属设备应是完整的相互连接的烟道段，包括从原烟气的接入到净烟气的排出，与钢结构水平主烟道的连接（包括支架）、旁路烟道的防腐及旁路挡板的安装（包括平台扶梯）等。 三、 吸收剂供应与制备系统 吸收剂供应与制备系统为4×600MW机组脱硫装置公用系统，将分期建设。 石灰石由卡车运至厂区，卡车卸下的石灰石经地下料斗、给料机，由斗提机送至石灰石贮仓贮存。再由称重给料机输送至湿式球磨机内磨浆，石灰石浆液经旋流器分离后，大颗粒物料再循环，溢流物料存贮于石灰石浆箱中，再泵送至吸收塔补充与SO2反应消耗了的吸收剂。全套至少包括，但不限于： 1、卸料及储存系统：—套汽车来料计量设备；地下料斗；全套输送装置；金属分离器；每两炉一座石灰石贮仓，容积满足BMCR工况下燃用设计煤时2×600MW机组7天石灰石耗量；每个石灰石贮仓配一套带抽风机的仓顶布袋过滤器及附属设备等 2、吸收剂制备及输送系统：磨机的称重给料机，每2×600MW机组一套；每两炉一台湿式球磨机，每台磨机的出力按2×600MW机组BMCR工况下燃用设计煤时150％的石灰石浆液量考虑，并满足燃用校核煤时石灰石浆液量要求；每台磨机一个磨机循环浆液箱，设两台100%容量磨机浆液循环泵(一台备用)，循环输送石灰石浆液至旋流分离器；每台湿磨配1套旋流分离器组；四套FGD装置设二座石灰石浆液箱，其有效容积不小于4×600MW机组BMCR工况下燃用设计煤时6小时的石灰石浆液量；每两炉设三台100%容量石灰石浆液泵（两运一备）。 四、石膏脱水系统 石膏脱水系统为4×600MW机组脱硫装置公用系统，将分期建设。 1、第1级FGD石膏脱水系统 整套至少包括：每炉一套100%容量的石膏旋流器；四套FGD装置设二个公用的石膏浆缓冲箱；一个公用的石膏旋流器溢流箱；一套公用的废水旋流器；一个废水旋流器溢流箱；2台100%容量废水旋流器给料泵（其中一台备用）及附件；2台100%容量废水输送泵（其中一台备用）及附件；所有的附属设备等。 2、第2级FGD石膏脱水系统 把石膏浆脱水至含水量为10%或更少的全部必需设备，至少包括，但不限于此：每两炉设一台真空皮带脱水机，每台处理量按2×600MW机组BMCR工况下燃用设计煤时150％的的石膏浆液量考虑，并满足燃用校核煤时石膏浆液量要求；每台皮带过滤机配一台真空泵；所有其它必需的泵和箱；石膏冲洗水和滤布冲洗水系统；两套石膏皮带输送机及其钢支架；卸料采用带自动卸载设备的筒式钢筋混凝土结构石膏仓两座，每座石膏仓的容积满足2×600MW机组燃用设计煤BMCR工况下3天的石膏贮量；所有浆液箱、管道的防腐内衬。 五、FGD供水及排放系统 1、FGD供水系统：FGD供水系统为4×600MW机组脱硫装置公用系统，将分期建设。根据水源及用途在脱硫岛内设二～三个水箱及要求的全部连接管、阀门、检查开口、溢流管、排水管和其他必要的设施；所有必须的水泵等。 2、事故浆液系统：事故浆液系统为4×600MW机组脱硫装置公用系统；一个碳钢加衬里事故浆液箱，用于收集FGD吸收塔检修排空时排放浆液，事故处理后返回吸收塔；一运一备两台事故浆液返回泵。 3、排污坑：收集设备冲洗水、管道冲洗水、吸收塔区域、石灰石卸料及制备区、石膏脱水区冲洗水的收集坑，并定期返回吸收塔/石灰石浆液箱，每座排污坑1台排浆泵。 4、排放系统：设备冷却水排水返回工艺水箱；岛内生活污水排至岛外2米处的生活污水总管，由电厂统一处理；雨水排水接入厂区雨水下水道系统，送至岛外2米；处理后的脱硫废水排至岛外2米处的工业废水总管。 六、FGD废水处理系统 1 、脱硫废水处理装置容量按4×600MW机组脱硫装置的废水处理量考虑，其设备布置在脱硫公用设施区域内，与石膏脱水设施集中布置，但为独立的FGD废水处理系统。 2、脱硫废水引自废水旋流器并自流/泵送至到废水接收池。废水处理系统按125%容量设计，为使系统有高的可利用性，所有泵按100%安装备用。每个箱体都应设置旁路，以便箱体能够放空并进行维修。污泥脱水系统的污泥运至干灰场贮存。处理后废水排放至电厂工业废水下水道，送至脱硫岛外2米。 3、 废水处理后达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）第二时段一级标准。 4、 FGD废水系统内的所有设备、阀门、管道、仪表、平台、扶梯、支吊架等附件及设备管道安装，整套包括，但不限于此：废水缓冲箱、中和箱、沉淀箱、絮凝箱、澄清箱、浓缩箱及衬里防腐，阀门、仪表、管道、排水排污管、全部必须的连接件、法兰、人孔、平台、扶梯及其他配件。 七、压缩空气系统 1、杂用空气用于机械设备，风动工具，板手等操作，用于脱硫装置各种运行方式中，以及用于脱硫装置的维修目的；在岛内设杂用空气贮气罐。 2、高纯度，无油，无水的仪用压缩空气，用于脱硫装置所有气动操作的仪表和控制装置（阀门操作装置等）；在岛内设仪用空气稳压罐。 八、仪表和控制系统（控制要点如下，但不限于此） 1、SO2吸收系统：吸收塔进口/出口二氧化硫浓度控制；石灰石浆液流量控制；循环浆液pH值控制；吸收塔氧化浆池液位控制；石膏浆液排放控制等。 2、烟气系统：烟气入口/出口温度测量；挡板门开/闭的控制；增压风机压力和流量控制；增压风机启闭控制；密封风机差压控制，启闭控制等。 3、吸收剂制备系统：湿式磨机给料量控制；旋流器溢流控制；旋流器出口石灰石粉细度监控；一旋流器流量和出口浓度控制；石灰石浆液泵流量控制等。 4、FGD石膏脱水系统：石膏旋流器溢流控制；石膏冲洗控制；石膏旋流器流量和出口浓度控制；真空泵压力控制；真空皮带脱水机石膏厚度控制等。 5、FGD供水及排放系统：工艺水泵和冲洗水泵压力和流量控制；箱体液位控制；事故情况下连锁控制事故排放等。 6、FGD废水处理系统及压缩空气系统仪表和控制，提供满足系统正常运行和事故/停机状态时需要的所有的仪表和控制。
火力发电利用可燃物在燃烧时产生的热能，通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式。下面是我整理的火力发电技术论文，希望你能从中得到感悟!
探讨火力发电厂烟气脱硫技术
[摘要] 文章 主要阐述了脱技术的分类和比较成熟的几种脱硫工艺技术并指出了合理运用这些先进的工艺技术。
[关键词]火电厂 脱硫技术 二氧化硫 新排放标准
[中图分类号] [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-7-270-2
1国内外脱硫技术研究现状
目前燃煤脱硫有3种方式：一是锅炉燃烧前脱硫，如洁净煤技术;二是燃烧过程中(炉内)脱硫，如循环流化床燃烧技术;三是燃烧后脱硫，即烟气脱硫技术。由于燃烧前和炉内脱硫的效率较低，难以达到较高的环保要求，因此目前火电厂，特别是大型火电机组烟气脱硫，主要采用炉后烟气脱硫(FGD)工艺。就目前的技术水平和现实能力而言，烟气脱硫技术也是世界上应用最广泛、最经济、最有效的一种控制SO2排放的技术。电厂烟气脱硫技术大致可分为干法、半干法和湿法3种类型。
干法脱硫
干法烟气脱硫技术是脱硫吸收和产物处理均在无液相介入的完全干燥的状态下进行，具有流程短、无污水废酸排出、净化后烟气温度高，利于烟囱排气扩散、设备腐蚀小等优点，反应产物亦为干粉状。此种 方法 的脱硫效率为40%～70%，脱硫剂利用率较低，但投资少、设备占地面积小。
半干法脱硫
半干法烟气脱硫技术是结合了湿法和干法脱硫的部分特点，吸收剂在湿的状态下脱硫，在干燥状态下处理脱硫产物;也有在干燥状态下脱硫，在湿状态下处理脱硫产物的。半干法的工艺特点是反应在气、固、液三相中进行，利用烟气显热蒸发吸收液中的水分，使最终产物为干粉状。这种方法的脱硫效率为70%～85%，较脱硫效率比湿法低，但投资及运行费用也较低，具有较好的经济性。
湿法脱硫
湿法烟气脱硫技术是液体或浆状吸收剂在湿的状态下脱硫和处理脱硫产物，具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。湿式烟气脱硫工艺脱硫产物为膏状物，可脱除烟气中95%以上的SO2。目前，日本和欧美等国家绝大部分燃煤电厂都采用此种方法。
2几种主要脱硫工艺简介
石灰石一石膏湿法脱硫工艺
目前，世界上应用最广泛、技术最为成熟的脱除技术是石灰石—石膏湿法脱硫工艺，它能占到FGD容量的70%左右。这种技术以石灰石为脱硫吸收剂，向吸收塔内喷入吸收剂浆液，让这些物质和烟气充分接触、混合，随之对烟气进行净化、洗涤，使烟气中的SO2与浆液中的碳酸钙以及氧化空气发生化学反应，最后生成石膏，从而达到减少SO2排放的目的，是控制酸雨和SO2最有效的方法。
(1)脱硫效率高，技术成熟近年来，石灰石—石膏湿法脱硫技术发展迅速，脱硫效率能够达到95%以上，经过处理后SO2浓度和烟气含尘量都会大幅减少。从目前运行实际情况看，很多大型电厂普遍采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺，效果较好，有利于本地区烟气污染物总量控制，改善周边环境。此项技术成熟，运行 经验 多，运行稳定，易于调整，能够取得很好的经济效益。
(2)投资高，占地面积大石灰石—石膏湿法脱硫工艺需要配置石灰石粉碎、磨制系统，石膏脱水系统、废水处理系统等，因此占地面积比较大，况且设备多，一次性建设投资就会比较大。
(3)吸收剂资源丰富，价格便宜我国有丰富的石灰石资源，并且品质也较好，价格便宜，碳酸钙含量在90%以上，优者可达95%以上，钙利用率较高。
(4)副产物的综合利用石灰石—石膏湿法脱硫工艺的脱硫副产物为二水石膏。石膏是用于生产建材产品和水泥缓凝剂，目前我国房地产市场非常大，石膏的利用率也很高，且消耗大，因此脱硫副产品基本可以达到综合利用。这样不仅可以增加电厂的经济效益，还会降低企业的运行成本，减少二次污染。
炉内喷钙加尾部增湿活化脱硫(LIFAC)
LIFAC技术是在炉内喷钙脱硫技术的基础上在锅炉尾部增设了增湿活化塔，以提高脱硫效率。石灰石粉作为吸收剂，由气力喷入炉膛950～1150℃的温度区，使石灰石受热分解为CaO和CO2，CaO再与烟气中的SO2反应生成CaSO3。此方法的脱硫效率较低，约为25%～35%。在尾部增湿活化反应器内，增湿水以雾状喷入，与未反应的CaO接触生成Ca(OH)2随后与烟气中的SO2反应，可以将系统脱硫效率提高到75%。增湿水由于烟气加热而迅速蒸发，未反应的吸收剂、反应产物被干燥，一部分从增湿活化器底部分离出来，其余的随烟气排出，被除尘器收集下来。为了提高吸收剂的利用率，部分飞灰返回增湿活化反应器入口实现再循环。
该技术具有以下特点：系统简单、占地面积少，投资及运行费用低，特别是可以分步实施，适应环保标准逐渐提高的要求，特别适用于中小机组改造，但可能会引起原锅炉结焦及受热面磨损;主要适用于燃煤含硫量低于的中、低硫煤种;脱硫效率在60%～85%之间，钙的利用率低，一般Ca/S为～;脱硫副产品呈干粉状，无废水排放，副产品的利用有一定困难，锅炉效率下降约。
循环流化床干法
烟气循环流化床脱硫技术(CFB)是20世纪80年代后期发展起来的一种新的烟气脱硫技术，该技术是利用循环流化床强烈的传热和传质特性，在吸收塔内加入消石灰等脱硫剂，用高速烟气使脱硫剂流态化从而与烟气强烈混合接触，烟气中的酸性污染物与脱硫剂中和、固化，从而达到净化烟气的目的。增湿(或制浆)后的吸收剂注入到吸收塔入口，使之均匀地分布在热态烟气中。此时，吸收剂得到干燥，烟气得到冷却、增湿，烟气中的SO2在吸收塔中被吸收，最终生成CaSO3和CaSO4。除尘器后的洁净烟气经引风机(或增压风机)升压后通过烟囱排放，被除尘器捕集下来的含硫产物和未反应的吸收剂，部分注入吸收塔进行再循环，以达到提高吸收剂利用率的目的。
旋转喷雾半干法烟气脱硫
喷雾干燥法脱硫工艺脱硫吸收剂是石灰，石灰经消化后加水形成消石灰乳，通过泵将其打入吸收塔内的雾化装置。在吸收塔内，被雾化后的吸收剂与烟气混合接触，并和烟气中的SO2发生化学反应，生成CaSO3和CaSO4，从而脱去烟气中的SO2。脱硫反应产物及未被利用的吸收剂以干燥的颗粒物形态随烟气带出吸收塔，进入除尘器被收集下来。为提高脱硫吸收剂的利用率，将部分脱硫灰渣返回制浆系统进行循环利用，其余的可综合利用。
该技术具有以下特点：技术成熟，流程简单，系统可靠性高;单塔处理能力大小(约200MW);中等脱硫效率70%～85%，钙的利用率较低，一般Ca/S=～，对生石灰品质要求不高;脱硫副产品呈干粉状，无废水排放，不过副产品利用有一定困难。此技术适应于中小规模机组，燃煤含硫量一般不超过，脱硫效率均低于90%。此技术在西欧的德国、奥地利、意大利、丹麦、瑞典、芬兰等国家应用比较多，主要应用于小型电厂或垃圾焚烧装置，美国也有15套装置(总容量500MW)正在运行，其中最大单机容量为520MW。1993年，我国山东黄岛电厂4号机组(210MW)引进了三菱旋转喷雾干燥脱硫工艺装置，处理烟气量为3×106m3/h，设计脱硫效率为70%。运行初期出现过吸收塔塔壁积灰、喷嘴结垢堵塞、R/A圆盘磨损等问题，但经过改进后基本运行正常。
3结语
脱硫技术目前相对比较成熟，应用较广泛，对于降低我国火电厂的环境污染有着十分重要的意义。通过脱硫技术的不断发展，必能达到新标准二氧化硫的排放要求。
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在食品工业、酿酒行业、石化和工矿企业、环境检测、公安交通管理、社会公用事业等一些国民经济生产和人们工作生活的领域和场合中，常常需要检测特定环境中酒精气体的浓度，以确保工厂企业环境安全和人民生命财产安全[1-4]。如监控酒精生产车间和石化厂的酒精浓度，可以避免工厂起火和爆炸事故的发生；监测工矿企业场地的酒精浓度，能避免工作人员出现酒精中毒等恶性事故；检测司机体内酒精含量，可以防止驾驶人员酒后驾车，减少恶性交通事故的发生。因此，研制酒精气体浓度检测仪具有十分广阔的现实和潜在的市场需求，并具有十分重要的意义。传统的酒精气体检测仪因传感器性能、电路设计、数据处理算法等原因，存在着气体选择性不高、抗干扰性能差、智能化程度低、仪器操作复杂、无法实时保存和调看数据等突出问题[3-4]。鉴于此，笔者设计和研制了一种无线智能酒精浓度探测仪，弥补了传统酒精检测仪器的缺点和不足。
1 系统总体方案
该酒精浓度探测仪由发送端和接收端两部分组成，其原理框图分别如图1和图2所示。发送端主要包括酒精浓度传感器与A/D转换电路、STC90C52RC单片机、浓度阈值设置与声音报警电路、语音播报电路、LCD显示电路和无线收发电路六部分；接收端由无线收发电路、STC90C52RC单片机、数据接口通信电路和上位计算机组成。
2 系统硬件电路设计
传感器电路与A/D转换电路
TGS2620为日本费加罗(FIGARO)公司生产的一款可以探测气体中酒精浓度的半导体气体传感器，具有灵敏度高、功耗低、寿命长、成本低等特点[5-6]。其电路连接如图3所示，其中，RH为加热器电阻，室温下时为83±8 Ω；RS为传感器电阻，其阻值和还原性气体浓度之间的数学关系为：
通过检测VRL就可以确定出待测气体浓度C。
电路中运放OP07接成电压跟随器形式，对传感器和后级电路进行隔离，减小电源波动和外界因素对采样数据的影响。ICL7660是MAXIM公司生产的小功率极性反转电源转换器，作用是将+5 V电源变换成-5 V电源为OP07供电。其中，CC2采用漏电小、介质损耗低的10 μF钽电容，以提高电源转换效率。TLC1549是TI公司生产的10位分辨率逐次逼近型ADC芯片，具有自动采样和保持、可按比例量程校准转换范围、抗噪声干扰功能，在满刻度时总误差最大仅为±1 LSB。
LCD显示、阈值设置与声音报警电路
16×2个字符液晶显示模块DM-162显示报警阈值和酒精浓度值。为了减少单片机I/O口的使用数量和简化电路结构，采用间接控制(4位数据总线)方式，接口电路如图4上部分所示。初始化时，需写入28H指令码将8位总线转为4位数据接口方式。管脚BLA、BLK和VL分别是液晶背光源正极、负极和显示对比度调整端，RS、E分别是寄存器选择端、读/写信号线和使能端。
酒精浓度阈值设置和声音报警电路如图4下部分所示。当设置键S1按下时，进入阈值设置(初始阈值为500 ppm)界面，再按下键S2或S3，对阈值作增加或减小操作，步长为20 ppm。阈值设置好后写入STC90C52RC单片机片内5 KB EEPROM的第一扇区2000H和2001H地址中，使系统重启不必重新设置。若酒精浓度值大于阈值，将口线置为低电平，三极管8550驱动蜂鸣器发声音报警。
语音播报电路
采用华邦(Winbond)公司的ISD2560语音录放集成芯片作酒精浓度值播放，电路如图5所示。话筒采用差分形式接入到片内前置放大器的MIC端和MIC REF端，以抵消噪声和提高输入共模抑制比。扬声器接成双端输出形式，输出功率为单端用法时功率的4倍。单片机的P2口、和口线分别与地址线A0~A9相连，用来设定ISD2560片内480 KB EEPROM(地址为0H~257H)中存储语音段的起始地址，录音和放音功能均从该起始地址开始，录音过程中信息段地址自动增加。本系统在ISD2560中需录入语音信息有：“当前酒精浓度值为”、“零”、“一”、“二”、“三”、“四”、“五”、“六”、“七”、“八”、“九”、“十”、“百”、“千”、“点”、“ppm(浓度单位)”。由于ISD2560的语音录放时间为60 s，按每秒3个汉字计算，则可录放180个汉字，因此满足播报要求。此外，通过、和口线可以配置ISD2560的操作模式[7-8](地址为300H~3FFH)。口线分别用来控制语音芯片的片选、芯片的开关、录音/放音模式选择。口用来判断芯片的存储空间是否已经填满或者信息存储是否溢出。由于录音时在每个信息段结尾处自动插入标志，当放音遇到该标志时产生宽约为 ms的负脉冲。用口检测到此脉冲的上升沿后才播放另一段录音，避免语音播放不连续。
无线收发电路
系统采用NORDIC公司生产的工作于 5 GHz的ISM频段的单片无线收发器芯片nRF24L01完成无线数据的收发工作，nRF24L01的最高传输速率为2 Mb/s，电路如图6所示。稳压芯片 V将5 V输入电压转换成 V给nRF24L01供电。nRF24L01与单片机接口为四线SPI方式，CSN、SCK、MOSI、MISO管脚分别是SPI的片选使能线、时钟线、数据输入线、数据输出线。IRQ为中断信号线(低电平有效)，接至单片机的外部中断管脚，单片机主要是通过该接口线与nRF24L01进行通信并判断数据接收和数据发送是否完成。CE为芯片的RX/TX模式选择线。IREF为参考电流输入端，通过22 kΩ电阻接地。管脚ANT1和ANT2给天线提供平衡的RF输出，通过后接的简单射频网络匹配电路获得单端50 Ω的阻抗输出。网络匹配电路在发送模式时阻止谐波，在接收模式时克制本地振荡漏出。VDD_PA管脚输出 V电压，给片内功率放大器提供电源。
数据接口通信电路
接收端的计算机与单片机间的通信由串行USB接口集成电路CH340T完成，如图7所示。CH340T支持或者通信，具有仿真接口，并且可以升级外围串口设备，支持常用的MODEM联络信号，支持IRDA规范的SIR红外通信，提供RS23RS48RS422接口等功能。CH340T内置有独立的收发缓冲区，支持通信波特率50 b/s～2 Mb/s的单工、半双工、全双工等异步串行通信。图7中，在CH340T芯片的发送脚TXD上反接一个二极管1N4001，防止该引脚将电流倒灌到单片机；在接收引脚RXD上加一个300 Ω的限流电阻来防止单片机对CH340T倒灌电流；从而避免电流倒灌导致不需要供电工作的另一方芯片继续工作。
3 系统软件设计
下位机软件设计
下位机的程序开发和调试是在Keil μVision4集成开发环境下进行的，包括发送端和接收端的软件设计。
发送端软件设计
发送端软件流程如图8所示。单片机上电后进行系统初始化，完成单片机内部系统变量的初始化以及TLC154DM-16ISD2560和nRF24L01等外部设备的初始设置；然后延时大约5 min，预热传感器TGS2620，保证传感器工作正常；程序初始化结束后，系统进入监控状态。若报警阈值设置键按下，进入报警限设置模式；若录音键按下，进入录音模式；然后启动A/D转换获取采样数据，作滤波处理、标度变换和系统误差校正后得到被测酒精浓度值。该值与报警阈值比较，若结果是“大于”或“等于”，启动蜂鸣器发声程序，作声音报警，提示酒精浓度超标；接着该值在DM-162液晶模块上实时显示；最后判断放音键是否按下。若按下则根据酒精浓度值查找ISD2560中对应语音信息的存储地址开始放音；放音结束后，该值由nRF24L01发送程序发送到接收端；待发送完成后，采集、显示和发送新一轮的酒精浓度数据。
发送端软件应用了防脉冲干扰平均滤波法[9]对A/D采样数据作预处理。其原理是：连续采样K次，然后对这K个采样数据进行比较，去除其中的最大值和最小值，计算剩下的K-2个数据的算术平均值作为采样有效值。该方法融合了中位值滤波法和算术平均滤波法的优点，既可去掉脉动性质的干扰，又可消除偶然出现的脉冲性干扰引起的采样值偏差。为加快计算速度，设计数字滤波器时K=10。
为了提高系统的实时性，软件中采用分段线性插值法[10-11]作标度变换。过程如下：(1)按传感器TGS2620的标定曲线，将该曲线进行非等距分段(曲率变化大(小)时，样点距离取小(大))，选取各分段点坐标(VRLi，Ci)(i=0，1，…，M)，其中：VRLi和Ci分别为不同样点时传感器输出电压值和对应浓度值；(2)计算相邻样点间的拟合直线斜率ki=(Ci+1-Ci)/(VRLi+1-VRLi)(i=0，1，…，M-1)；(3)将M组坐标数据(VRLi，Ci)和对应斜率ki存储于单片机片内EEPROM的第二扇区(地址为2200H~23FFH)中；(4)每采集到一个电压值VRL即查询EEPROM表，找出VRL所在区间(VRLi，Ci)~(VRLi+1，Ci+1)，取出该区间(VRLi，Ci)和ki数据，用线性插值公式C=Ci+ki(VRL-VRLi)计算出当前酒精浓度值C。
将采集到的N个样本数据(xi，yi)代入式(5)中即得到系数a、b的值，并存入单片机的内存单元中。系统测量时，将标度变换后的酒精浓度测量值x代入误差校正方程y=ax+b中，即可得到校正后的酒精浓度值y，从而达到消除系统误差的目的。
接收端软件设计
接收端单片机的软件流程如图9所示。接收端开机上电后，程序初始化设置nRF24L01和串口，然后进入监控场景。当nRF24L01接收到一帧完整的酒精浓度数据后，立即通过串口发送到上位机。接收端单片机与PC之间数据交互采用异步通信模式。独立波特率，串口协议设置为：波特率9 600 b/s，8 bit数据位，1 bit停止位，无校验位。
上位机软件设计
上位机用户界面采用通用的基于对象的程序设计语言Microsoft Visual Basic 开发，实现酒精浓度数据的接收、显示和保存。软件用到了串行通信控件MSComm。MSComm控件是Microsoft公司提供的Windows下串行通信编程的ActiveX控件，通过对此控件的属性和事件进行相应的编程操作，即可轻松地实现串行通信。串口通信协议与接收端完全相同。上位机软件的程序流程如图10所示。
4 系统测试
为了检验本系统的测量性能，采用无水乙醇和纯净水按照一定体积比配制标准的酒精溶液作为被测量对象，测试结果如表1所示。其中：单位ppm=μg/mL表示1 mL酒精溶液中含酒精的质量。由测量结果可以看出，测试数据覆盖传感器的量程，测试最大相对误差小于±2%，优于同类设计产品[3-5]。
为了获得本仪器发送端与接收端的最大无错误率的通信距离，在室外进行了nRF24L01随距离的错误率(临界区间)测试实验，结果如表2所示。其中，每米的错误率是10次试验后计算得到的平均值。可见，nRF24L01的传输距离可达到100 m，略高于RFID、ZIGBEE和蓝牙等无线通信技术[12]。
5 主要技术指标
本仪器主要技术指标如下：(1)测量范围：50~5 000 ppm；(2)灵敏度(传感器电阻变化率)：；(3)测量精度：≤±2%；(4)传输距离：≤100 m；(5)工作电源：DC+5 V；(6)工作环境温度：-40 ℃~+70 ℃；(7)工作环境相对湿度：0~85％RH。
6 结束语
本文设计研制了一种基于STC90C52RC单片机、TGS2620酒精传感器和nRF24L01无线通信芯片的酒精浓度探测仪。该仪器现已投入到成都市某小型酿酒厂酒池的实际生产中。现场工作情况表明：系统运行正常，工作可靠；系统具有气体选择性和灵敏度高、稳定性好、智能化程度高、通信距离远、功耗低、抗工业干扰能力强、性价比优异等优点。该仪器可以应用于食品加工行业、工矿企业、石油和化学工业、环境检测与保护、社会公用事业、高空作业人员、公安交通管理（如酒后驾车、交通警察执法）等需要现场检测或无线遥测酒精气体浓度的场合中，市场应用前景广阔、推广价值较高。
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胡仕兵，陈子为
(成都信息工程大学 电子工程学院，四川 成都610225)
嗯！原理很简单，就是通过检测红外线的探透率而转换成酒精浓度的。一对红外传感器（发射+接收）通过接收到的红外线（光电反应）形成的电流信号的大小来判断酒精浓度（相当于红外线传播的介质）。不过要求的器件灵敏度和线性度非常高。
如果容器是恒定体积的容器，填充的稀有气体不会改变H2和N2的浓度（体积保持不变，灰尘量保持不变），从而不影响反应速率；如果容器是恒压容器，填充稀有气体将增加反应容器的体积（PV/NRT），因此H2和N2的浓度将降低（体积将增加，灰尘量不会改变），因此反应速率将降低
浅谈汽车尾气排放的控制摘要:发动机燃烧后排放出的废气是我国城乡大气污染的重要源头之一。本文主要论述了几种降低废气对环境的污染的措施。关键词:汽车尾气环境控制随着我国汽车工业的迅速发展,汽车保有量也在急剧增加,汽车现已成为人类重要的运输工具,它提高了社会生产效率,改善了人们的生活质量。汽车在促进经济繁荣,给人民生活带来方便的同时,也给环境带来了负面影响。它给人类赖以生存的环境带来了日益严重的危害,发动机燃烧后排放出的废气污染了大气环境。据统计,在我国大城市大气污染中,汽车尾气排放量已占大气污染源85%左右,全球10个大气污染最严重的城市中,我国就占了7个。因此,控制汽车尾气排放,治理城市大气污染已成为我国各市刻不容缓的重要任务。控制汽车尾气排放是一项庞大而复杂的系统工程,它与汽车的设计、制造、使用、维护保养、燃油品质等直接相关,同时也与城市交通管理以及财税政策密切相关。要抓住每一个影响汽车污染排放的环节,才能使汽车污染排放得到有效的控制。1严格执行废气排放的国家标准和地方标准与法规通过法规和标准来约束汽车制造厂家和改造维修厂家,以此来推动汽车制造技术水平,特别是排放技术的进步。从2000年开始,我国就开始加大控制汽车尾气排放的力度,实施了相当于欧Ⅰ标准的国家第一阶段排放标准(简称“国Ⅰ”),2004年开始实施相当于欧Ⅱ标准的第二阶段排放标准(简称“国Ⅱ”)。目前国家环保总局已公布轻型汽车自2007年7月1日起实施国Ⅲ号、国Ⅳ号(与欧洲Ⅴ号接近)标准。这些标准的实施将会使汽车尾气排放的污染大为减少。2改进燃料品质燃料的品质与汽车发动机的燃烧过程和燃烧效果有直接关系,改进燃料品质是控制汽车排放污染相当重要的途径之一。首先是淘汰含铅汽油,四乙基铅是一种低号汽油抗爆剂,它随着排气进入大气后,通过呼吸或食物链进入人体,并蓄积在体内,引发各种疾病,特别是对儿童和孕妇的危害极大,我国已在2000年7月1日起全面禁止使用铅汽油。另外还要对车用汽油中的硫含量、烯烃和芳香烃含量以及饱和蒸汽压加以限制,以减少有害气体的生成,减少汽油的蒸发。此外,汽油中加入清洁剂,减少胶质和沉积物,也是改善燃烧的措施之一。为进一步调整能源消费结构,开发石油替代资源,更有效降低汽车尾气污染物的排放,目前,在我国部分省市已经开始推广车用乙醇汽油,即在90%的车用无铅汽油中加入10%的燃料乙醇,可以替代10%的车用无铅汽油。使用一部分燃料乙醇替代车用无铅汽油,即能改善汽车尾气排放,同时也改善了我国能源结构,推动了可再生能源的发展。3增加排气净化的附加装置采取的措施有加装尾气催化净化装置,即借助催化器作用,使催化器与尾气排放中的污染物通过化学反应生成对人体没有直接伤害的物质,最常见的是三元催化器。采用高能电子点火装置,即通过精确控制汽油机点火提前和提高点火能量,以创造理想的燃烧条件,从而减少发动机的污染排放。采用电子控制燃油喷射,即将发动机空燃比控制在最佳理论值附近,使发动机无论在任何环境条件和何种工况下都能精确地控制混合气的浓度,使汽油得到完全充分燃烧,从而降低废气中有害成分的含量。4推行代用燃料用天燃气或者液化石油气等气体作为燃料来替代汽油、柴油,由于气体燃料含硫、氮等杂质少,燃烧完全,可显著减少汽车污染物的排放,而且燃料系统是封闭的,不存在燃料蒸发现象,因此受到广泛欢迎。燃气汽车也被称为清洁能源车、环保汽车、绿色汽车,推行代用燃气车改造已成为控制汽车尾气排放污染的措施之一。5加强对在用车的检查和维护,推行I/M制度I/M制度即在用车检查和维护制度,是通过立法、标准、科学的质量控制、质量保证体系和管理机制,对在用车进行定期或不定期的排放检测,发现排放超标车和篡改排放控制装置的车辆,责令其限期进行修理,使在用车最大限度的发挥自身的排放净化能力。汽车排放污染仅仅是车辆性能指标不稳定或恶化的一种表征,其内在原因是多方面的,对排放超标的汽车,必须要由有经验的技术人员按作业规范认真对其进行检测、诊断、判明故障点。在消除相应故障的同时,有针对性地对汽车故障的相关部位认真进行检查维护作业,使汽车恢复正常的工作状态,减少和消除因故障或参数变化造成的排放超标。6优先发展公共交通发展公共交通,减少市区、特别是市中心的车流量,是减少汽车污染物排放、改善城市大气环境质量的有效措施。尽管我国道路建设有了很大发展,道路系统逐步完善,但是仍满足不了车辆迅猛发展的需要。交通阻塞问题仍然十分严重,城市汽车经常在怠速、低速、加速、减速等排放恶劣的情况下工作,加重了城区特别是城区道路的空气污染,同时也造成能源的浪费。7广泛宣传、提高驾驶员的环保意识如果驾驶员都有保护环境的意识,都懂得怎样驾驶汽车可以减少排气污染,我们的环境会大有改观。汽车排放控制涉及的范围极其广泛,需要得到全社会的关心和支持。抓好排放控制的各个环节,每个单位、每个部门、每个公民都应积极参与支持汽车污染的控制,使减少汽车排气污染成为每个人的自觉行动,为保护和改善大气环境质量做出努力,共同营造一个美好家园。1] 周雁飞. 敬礼,农经干部[J]. 农村财务会计 , 2005,(03) [2] 李小荣. 城市污水处理行业发展建设问题探讨[J]. 山西建筑 , 2002,(05) [3] 高俊. 浅谈如何控制工程造价[J]. 苏盐科技 , 2003,(03) [4] 郑翠萍. 浅谈做好水利事业单位财务管理工作的重要性[J]. 浙江水利科技 , 2000,(S1) [5] 严民政, 侯涛, 孙映君. 谈工程质量控制[J]. 平原大学学报 , 2000,(02) [6] 青山不墨千秋画 绿水无言万古诗——房山区长沟镇环境兴镇[J]. 前线 , 2006,(01) [7] 朱正德. 把生产现场作为质量控制的主战场[J]. 汽车工业研究 , 1996,(06) [8] 赵杰. 建设工程项目的投资控制[J]. 山西建筑 , 2004,(07) [9] 李贤弼. 建设工程造价全程控制浅谈[J]. 交通科技 , 2004,(03) [10] 徐猛. 汽车尾气排放的测试[J]. 企业标准化 , 2004,(08)
如果容器是恒定体积的容器，填充的稀有气体不会改变H2和N2的浓度（体积保持不变，物质量保持不变），因此不会影响反应速率。如果容器是恒压容器，填充稀有气体将增加反应容器的体积（PV=NRT），因此H2和N2的浓度将降低（体积将增加，物质的量将不变），因此反应速率将降低
氢气和氮气混合时，在高温高压并有催化剂的条件下，氮气会和氢气反应，生成氨气。氮气的分子是由两个氮原子共用三对电子构成的，存在氮氮叁键，这氮氮叁键和碳碳叁键不同，结合得十分牢固，不易分离，所以氮气的化学性质比较稳定，可以作保护气，它和氢气反应一定要在高温高压并有催化剂的条件下。