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基于 TDLAS 技术的逃逸氨检测和应用
1
逃逸氨检测的关键核心技术
TDLASTunable Diode Laser Absorption Spectroscopy可调谐半导体激光吸收光谱
朗伯—比尔定律(Lambert-Beer law)
由于气体分子结构具有互异性,不同气体的吸收谱因其分子结构的不同而互不相同,因此,当检测到某种特定波长的光被吸收,就表明某种特定的气体存在。
具体的对应关系如式:
式中,Io(v)为入射光强;I(v)为被待测气体分子吸收后的透射光强; 为气体吸收系数;L为吸收路径长度;C为气体的浓度
DFB( Distributed Feedback) Laser
分布式反馈激光器
近红外:700nm—2000nm
其他气体(背景气体)吸收谱线
激光器扫描宽度, 一般 0.2-0.3nm
激光器自身谱线宽度窄
待测气体典型单吸收线,谱宽 0.05nm
UV/IR 光源光谱线宽1nm
最小的背景气体干扰
调制光谱技术
调制宽度大于吸收线宽
波长调制 WMS
频率调制 FMS
没有光源干扰
抑制干扰
锁相放大技术
信号的相关和放大
提高灵敏度
谐波检测技术
二次谐波在吸收峰出现最大值
提高信噪比
解决了微小信号的检测难题
2
逃逸氨检测系统的结构特点
激光气体分析仪的结构框图
In-Suit
Extracted
无需复杂的采样系统,人工维护极大减少
单线光谱吸收,无交叉干扰的影响
响应速度快,实现真正意义的实时测量
非接触测量,可适应极端的测量条件
实际测量光程受烟道直径限制
粉尘过大时影响激光透射率
烟道的振动影响测量稳定性
无法现场标定验证
安装和维护对技术人员要求较高
可适应绝大多数现场应用的要求
测量对象对光程有特殊要求的场合
粉尘和焦油含量过高的应用场合
安装维护简单,和CEMS系统一致
热湿法的取样损失问题
热湿取样高温条件下仪表的稳定性问题
3
逃逸氨检测在脱硝中的应用
烟气脱硝技术
烟气脱硝是为了控制烟气中的氮氧化物排放。脱硝技术主要分为SCR(选择性催化还原法)和SNCR (选择性非催化还原法)两种。其原理就是往烟道中喷入还原剂(通常使用氨水、尿素等),将氮氧化物还原成氮气,达到减排的目的。
火电厂烟气脱硝工程技术规范——选择性催化还原法 (HJ 562-2010)
火电厂烟气脱硝工程技术规范——选择性非催化还原法 (HJ 563-2010)
逃逸氨检测的目的和意义
喷氨量小,达不到减排目的;喷氨量大,增加了脱硝成本
过多的喷氨造成环境空气的二次污染
氨盐的凝结和沉积会缩短催化剂使用寿命
氨盐凝结和沉积会腐蚀和堵塞烟道
飞灰和烟尘上的氨吸附不利于其回收利用
SCR 工 艺: 氨逃逸浓度宜小于2.5mg/m3(折算合3.29ppm)
SNCR工艺:脱硝系统氨逃逸浓度应控制在8mg/m3以下(折算合10.54ppm)
逃逸氨监测系统的应用特点
逃逸氨检测系统的取样
NH3的特性:易吸附、易溶解、有腐蚀性
取样点条件:高温、高湿、高粉尘
解决方案:热湿法取样
全程高温伴热:探头、伴热管190℃;分析气室210℃
和气体接触的材料:滤芯采用不锈钢烧结;取样管和气路采用PTFE或不锈钢(316L)
取样距离小于5米
分析气室内壁采用特氟龙涂覆,防腐防吸附
取样损失控制在1ppm以内
激光逃逸氨仪表的分析技术
常用方法有电化学、紫外和激光三种原理。
电化学传感器不能耐受高温条件,采用冷干法取样不能解决取样损失问题;
紫外传感器存在背景干扰问题,当SO2浓度较高时,无法分辨有效的逃逸氨浓度;
激光分析仪必须解决高温气室技术。
eLAS-100采用了优化的单次反射的光路设计,相比较于多次反射气室,提高了气室的热稳定性和抗干扰性,可减少维护次数。
实际量程0-10ppm,分辨率0.2ppm,可满足逃逸氨检测要求。
4
逃逸氨检测系统的现场案例
现场应用(火力发电)
现场应用(陶瓷厂、玻璃厂)
陶瓷厂脱硝
玻璃厂脱硝
现场应用(垃圾焚烧)
焚烧烟气中的NH3和HCL
现场维护
SK6500的操作界面
现场维护
维护及标定调整
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