[發明專利]一種原位在線測定氨逃逸的裝置

在審

• 申請號: 201710729906.0
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107271365A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 于海波;胡運興;鄭小滿
• 申請（專利權）人: 華納創新（北京）科技有限公司
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于氣體分析技術領域，涉及一種原位在線測定氨逃逸的裝置。

背景技術

化石能源燃燒過程所產生的氮氧化物（NOx）是最主要的大氣污染物之一。為了控制NOx的排放，工業上通常使用選擇性催化還原（SCR）或選擇性非催化還原（SNCR）技術來脫除鍋爐煙氣中的NOx（即脫硝過程）。這兩種技術的共同特點是采用氨（或可以轉化為氨的尿素）與NOx反應，生成無害的水和氮氣。氨的注入量是控制SCR或SNCR反應的關鍵參數，注入量過少時NOx脫出率不足，造成NOx排放超標；氨注入量過多時，過量的氨將從反應器出口逃逸，與煙氣中的二氧化硫和水反應生成硫酸銨鹽，造成設備腐蝕堵塞等嚴重后果。因此，氨逃逸是脫硝過程的重要監控指標。對于SCR催化劑，氨逃逸也是催化劑重要的性能指標之一。無論是工業脫硝還是SCR催化劑性能檢測，都需要高精度的氨逃逸檢測裝置。

TDLAS（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，可調諧半導體激光吸收光譜）是目前在線測定氨逃逸的主流技術。TDLAS采用單一窄帶的激光頻率掃描一條獨立的氣體吸收線，具有高選擇性、高分辨率、速度快、靈敏度高的優勢。目前TDLAS用于氨逃逸檢測主要有兩種方式：

（1）抽取式，即將部分煙氣經采樣管線抽取至專用樣品池中進行測試，目前大部分獨立煙氣分析設備均采用此方法。CN205593918公開了一種脫硝一體化在線監測儀，包括機箱、進氣口、加熱預處理裝置、采樣和校準裝置、氨氣分析裝置、數據處理及顯示裝置、溫控裝置、供電及對外接口裝置，加熱預處理裝置包括加熱器、高溫球閥和二級過濾器。所述氨氣分析裝置包括恒溫光譜儀和高溫氣體室，所述高溫氣體室通過管道與二級過濾器連接。CN205826526公開了一種抽取式氨逃逸監測系統，包括采樣單元、恒溫預處理單元、測量單元和電氣控制單元，所述恒溫預處理單元、測量單元和電氣控制單元位于分析柜內；所述采樣單元包括采樣探頭和伴熱采樣管，所述恒溫預處理單元包括二級過濾器、射流泵、高溫氣動閥、截止閥、標定閥、氣源電磁閥和壓力調節單元，所述壓力調節單元包括壓力開關、標氣流量計和調壓閥，所述測量單元包括測量池、激光發射端、激光接收端、儀器控制單元和顯示單元，所述電氣控制單元包括PLC控制器、溫度控制單元、開關和接線端子。抽取式氨逃逸測試裝置通常設有較為復雜的預處理裝置，在檢測前對氣體樣品進行過濾、除濕等處理，可以避免氣體內灰塵等成分對光學系統的影響，維護周期較長。然而由于采樣管線通常較細，采樣流量也很小，在測試氨逃逸時ppm級別的氨氣極易在采樣管線表面吸附，難以獲得穩定準確的結果。

（2）對射式，即在煙道兩側分別安裝激光發射端和接收端，使激光經過煙氣直接進行測試。CN105259137提供一種管道氨逃逸激光吸收光譜自動在線原位測量裝置，該裝置包括激光發射系統、激光接收系統和兩個焊接法蘭安裝單元，所述激光發射系統和激光接收系統分別通過一個焊接法蘭安裝單元固定在管道的對射兩側；所述激光發射系統包括第一殼體、設置在第一殼體內部的調制信號發生板、激光器驅動電源板和激光器以及安裝在第一殼體上的光束擴束準直透鏡；所述激光接收系統包括第二殼體、設置在第二殼體內部的探測器、前置放大電路板、鎖相放大器板、信號處理板和顯示屏驅動板以及安裝在第二殼體上的光束匯聚透鏡和顯示屏。與抽取式裝置相比，對射式裝置避免了氨氣在采樣管線的吸附問題，對于氨逃逸的測試靈敏度更高。但由于對射式裝置的測試光程等于煙道寬度，在煙道較窄時無法滿足測試精度，不能用于SCR催化劑測試系統。此外，由于煙道兩側壁和中間存在溫差，測試光路的實際溫度難以確定，會影響檢測結果的準確性。對射式裝置還存在不便安裝、調試和維護較為復雜等問題。

發明內容

為了克服現有氨逃逸測試裝置的不足，本發明提供了一種在線原位測定氨逃逸的裝置。與現有技術相比，本發明的裝置具有結構簡單、易于安裝調試、便于維護、測試結果準確等特點，可用于各種需要測定氨逃逸的場景，尤其適用于配合SCR催化劑中試性能檢測系統使用。

本發明的用于原位在線測定氨逃逸的裝置，其特征在于，包括測量管路；所述測量管路一端通過連接件與煙氣進口管路直接相連，另一端用法蘭片密封；所述法蘭片中心設有耐高溫玻璃窗，內側設有檢測桿，外側設有激光發射端、激光接收端和放大電路；其中，所述檢測桿另一端與耐高溫反射鏡相連，所述激光發射端通過光纖與分析儀內激光發生裝置連接，所述激光接收端與放大電路連接，所述放大電路通過電纜與分析儀內信號處理電路連接。