[發明專利]一種基于紫外開放可調式多反池技術的便攜煙氣原位測量系統

在審

• 申請號: 201810051407.5
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108318437A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 秦敏;方武;段俊;梁帥西;唐科;孟凡昊;謝品華;劉建國;劉文清
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01N21/33
• 分類號: G01N21/33;G01N21/27
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗

本發明公開了一種基于紫外開放可調式多反池技術的便攜煙氣原位測量系統，包括紫外光源模塊、入射鏡頭、光路選擇器、紫外開放可調式多反池、出射鏡頭、微型光纖光譜儀、校準模塊、光纖、系統電源模塊及數據采集與顯示模塊。本發明的測量系統采用紫外開放可調式多反池作為直插式煙氣測量氣室，通過調節光束在池內反射次數擴展測量光程，顯著提高待測煙氣成分光學吸收厚度，檢測限達到ppb量級，相比于目前通用的直插式紫外單光程透射池煙氣測量系統，探測靈敏度提高2個數量級；同時，本發明經過獨特的光路設計，通過光路切換控制方式，具備零氣和樣氣在線校準功能，具有便攜的特點，滿足目前固定污染源超低排放煙氣中二氧化硫和氮氧化物的監測需求。

技術領域

本發明涉及一種基于紫外開放可調式多反池技術的便攜煙氣原位測量系統，適用于固定污染源煙氣超低排放二氧化硫(SO₂)和氮氧化物(NO&NO₂)監測領域。

技術背景

隨著對污染源排放監控的進一步加強，大量脫硫、脫硝設備的使用，污染物排放濃度向著越來越低的方向發展，從而對監測儀器提出了更高的要求，發展超低排放監測技術及相關設備研制就被提上了越來越迫切的議事日程上。超低排放的實施導致煙氣溫度降低、濕度增大，SO₂、NO_x及顆粒物濃度大幅降低，現場條件更加復雜，監測難度越來越大，進而對上述污染物監測設備提出了更高的要求。傳統的固定污染源煙氣排放監測系統采用抽取式和直插式的監測方式。直插式煙氣紫外差分探頭可以實現原位在線測量，不需要對煙氣進行采樣和前處理，但傳統的紫外氣體池多數為單光程透射池，氣體吸收光程短，無法滿足固定污染源煙氣超低排放的監測要求。抽取式是通過抽氣裝置將煙氣抽取到煙道外來進行測量，需要配備專門的煙氣前處理裝置和伴熱裝置，存在采樣過程損耗大、測量干擾成分多等問題。針對超低排放的監測需要，急需加強技術方法和必要設備的研發。

發明內容

本發明技術解決問題：為了解決目前傳統直插式紫外煙氣探頭無法滿足煙氣超低排放的需求，提供一種基于紫外開放可調式多反池技術的便攜煙氣原位測量系統。

本發明解決技術問題采用如下技術方案：一種基于紫外開放可調式多反池技術的便攜煙氣原位測量系統，包括：紫外光源模塊、入射鏡頭、光路選擇器、用于測量待測煙氣成分的氣室、出射鏡頭、微型光纖光譜儀、校準模塊、入射光纖、一分二分支光纖、系統電源模塊以及數據采集與顯示模塊；所述測量系統采用煙道直插式測量方式，即氣室位于煙道中，不改變煙道中氣體的流動方向，也不抽取煙氣到煙道外的一種測量方式；所述氣室采用紫外開放可調式多反池，紫外開放可調式多反池位于直插式煙道測量探頭中；紫外光源模塊、入射鏡頭、光路選擇器、紫外開放可調式多反池的主鏡部分、出射鏡頭、微型光纖光譜儀、校準模塊、入射光纖、一分二分支光纖、系統電源模塊及數據采集與顯示模塊位于煙道外的儀器箱內，包含了紫外開放可調式多反池副鏡的直插式煙道測量探頭前端位于煙道內；在進行測量時，光路選擇器將光路切換至測量光路狀態，紫外光源模塊發出的光束經入射光纖傳輸、入射鏡頭準直后經光路選擇器在紫外開放可調式多反池內多次反射，煙氣由煙道下端向上端傳輸過程中通過紫外開放可調式多反池，光束被池內待測煙氣成分吸收后通過出射鏡頭經一分二分支光纖的分支端傳輸進入微型光纖光譜儀，經過分光后形成的光譜通過數據采集與顯示模塊運用差分吸收光譜反演算法同時獲得煙氣中二氧化硫SO₂、一氧化氮NO和二氧化氮NO₂的濃度值。一分二分支光纖的另一分支端與校準模塊連接，系統可通過光路選擇器控制光路切換，實現零氣和樣氣的在線校準；當光路選擇器切換光路進入校準光路狀態，紫外光源模塊發出的光經入射光纖傳輸至入射鏡頭，光束被準直后通過光路選擇器進入校準模塊，在校準模塊中分別通入零氣和標準濃度的樣品氣，微型光纖光譜儀接收光束通過校準模塊后的光譜信號，從而實現零氣和樣氣的在線校準。