一種新型的氨逃逸激光氣體分析儀

  1、概述

  Sirius-7800天狼星現(xiàn)場(chǎng)氨逃逸激光氣體分析儀是南京卓成自動(dòng)化設(shè)備有限公司采用專(zhuān)利技術(shù)和進(jìn)口的高精度激光檢測(cè)器針對(duì)脫銷(xiāo)工藝排放煙氣而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀。

  由于脫銷(xiāo)所用的氨水具有強(qiáng)腐蝕性，一方面對(duì)鍋爐預(yù)熱回收設(shè)備具有強(qiáng)腐蝕損傷破壞，另一方面又嚴(yán)重污染空氣。因此,無(wú)論是生產(chǎn)工藝的需要還是環(huán)保要求，脫銷(xiāo)系統(tǒng)中必須對(duì)氨氣進(jìn)行檢測(cè)以控制氨逃逸率。

  氨氣是及易溶于水的揮發(fā)性氣體，溶水率是1:500。氨氣的檢測(cè)不能采用常規(guī)樣氣采樣冷卻除水的方式，必須在高溫狀態(tài)直接測(cè)量。

  目前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上普遍采用激光對(duì)射式測(cè)量原理的監(jiān)測(cè)儀。在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)有四個(gè)致命的缺陷：（1）光程限制，由于受光源限制，測(cè)量?jī)啥说木嚯x受限制，安裝時(shí)需選擇合理的位置；（2）怕振動(dòng)，接受端與發(fā)射端距離較遠(yuǎn)，而測(cè)量的光束非常小，安裝時(shí)非常困難，而實(shí)際運(yùn)行中設(shè)備還會(huì)有振動(dòng)與位移，嚴(yán)重影響光束的同軸度，從而導(dǎo)致測(cè)量的準(zhǔn)確性較差；（3）不可校準(zhǔn)，設(shè)備安裝完畢，在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)行校對(duì)，設(shè)備的準(zhǔn)確性沒(méi)有保障；（4）測(cè)量誤差大，激光監(jiān)測(cè)儀出廠前在實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)條件不可能完全模擬工藝現(xiàn)場(chǎng)工況，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際煙氣中的水氣、粉塵和溫度對(duì)測(cè)量精度有非常大的影響，而且對(duì)精度的影響不可能精確地消除。

  鑒于上述因素，南京卓成自動(dòng)化設(shè)備有限公司充分考慮了現(xiàn)有氨氣激光分析儀的各種優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合脫銷(xiāo)工藝，開(kāi)創(chuàng)性地發(fā)明了Sirius天狼星現(xiàn)場(chǎng)高溫激光分析儀。該儀器采用國(guó)際最先進(jìn)的激光檢測(cè)傳感器，通過(guò)先進(jìn)的固態(tài)二極管激光技術(shù)、光學(xué)解決方案、光譜學(xué)和堅(jiān)固的工業(yè)設(shè)計(jì)等獨(dú)特技術(shù)，Sirius天狼星激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線分析儀可不受其它氣體交叉干擾的影響而準(zhǔn)確測(cè)量。現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程氣體的壓力可達(dá)5bar，溫度可達(dá)700℃。

  2測(cè)量原理

  Sirius-7800現(xiàn)場(chǎng)氨氣激光分析儀采用國(guó)外最先進(jìn)的卓越性?xún)r(jià)比的激光氣體檢測(cè)LGD-F200(H)高溫激光分析檢測(cè)模塊，該模塊采樣TDLS(Tunable Diode Laser Spectrometry)可調(diào)諧半導(dǎo)體激光近紅外單線光譜檢測(cè)專(zhuān)利技術(shù)。

  單線光譜測(cè)量技術(shù)基于在近紅外區(qū)域內(nèi)對(duì)被測(cè)氣體單吸收線的挑選。通過(guò)對(duì)所選吸收線光譜分析，使得在所選吸收線波長(zhǎng)內(nèi)無(wú)其它氣體的吸收線(無(wú)交叉吸收干涉)。然后，通過(guò)調(diào)節(jié)二極管激光器溫度和驅(qū)動(dòng)電流，將二極管激光器頻率調(diào)整對(duì)應(yīng)到氣體的單吸收線。激光光譜寬度相應(yīng)調(diào)整到比被測(cè)氣體單吸收線光譜寬度更窄。通過(guò)改變二極管激光器的電流，包含單吸收線的激光波長(zhǎng)被掃描發(fā)射出來(lái)。

  下圖是TDLS可調(diào)諧半導(dǎo)體激光近紅外單線光譜檢測(cè)技術(shù)與普通NDIR非色散紅外普通光譜吸收技術(shù)的比較。

  在激光掃描發(fā)射期間，作為波長(zhǎng)的一個(gè)特性，接收單元探測(cè)到的光強(qiáng)度將發(fā)生變化，且此變化僅僅是來(lái)自于激光器與接收器之間光通道內(nèi)被測(cè)氣體分子對(duì)光線的吸收。探測(cè)到的單吸收線的形狀和尺寸，用來(lái)計(jì)算發(fā)射器和接收器之間的氣體含量。其它氣體的吸收線不會(huì)出現(xiàn)在所選波長(zhǎng)范圍內(nèi)，因此不會(huì)對(duì)單吸收線產(chǎn)生干擾，從而影響氣體含量測(cè)量。

  激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線分析儀不受過(guò)程氣體中分水、粉塵或視窗上污染物等吸收影響，這是由于氣體含量的計(jì)算是基于獨(dú)特單吸收線尺寸和形狀，因此實(shí)現(xiàn)了更可靠的測(cè)量，并減少了維護(hù)的需要?？蓽y(cè)量NH₃，CH₄，CO₂(H₂O，O₂，HCl及其他組份)。

  LGD F200(H)是基于非接觸式、近紅外激光吸收測(cè)量方式。該模塊具有系統(tǒng)獨(dú)立性和及即時(shí)即用性，通過(guò)掃描流過(guò)氣倉(cāng)的氣體進(jìn)行檢測(cè)。LGD-F200(H)高溫檢測(cè)器氣倉(cāng)的連續(xù)高溫測(cè)量恒定溫度190℃，通過(guò)參比通道進(jìn)行去噪，最終提供連續(xù)的氣體狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

  3適應(yīng)條件

  煙氣溫度范圍：≤ 700oC；

  煙氣壓力范圍：≤ 5 bar；

  煙氣濕度范圍：0 ~ 99%（不結(jié)露）；

  煙道壁及直徑：不限制

  最高環(huán)境溫度：65℃；

  最低環(huán)境溫度：-40.0℃；

  現(xiàn)場(chǎng)震動(dòng)烈度：V度；

  設(shè)備的熱膨脹：無(wú)影響

  供電電源：AC 220V±15%  50Hz±1Hz

  消耗功率：300W

  4產(chǎn)品特點(diǎn)

  Sirius-7800氨氣現(xiàn)場(chǎng)激光分析儀采用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜（TDLS）技術(shù)，能夠在各種環(huán)境尤其是高溫、高壓、高粉塵、強(qiáng)腐蝕的惡劣環(huán)境下進(jìn)行NH3氣體濃度參量的在線檢測(cè)，具有測(cè)量準(zhǔn)確、響應(yīng)速度快、可靠性高、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，為生產(chǎn)優(yōu)化、能源回收、安全控制、環(huán)保監(jiān)測(cè)和科研分析帶來(lái)極大方便，在鋼鐵、冶金、石油、化工、環(huán)境保護(hù)和電力等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用,為各行業(yè)氣體在線監(jiān)測(cè)提供了最佳解決方案。

  主要特點(diǎn)

  ◆基于半導(dǎo)體吸收光譜技術(shù)，測(cè)量精度高、漂移小。

  系統(tǒng)以高穩(wěn)定性、低噪聲的半導(dǎo)體激光器為光源，采用半導(dǎo)體激光吸收光譜 (TDLS) 技術(shù)。有效克服了背景氣組份、粉塵顆粒、光源變化等因素對(duì)測(cè)量的影響，擁有抗干擾能力強(qiáng)，檢測(cè)靈敏的特點(diǎn)。

  ◆ 高溫、強(qiáng)腐蝕性氣體的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

  系統(tǒng)采用非接觸光學(xué)檢測(cè)技術(shù)和高溫直接測(cè)量技術(shù)，不需要對(duì)高溫氣體進(jìn)行降溫除濕等預(yù)處理，可對(duì)各類(lèi)高溫氣體（可達(dá)190℃）直接進(jìn)行檢測(cè)；針對(duì)各類(lèi)腐蝕環(huán)境下的應(yīng)用，系統(tǒng)可選配316L、PTFE或陶瓷等多種材質(zhì)的防腐材料，滿(mǎn)足各類(lèi)應(yīng)用要求。

  ◆ 現(xiàn)場(chǎng)式設(shè)計(jì)

  Sirius-7800現(xiàn)場(chǎng)激光氨氣檢測(cè)儀綜合利用了半導(dǎo)體吸收光譜、數(shù)字信號(hào)處理、戶(hù)外控制等多項(xiàng)技術(shù)，將采樣、濾塵、加熱保溫及冷卻等技術(shù)溶于一體，不需要遠(yuǎn)距離輸送氣體，也不需要獨(dú)立的恒溫分析小屋，系統(tǒng)緊湊，安裝檢測(cè)，維護(hù)簡(jiǎn)單。

  ◆ 單側(cè)安裝，不怕振動(dòng)，高可靠性

  Sirius-7800現(xiàn)場(chǎng)激光氨氣檢測(cè)儀只需簡(jiǎn)單地安裝在煙道或生產(chǎn)設(shè)備的一側(cè)，不需要對(duì)準(zhǔn)光源，也不怕現(xiàn)場(chǎng)的振動(dòng)影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。儀器內(nèi)無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，可靠性高；系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快。

  ◆戶(hù)外型設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)就地安裝，全天候運(yùn)行,不需要分析小屋

  系統(tǒng)采用戶(hù)外型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，配有溫度、濕度檢測(cè)模塊，對(duì)氣體溫度、濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和補(bǔ)償，滿(mǎn)足嚴(yán)寒及高濕等地區(qū)全天候運(yùn)行的測(cè)量要求。

  5  技術(shù)指標(biāo)

  測(cè)量氣體    NH₃

  測(cè)量范圍    0 ～30、100ppm

  測(cè)量精度    <±2%

  檢測(cè)極限0.3ppm

  分 辨 率        0.1ppm

  長(zhǎng)期零漂          <±2%/年

  重 復(fù) 性          <±2%FS

  預(yù)熱時(shí)間          2min啟動(dòng)，30min穩(wěn)定

  測(cè)量池溫度190°C

  MTPF平均無(wú)故障時(shí)間    3年

  響應(yīng)時(shí)間         15s@0.5l/min

  工作溫度          -30 ～ 65°C

  儲(chǔ)存溫度          -40 ～ 85°C

  濕度范圍         0 ～ 99%RH（無(wú)冷凝）

  電源功率   220±20% VAC / 120W

  樣氣流量要求0.2~1.5L/min，波動(dòng)<25%

  樣氣壓力要求800 ～  1100 hPa

  樣氣濕度要求  <97%RH 或 Max 30%（無(wú)冷凝）

  模擬量輸出信號(hào)4-20mA

  繼電器輸出接口DC24V2A