便攜式氨氣分析儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于檢測流程工業(yè)中所排放氣體的儀器，具體涉及一種基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光光譜技術(shù)的便攜式氨氣分析儀。
【背景技術(shù)】
[0002]流程工業(yè)是節(jié)能減排的重點(diǎn)領(lǐng)域，特別是電力、鋼鐵、水泥、建材，以及石油化工的燃煤鍋爐、工業(yè)爐窯等固定污染源煙氣排放的二氧化硫、氮氧化物是重點(diǎn)控制對象。燃煤鍋爐及工業(yè)爐窯煙氣的脫硝工藝大多采用選擇性催化還原法(SCR)，以及非選擇性催化還原法(SNCR)等，脫硝工藝采用NHX基還原劑，如氨、尿素；在催化劑作用下氨和氮氧化物反應(yīng)生成氮和水。因此，脫硝反應(yīng)過程中，要嚴(yán)格控制加氨量和監(jiān)測煙氣中微量的逃逸氨。
[0003]SCR法是在固體催化劑存在下，利用各種還原氣體和NOX反應(yīng)使之轉(zhuǎn)化為N2的方法，以NH3作還原劑時(shí)，金屬氧化物(如:V205/Mn02等)是最常用的SCR工業(yè)催化劑。該技術(shù)具有脫氮效率高(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不低于80%，實(shí)際可達(dá)90%以上)、反應(yīng)溫度較低(573~753K)、催化劑不含貴金屬、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，是目前被認(rèn)為是最好的固定污染源煙氣脫硝技術(shù)，并已在燃煤電廠煙氣脫硝得到廣泛應(yīng)用。SCR的基本反應(yīng)過程是:
[0004]4Ν0+4 ΝΗ3+ 02 =4Ν2+6 Η20
[0005]2Ν02+4ΝΗ3=3Ν2+6Η20
[0006]SCR可能存在的問題如下:
[0007]氨泄漏，未反應(yīng)的氨排出系統(tǒng)，造成二次污染。HJ562-2010《火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范-選擇性催化還原法》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:SCR法的氨逃逸量應(yīng)控制在2.5mg/m3o當(dāng)燃用高硫煤時(shí)，煙氣中部分S02將被氧化成S03。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定S02 /S03的轉(zhuǎn)化率不大于1%。轉(zhuǎn)化的S03以及煙氣中原有的S03會與煙氣中的NH3進(jìn)一步反應(yīng)生成氨鹽(NH4HS03)從而造成催化劑中毒或管路堵塞等。另外過量NH3可能和02反應(yīng)生成N20。
[0008]微量逃逸氨在線監(jiān)測的重要性
[0009]煙氣脫硝過程中，氨的注入量既要保證有足夠的NH3與NOX反應(yīng)，以降低NOX的排放量，又要避免向煙氣中注入過量的NH3 ;注入過量的氨，不僅會增加設(shè)備的腐蝕，還生成銨鹽。煙氣中的NH3、H20和S03的反應(yīng)生成銨鹽——硫酸氫胺(ABS)，并易在設(shè)備表面形成液態(tài)懸浮顆粒。ABS在溫度降低時(shí)，會吸收煙氣中的水分，形成腐蝕性溶液；在溫度較低的催化劑表面，煙氣中ABS會堵塞催化劑，造成催化劑失活，增加反應(yīng)器的壓損。在經(jīng)過后續(xù)設(shè)備時(shí)，會在溫度較低的空氣預(yù)熱器熱交換表面產(chǎn)生沉積，增大壓降，降低空氣預(yù)熱器的效率，對后續(xù)設(shè)備也會產(chǎn)生堵塞及腐蝕。根據(jù)有關(guān)報(bào)告，SCR脫硝反應(yīng)器出口煙氣的微量氨逃逸控制在2~3 X 10-6，可延長空氣預(yù)熱器的檢修周期。
[0010]監(jiān)測脫硝反應(yīng)器出口煙氣的微量氨逃逸，存在高溫(300~400°C)、高濕(水汽達(dá)飽和)、高粉塵(20~40g/nm3)、ABS易結(jié)晶和安裝環(huán)境條件惡劣等問題，使監(jiān)測微量逃逸氨難度增大。
[0011]目前市場上尚未有一種專門應(yīng)用于檢測脫硝反應(yīng)器內(nèi)部特別是出口處氨氣濃度的儀器。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0012]本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、可伸入到脫硝反應(yīng)器內(nèi)部進(jìn)行氨氣濃度檢測、檢測結(jié)果精準(zhǔn)的便攜式氨氣分析儀。
[0013]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:便攜式氨氣分析儀，包括燒結(jié)過濾器、前管體、后管體和箱體，前管體前端設(shè)有安裝筒，連接頭前端通過安裝筒與燒結(jié)過濾器連接，安裝筒內(nèi)設(shè)有棱鏡，棱鏡與安裝筒內(nèi)部之間具有透氣間隙，前管體和后管體同軸向設(shè)置，前管體后端通過連接塊與后管體前端可拆卸連接，連接塊內(nèi)部密封設(shè)有透鏡和透鏡壓環(huán)，前管體后部設(shè)有前出氣彎頭，后管體后端通過固定板與箱體連接，固定板和箱體在對應(yīng)于后管體后端口處設(shè)有連通口，箱體內(nèi)設(shè)有調(diào)節(jié)架，調(diào)節(jié)架上設(shè)有安裝板，安裝板上設(shè)有激光發(fā)射器、激光接收器和電路板，激光發(fā)射器和激光接收器均與電路板連接，箱體頂部設(shè)有蓋板，箱體一側(cè)設(shè)有與電路板連接的顯示屏。
[0014]所述箱體內(nèi)設(shè)有后出氣彎頭，后出氣彎頭連接有伸出箱體的穿板接頭，后管體內(nèi)部設(shè)有與后管體內(nèi)壁接觸的抽氣管，抽氣管與后管體的中心線平行，抽氣管前端穿過連接塊并與前出氣彎頭連接，抽氣管后端徑向折彎與后出氣彎頭連接。
[0015]所述后管體后部設(shè)有固定圈，固定圈上設(shè)有操作手柄。
[0016]采用上述技術(shù)方案，激光接收器設(shè)置在電路板上，電路板通過數(shù)據(jù)信號線與總控制系統(tǒng)連接，總控制系統(tǒng)主要包括可調(diào)諧激光二極管及其電流驅(qū)動電路，溫度控制電路，波長調(diào)制信號電路，RS - 232通訊電路，測量信號處理電路，中央處理器電路，報(bào)警信號電路，標(biāo)準(zhǔn)4?20mA信號輸人輸出電路，IXD及鍵盤接口電路，其他RS-232，激光分光耦合器，傳感器及其前置放大電路等。中央處理器電路通過RS-232通訊電路控制激光二極管的電流驅(qū)動電路，溫度控制電路以及波長調(diào)制信號電路，以產(chǎn)生需要的激光源，傳感器及其前置放大電路接收經(jīng)過被測氣體的激光，轉(zhuǎn)換成電信號，測量信號處理電路對該電信號進(jìn)行相敏檢波處理，獲得二次諧波信號，然后通過中央處理器電路的AD轉(zhuǎn)換端口，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)行進(jìn)一步處理。中央處理器電路還要通過標(biāo)準(zhǔn)的4?20mA信號輸人電路獲得用于濃度補(bǔ)償?shù)臏囟群蛪毫π盘?，通過4-20mA信號輸出電路輸出氣體濃度值，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)過程的精密控制。RS-232接口電路用于與上位機(jī)進(jìn)行通訊，USB接口電路用于進(jìn)行資料傳輸。
[0017]本實(shí)用新型的穿板接頭連接抽氣風(fēng)機(jī)或抽氣泵，手持操作手柄將前管體前端伸入到煙道內(nèi)，氣體由燒結(jié)過濾器進(jìn)入到前管體內(nèi)，激光發(fā)射器發(fā)出的激光經(jīng)準(zhǔn)直器后穿過透鏡和前管體內(nèi)的被測氣體，激光再由前管體前端的棱鏡反射，再次穿過前管體內(nèi)的被測氣體和透鏡后被激光接收器接收，激光接收器獲得的測量信號通過電路板上標(biāo)準(zhǔn)電光轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成激光通過光纜傳回中央處理系統(tǒng)，然后再經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)光電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過后續(xù)處理后得到氣體濃度。
[0018]后管體的設(shè)置進(jìn)一步增加伸入到高溫?zé)煹纼?nèi)的長度，使伸入到煙道內(nèi)的長度更長，前管體外徑小于后管體外徑，這樣可使后管體內(nèi)容納抽氣管，使抽氣管不阻擋激光的發(fā)射和接收。
[0019]顯示屏用于顯示測出的氨氣濃度等數(shù)值。操作者手持操作手柄可將本實(shí)用新型進(jìn)入煙道或抽出煙道，從而方便操作。
[0020]綜上所述，本實(shí)用新型相相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果:
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