一種管道氨逃逸激光吸收光譜自動在線原位測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及管道氨逃逸氣體分析技術領域，具體是一種管道氨逃逸激光吸收 光譜自動在線原位測量裝置。
【背景技術】
[0002] 在大規(guī)模燃燒礦物燃料的領域，例如燃煤發(fā)電廠，都安裝了前燃或后燃N0X控制技 術的脫硝裝置，后燃N0 X控制技術可以是選擇性催化還原法，也可以是選擇性非催化還原 法，但是無論應用哪種方法，基本原理都是一樣的，即都是通過往反應器內注入氨與氮氧化 物發(fā)生反應，產生水和N 2。注入的氨可以直接以NH3的形式，也可以先通過尿素分解釋放得 到NH3再注入的形式，無論何種形式，控制好氨的注入總量和氨在反應區(qū)的空間分布便可以 最大化地降低N0 X排放。氨注入的過少，就會降低還原轉化效率，氨注入的過量，不能不能減 少N0X排放，反而因為過量的氨導致NH 3逃逸出反應區(qū)，逃逸的NH3會與工藝流程中產生的硫 酸鹽發(fā)生反應生成硫酸銨鹽，且主要都是重硫酸銨鹽。銨鹽會在鍋爐尾部煙道下游固體部 件表面上沉淀，例如沉淀在空氣預熱器扇面上，會造成嚴重的設備腐蝕，并因此帶來昂貴的 維護費用。在反應區(qū)注入的氨分布情況與N0和N0 2的分布不匹配時也會出現(xiàn)氨逃逸現(xiàn)象， 高氨量逃逸的情況伴隨著N0X轉化效率降低是一種非常糟糕的現(xiàn)象和很嚴重的問題。逃逸 掉的NH 3不僅造成資金的浪費，環(huán)境污染，還將腐蝕催化劑模塊，造成催化劑失效和堵塞，大 大縮短催化劑壽命。同時逃逸的NH 3會與空氣中的S0 3生成硫酸銨鹽（具有腐蝕性和粘結 性），導致位于脫硝下游的空氣預熱器蓄熱元件堵塞與腐蝕。因此，準確實時在線監(jiān)測氨逃 逸濃度是非常有必要的。
[0003] 常用的氨逃逸氣體在線測量裝置，如下：
[0004] (1)如中國實用新型專利ZL201310085119. 9提到的將電除塵器第一電場灰斗的 飛灰與水混合，得到待測樣品溶液，控制水灰比為（20~100) : 1和待測樣品溶液的pH值 為6. 0~6. 8,使飛灰中的氨絕大部分甚至全部溶于水中，且不會發(fā)生氨逃逸，從而得到氨 逃逸的結果。該方法不能實時獲取氨逃逸結果，容易造成控制的滯后性，對實時控制氨氣比 例，減少環(huán)境污染存在一定的缺陷。
[0005] (2)抽取式催化還原法氨逃逸測量裝置：通常采用伴熱式抽取氨氣，將NH3先轉化 為N0,采用化學熒光分析法檢測微量N0,再轉換成氨的測量值，存在轉換器轉換效率問題。 另外，在樣氣取樣及傳輸過程存在水分對微量氨的吸收等影響因素，使得抽取分析法測量 微量氨很困難，準確度也難于保證。
[0006] (3)激光原位測量：無需采樣，直接測量氨逃逸濃度，沒有樣氣取樣及傳輸帶來的 影響和粉塵干擾，也不存在轉換器的轉換效率問題造成二次污染。采用激光分析原位測量 微量氨逃逸，更具有代表性。
[0007] 可調諧二極管激光吸收光譜技術（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS)作為激光光譜的典型代表具有很多顯著的優(yōu)點，如：（1)利用半導體 激光良好的單色性，采用"單線光譜"技術避免背景氣體吸收的干擾；（2)利用半導體激光 波長的可調諧性解決粉塵、視窗污染對測量的影響；（3)無需采樣預處理，響應速度快，便 于對生產過程進行控制；(4)實地測量，氣體信息不易失真，測量值為管道內氣體的在線平 均濃度；（5)儀器無運動器件，可靠性高，維護方便，運行費用接近于零（僅為電費）；（6)可 自動修正環(huán)境溫度、壓力變化對測量的影響；（7)非接觸測量，有非常強的高溫、高粉塵和 強腐蝕等惡劣工業(yè)環(huán)境的適應能力。因此，可調諧二極管激光吸收光譜技術為電廠、化工企 業(yè)、水泥企業(yè)等的氨逃逸氣體分析領域的自動在線原位測量的可行性奠定了基礎。 【實用新型內容】
[0008] 本實用新型的目的在于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，克服常用的氨逃逸測量裝置需要樣品采樣、預處理等不足之處，以滿足電廠、化工企業(yè)、 水泥企業(yè)等廠礦企業(yè)所需要的氨逃逸實時在線原位測量與報警的需求。
[0009] 本實用新型的技術方案為：
[0010] -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(fā)射系 統(tǒng)、激光接收系統(tǒng)和兩個焊接法蘭安裝單元，所述激光發(fā)射系統(tǒng)和激光接收系統(tǒng)分別通過 一個焊接法蘭安裝單元固定在管道的對射兩側；
[0011] 所述激光發(fā)射系統(tǒng)包括第一殼體、設置在第一殼體內部的調制信號發(fā)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(tǒng)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；
[0012] 所述調制信號發(fā)生板和激光器驅動電源板的輸出端與激光器的輸入端連接，所述 光束擴束準直透鏡設置在激光器的輸出光路上，用于對激光器輸出的調制激光進行擴束準 直，形成激光準直光束；
[0013] 所述光束匯聚透鏡用于對經管道內部的待測氣體氨氣吸收后的激光準直光束進 行匯聚，形成光斑投射到探測器上進行光電轉換，所述探測器的輸出端通過前置放大電路 板與鎖相放大器板的輸入端連接，所述鎖相放大器板的輸入端與調制信號發(fā)生板的輸出端 連接，所述鎖相放大器板的輸出端與信號處理板的輸入端連接，所述信號處理板的輸出端 通過顯示屏驅動板與顯示屏的輸入端連接。
[0014] 所述的管道氨逃逸激光吸收光譜自動在線原位測量裝置，該裝置還包括氮氣吹掃 單元，所述氮氣吹掃單元的出氣口通過銅管分別與激光發(fā)射系統(tǒng)、激光接收系統(tǒng)以及焊接 法蘭安裝單元的進氣口連通；
[0015] 所述第一殼體內部還設有正壓啟動保護裝置和第一電源轉換板，所述第一電源轉 換板通過正壓啟動保護裝置與電源連接，用于當正壓啟動保護裝置處于閉合狀態(tài)時，將電 源電壓轉換為調制信號發(fā)生板和激光器驅動電源板的工作電壓；
[0016] 所述第二殼體內部還設有第二電源轉換板，所述第二電源轉換板與電源連接，用 于將電源電壓轉換為前置放大電路板、鎖相放大器板、信號處理板和顯示屏驅動板的工作 電壓。
[0017] 所述的管道氨逃逸激光吸收光譜自動在線原位測量裝置，所述焊接法蘭安裝單元 包括鎖箍、內置清潔玻璃的窗片玻環(huán)、光學窗口鏡片、儀器法蘭、0型橡膠密封圈、安裝焊接 法蘭、螺栓、螺母、單向閥門和不銹鋼管，所述鎖箍用于將第一殼體或第二殼體與儀器法蘭 固定在一起，所述窗片玻環(huán)安裝在激光發(fā)射系統(tǒng)的出射端或激光接收系統(tǒng)的入射端，所述 光學窗口鏡片安裝在儀器法蘭上，所述儀器法蘭與安裝焊接法蘭通過螺栓和螺母固定連 接，并采用0型橡膠密封圈進行密封，所述安裝焊接法蘭通過不銹鋼管固定在管道上，所述 單向閥門設置在安裝焊接法蘭與不銹鋼管之間。
[0018] 所述的管道氨逃逸激光吸收光譜自動在線原位測量裝置，所述管道內部設有溫度 傳感器和壓力傳感器，所述溫度傳感器和壓力傳感器的輸出端與信號處理板的輸入端連 接。
[0019] 所述的管道氨逃逸激光吸收光譜自動在線原位測量裝置，所述第一殼體和第二殼 體均為由鑄鋁材料制備而成的袋蓋箱式密封殼體。
[0020] 所述的管道氨逃逸激光吸收光譜自動在線原位測量裝置，所述調制信號發(fā)生板包 括低頻30HZ鋸齒波信號發(fā)生單元和高頻ΙΟΚΗζ正弦波信號發(fā)生單元，所述激光器驅動電源 板包括驅動激光器正常工作的溫度控制器和電流控制器，所述激光器采用中心輸出波長為 1. 53um的可調諧半導體激光器。
[0021] 所述的管道氨逃逸激光吸收光譜自動在線原位測量裝置，所述鎖相放大器板的輸 入端與調制信號發(fā)生板的輸出端通過多芯同軸屏蔽電纜連接。
[0022] 所述的管道氨逃逸激光吸收光譜自動在線原位測量裝置，所述正壓啟動保護裝置 采用壓力開關，所述壓力開關用于當?shù)谝粴んw內部為氮氣正壓狀態(tài)時，保持閉合，當?shù)谝粴?體內部氣壓小于等于外界大氣壓時，