一种管道氨逃逸激光吸收光谱自动在线原位测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种管道氨逃逸激光吸收光谱自动在线原位测量装置，该装置包括激光发射系统、激光接收系统和两个焊接法兰安装单元，所述激光发射系统和激光接收系统分别通过一个焊接法兰安装单元固定在管道的对射两侧；所述激光发射系统包括第一壳体、设置在第一壳体内部的调制信号发生板、激光器驱动电源板和激光器以及安装在第一壳体上的光束扩束准直透镜；所述激光接收系统包括第二壳体、设置在第二壳体内部的探测器、前置放大电路板、锁相放大器板、信号处理板和显示屏驱动板以及安装在第二壳体上的光束汇聚透镜和显示屏。本发明专利技术具有结构简单、操作方便、响应快速、测量结果准确、稳定性高、非旁路监测等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及管道氨逃逸气体分析
，具体是一种管道氨逃逸激光吸收光谱自动在线原位测量装置。
技术介绍
在大规模燃烧矿物燃料的领域，例如燃煤发电厂，都安装了前燃或后燃NOX控制技术的脱硝装置，后燃NOX控制技术可以是选择性催化还原法，也可以是选择性非催化还原法，但是无论应用哪种方法，基本原理都是一样的，即都是通过往反应器内注入氨与氮氧化物发生反应，产生水和N2。注入的氨可以直接以NH3的形式，也可以先通过尿素分解释放得到NH3再注入的形式，无论何种形式，控制好氨的注入总量和氨在反应区的空间分布便可以最大化地降低NOX排放。氨注入的过少，就会降低还原转化效率，氨注入的过量，不能不能减少NOX排放，反而因为过量的氨导致NH3逃逸出反应区，逃逸的NH3会与工艺流程中产生的硫酸盐发生反应生成硫酸铵盐，且主要都是重硫酸铵盐。铵盐会在锅炉尾部烟道下游固体部件表面上沉淀，例如沉淀在空气预热器扇面上，会造成严重的设备腐蚀，并因此带来昂贵的维护费用。在反应区注入的氨分布情况与NO和NO2的分布不匹配时也会出现氨逃逸现象，高氨量逃逸的情况伴随着NOX转化效率降低是一种非常糟糕的现象和很严重的问题。逃逸掉的NH3不仅造成资金的浪费，环境污染，还将腐蚀催化剂模块，造成催化剂失效和堵塞，大大缩短催化剂寿命。同时逃逸的NH3会与空气中的SO3生成硫酸铵盐(具有腐蚀性和粘结性)，导致位于脱硝下游的空气预热器蓄热元件堵塞与腐蚀。因此，准确实时在线监测氨逃逸浓度是非常有必要的。常用的氨逃逸气体在线测量装置，如下：(1)如中国专利技术专利ZL201310085119.9提到的将电除尘器第一电场灰斗的飞灰与水混合，得到待测样品溶液，控制水灰比为(20～100):1和待测样品溶液的pH值为6.0～6.8，使飞灰中的氨绝大部分甚至全部溶于水中，且不会发生氨逃逸，从而得到氨逃逸的结果。该方法不能实时获取氨逃逸结果，容易造成控制的滞后性，对实时控制氨气比例，减少环境污染存在一定的缺陷。(2)抽取式催化还原法氨逃逸测量装置：通常采用伴热式抽取氨气，将NH3先转化为NO，采用化学荧光分析法检测微量NO，再转换成氨的测量值，存在转换器转换效率问题。另外，在样气取样及传输过程存在水分对微量氨的吸收等影响因素，使得抽取分析法测量微量氨很困难，准确度也难于保证。(3)激光原位测量：无需采样，直接测量氨逃逸浓度，没有样气取样及传输带来的影响和粉尘干扰，也不存在转换器的转换效率问题造成二次污染。采用激光分析原位测量微量氨逃逸，更具有代表性。可调谐二极管激光吸收光谱技术(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy，TDLAS)作为激光光谱的典型代表具有很多显著的优点，如：(1)利用半导体激光良好的单色性，采用“单线光谱”技术避免背景气体吸收的干扰；(2)利用半导体激光波长的可调谐性解决粉尘、视窗污染对测量的影响；(3)无需采样预处理，响应速度快，便于对生产过程进行控制；(4)实地测量，气体信息不易失真，测量值为管道内气体的在线平均浓度；(5)仪器无运动器件，可靠性高，维护方便，运行费用接近于零(仅为电费)；(6)可自动修正环境温度、压力变化对测量的影响；(7)非接触测量，有非常强的高温、高粉尘和强腐蚀等恶劣工业环境的适应能力。因此，可调谐二极管激光吸收光谱技术为电厂、化工企业、水泥企业等的氨逃逸气体分析领域的自动在线原位测量的可行性奠定了基础。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种管道氨逃逸激光吸收光谱自动在线原位测量装置，克服常用的氨逃逸测量装置需要样品采样、预处理等不足之处，以满足电厂、化工企业、水泥企业等厂矿企业所需要的氨逃逸实时在线原位测量与报警的需求。本专利技术的技术方案为：一种管道氨逃逸激光吸收光谱自动在线原位测量装置，该装置包括激光发射系统、激光接收系统和两个焊接法兰安装单元，所述激光发射系统和激光接收系统分别通过一个焊接法兰安装单元固定在管道的对射两侧；所述激光发射系统包括第一壳体、设置在第一壳体内部的调制信号发生板、激光器驱动电源板和激光器以及安装在第一壳体上的光束扩束准直透镜；所述激光接收系统包括第二壳体、设置在第二壳体内部的探测器、前置放大电路板、锁相放大器板、信号处理板和显示屏驱动板以及安装在第二壳体上的光束汇聚透镜和显示屏；所述调制信号发生板和激光器驱动电源板的输出端与激光器的输入端连接，所述光束扩束准直透镜设置在激光器的输出光路上，用于对激光器输出的调制激光进行扩束准直，形成激光准直光束；所述光束汇聚透镜用于对经管道内部的待测气体氨气吸收后的激光准直光束进行汇聚，形成光斑投射到探测器上进行光电转换，所述探测器的输出端通过前置放大电路板与锁相放大器板的输入端连接，所述锁相放大器板的输入端与调制信号发生板的输出端连接，所述锁相放大器板的输出端与信号处理板的输入端连接，所述信号处理板的输出端通过显示屏驱动板与显示屏的输入端连接。所述的管道氨逃逸激光吸收光谱自动在线原位测量装置，该装置还包括氮气吹扫单元，所述氮气吹扫单元的出气口通过铜管分别与激光发射系统、激光接收系统以及焊接法兰安装单元的进气口连通；所述第一壳体内部还设有正压启动保护装置和第一电源转换板，所述第一电源转换板通过正压启动保护装置与电源连接，用于当正压启动保护装置处于闭合状态时，将电源电压转换为调制信号发生板和激光器驱动电源板的工作电压；所述第二壳体内部还设有第二电源转换板，所述第二电源转换板与电源连接，用于将电源电压转换为前置放大电路板、锁相放大器板、信号处理板和显示屏驱动板的工作电压。所述的管道氨逃逸激光吸收光谱自动在线原位测量装置，所述焊接法兰安装单元包括锁箍、内置清洁玻璃的窗片玻环、光学窗口镜片、仪器法兰、O型橡胶密封圈、安装焊接法兰、螺栓、螺母、单向阀门和不锈钢管，所述锁箍用于将第一壳体或第二壳体与仪器法兰固定在一起，所述窗片玻环安装在激光发射系统的出射端或激光接收系统的入射端，所述光学窗口镜片安装在仪器法兰上，所述仪器法兰与安装焊接法兰通过螺栓和螺母固定连接，并采用O型橡胶密封圈进行密封，所述安装焊接法兰通过不锈钢管固定在管道上，所述单向阀门设置在安装焊接法兰与不锈钢管之间。所述的管道氨逃逸激光吸收光谱自动在线原位测量装置，所述管道内部设有温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管道氨逃逸激光吸收光谱自动在线原位测量装置，其特征在于：该装置包括激光发射系统、激光接收系统和两个焊接法兰安装单元，所述激光发射系统和激光接收系统分别通过一个焊接法兰安装单元固定在管道的对射两侧；所述激光发射系统包括第一壳体、设置在第一壳体内部的调制信号发生板、激光器驱动电源板和激光器以及安装在第一壳体上的光束扩束准直透镜；所述激光接收系统包括第二壳体、设置在第二壳体内部的探测器、前置放大电路板、锁相放大器板、信号处理板和显示屏驱动板以及安装在第二壳体上的光束汇聚透镜和显示屏；所述调制信号发生板和激光器驱动电源板的输出端与激光器的输入端连接，所述光束扩束准直透镜设置在激光器的输出光路上，用于对激光器输出的调制激光进行扩束准直，形成激光准直光束；所述光束汇聚透镜用于对经管道内部的待测气体氨气吸收后的激光准直光束进行汇聚，形成光斑投射到探测器上进行光电转换，所述探测器的输出端通过前置放大电路板与锁相放大器板的输入端连接，所述锁相放大器板的输入端与调制信号发生板的输出端连接，所述锁相放大器板的输出端与信号处理板的输入端连接，所述信号处理板的输出端通过显示屏驱动板与显示屏的输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种管道氨逃逸激光吸收光谱自动在线原位测量装置，其特征在于：该装置包括激光发射系统、激光接收系统和两个焊接法兰安装单元，所述激光发射系统和激光接收系统分别通过一个焊接法兰安装单元固定在管道的对射两侧；
所述激光发射系统包括第一壳体、设置在第一壳体内部的调制信号发生板、激光器驱动电源板和激光器以及安装在第一壳体上的光束扩束准直透镜；所述激光接收系统包括第二壳体、设置在第二壳体内部的探测器、前置放大电路板、锁相放大器板、信号处理板和显示屏驱动板以及安装在第二壳体上的光束汇聚透镜和显示屏；
所述调制信号发生板和激光器驱动电源板的输出端与激光器的输入端连接，所述光束扩束准直透镜设置在激光器的输出光路上，用于对激光器输出的调制激光进行扩束准直，形成激光准直光束；
所述光束汇聚透镜用于对经管道内部的待测气体氨气吸收后的激光准直光束进行汇聚，形成光斑投射到探测器上进行光电转换，所述探测器的输出端通过前置放大电路板与锁相放大器板的输入端连接，所述锁相放大器板的输入端与调制信号发生板的输出端连接，所述锁相放大器板的输出端与信号处理板的输入端连接，所述信号处理板的输出端通过显示屏驱动板与显示屏的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的管道氨逃逸激光吸收光谱自动在线原位测量装置，其特征在于：该装置还包括氮气吹扫单元，所述氮气吹扫单元的出气口通过铜管分别与激光发射系统、激光接收系统以及焊接法兰安装单元的进气口连通；
所述第一壳体内部还设有正压启动保护装置和第一电源转换板，所述第一电源转换板通过正压启动保护装置与电源连接，用于当正压启动保护装置处于闭合状态时，将电源电压转换为调制信号发生板和激光器驱动电源板的工作电压；
所述第二壳体内部还设有第二电源转换板，所述第二电源转换板与电源连接，用于将电源电压转换为前置放大电路板、锁相放大器板、信号处理板和显示屏驱动板的工作电压。
3.根据权利要求1所述的管道氨逃逸激光吸收光谱自动在线原位测量装置，其特征在于：所述焊接法兰安装单元包括锁箍、内置清洁玻璃的窗片玻环、光学窗口镜片、仪器法兰、O型橡胶密封...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志荣，董凤忠，夏滑，吴边，庞涛，崔小娟，
申请(专利权)人：安徽中科智泰光电测控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34