发电锅炉的一氧化碳、硫化氢及氧气监测系统技术方案

本申请涉及一种发电锅炉的一氧化碳、硫化氢及氧气监测系统，包括发电锅炉、用于采集发电锅炉燃烧气体的气体采样单元、用于对采集的气体进行分析的气体分析单元，以及用于控制气体分析单元的控制单元；气体采样单元连接气体分析单元，气体分析单元包括带有光学窗口的第一气室、第二气室和第三气室，第一气室、第二气室和第三气室前均设有激光器，激光器发射激光的光路穿过光学窗口经相应气室至全反镜，全反镜反射被相应气室的气体吸收后的激光并经光学窗口被相应信号检测模块接收，相应的信号检测模块将光信号转换为电信号传送给控制单元。本申请能够实时监测发电锅炉的气体浓度，减少污染物排放，提高燃烧效率和火焰品质，优化锅炉燃烧过程。

【技术实现步骤摘要】
发电锅炉的一氧化碳、硫化氢及氧气监测系统
本申请涉及气体浓度监测
，尤其是涉及一种发电锅炉的一氧化碳、硫化氢及氧气监测系统。
技术介绍
发电锅炉是原煤经筛选、破碎和研磨成大部分粒径小于0.1mm的煤粉后，经燃烧器喷入炉膛作悬浮状燃烧。发电锅炉内燃烧是一个复杂的物理化学过程，燃烧过程中，氧气作为燃烧过程中最重要的助燃气体，其浓度对优化燃烧过程至关重要；硫化氢作为腐蚀性.有毒易爆产物,持续监测这种有毒有害化合物对于避免燃烧锅炉的腐蚀、爆炸、减少排放和确保工作人员安全至关重要；发电锅炉为了提高燃烧效果,燃烧过程中为保证燃烧充分，必须有充足的补风量，但增大过剩空气系数，将使燃烧后烟气量及排烟热损失增加，影响燃烧效率，大量一氧化碳没有来得及反应随着烟气排放，大大超出国家环保标准要求，日益严重的环境污染不仅造成重大的经济损失，还对人类的身体健康产生了很大影响。因此，实时监测发电锅炉中一氧化碳、硫化氢及氧气中的浓度具有重大的意义。但现有的测量方法或精度不高，或操作复杂，运行维护费用高。
技术实现思路
为了监测发电锅炉的气体浓度，减少污染物排放，提高燃烧效率和火焰品质，优化锅炉燃烧过程，本申请提供一种发电锅炉的一氧化碳、硫化氢及氧气监测系统。本申请提供的一种发电锅炉的一氧化碳、硫化氢及氧气监测系统，采用如下的技术方案：一种发电锅炉的一氧化碳、硫化氢及氧气监测系统，包括发电锅炉，还包括用于采集发电锅炉燃烧气体的气体采样单元，用于对采集的气体进行分析的气体分析单元，以及用于控制气体分析单元的控制单元；所述气体采样单元连接气体分析单元，所述气体分析单元包括带有光学窗口的第一气室、第二气室和第三气室，所述第一气室、第二气室和第三气室前均设有激光器，所述激光器发射激光的光路穿过光学窗口经相应气室至全反镜，所述全反镜反射被相应气室的气体吸收后的激光并经光学窗口被相应信号检测模块接收，相应的所述信号检测模块将光信号转换为电信号传送给控制单元，所述控制单元分析处理接收的数据并控制相应的激光器发射激光。通过采用上述技术，激光器发射的激光经过气室时，激光被相应气室内的气体吸收部分能量后，被全反镜反射至信号检测模块，信号检测模块将光信号转换为电信号传送给控制单元，控制单元经分析处理到相应气室内气体的浓度。该系统监测气体浓度精度高，操作简便，运行维护费用低。优选的，经过第一气室激光的中心波长为4660nm，经过第二气室激光的中心波长为1578nm，经过第三气室激光的中心波长为760nm。通过采用上述技术，中心波长为4660nm的激光其一氧化碳吸收强度大，中心波长为1578nm的激光其硫化氢的吸收强度大，中心波长为760nm的激光其氧气的吸收强度大。通过信号检测模块接收相应气体吸收后的反射激光，并经过控制单元的分析处理后得到相应气体的浓度值，可以监测发电锅炉中相应气体的浓度值。优选的，所述激光器与相应气室之间均设有透镜，所述全反镜设置在相应气室内并与光学窗口相对，所述激光器发射的激光经相应透镜后的焦点汇集在相应全反镜上。通过采用上述技术，可以激光器发射的激光经过透镜进入到相应气室内，并将激光光束的焦点汇集到全反镜上，实现全反镜对进入相应气室内激光被气体吸收后的反射。优选的，所述气体采样单元包括与发电锅炉依次连通的截止阀、冷却装置、过滤器、流量计、减压阀和连通器，所述连通器分别连通第一气室、第二气室和第三气室，所述连通第一气室、第二气室和第三气室还分别连接出气管。通过采用上述技术，冷却装置可以将高温气体冷却；过滤器可以滤除气体中的微小颗粒，保证气体的纯度，提高检测精度；流量计可以限制气体的流量，减小气体对气室的冲击；减压阀可以控制气室的气体压力，避免气室内的压力过大；连通器将采集的气体分为三个气室，可以对三个不同气室内的一氧化碳、硫化氢和氧气同时监测。优选的，所述流量计为浮子流量计，所述流量计为1.2-1.5L/min；所述减压阀的压力范围为1-1.4atm。通过采用上述技术，控制流量计和减压阀的范围，可以保证气室内气体的稳定，为激光器发射的激光在气室内稳定的传播创造良好条件，提高检测气体浓度的精度。优选的，每个所述激光器均贴敷热电制冷片，每个所述热电制冷片均电连接控制单元。通过采用上述技术，设置与激光器贴敷的热电制冷片，可以为激光器进行有效散热，保证激光器能够安全稳定的工作。优选的，所述第一气室、第二气室和第三气室内均设有温度传感器，每个所述温度传感器电连接控制单元。通过采用上述技术，气室内设置温度传感器，可以感知气室内的温度变化，相应气室的温度大于控制单元预设的温度阈值，控制单元控制相应激光器停止工作，保证检测气体浓度的精度。优选的，所述第一气室、第二气室和第三气室内均设有压力传感器，每个所述压力传感器均电连接控制单元。通过采用上述技术，气室内设置压力传感器，可以感知气室内的压力变化，相应气室的压力大于控制单元预设的压力阈值，控制单元控制相应激光器停止工作，保证检测气体浓度的精度。优选的，还包括报警模块，所述报警模块电连接控制单元；相应气体浓度值超过控制单元预设的阈值时，控制单元发送报警指令给报警模块，所述报警模块接收报警指令进行报警提示。通过采用上述技术，气体分析单元检测到相应气体浓度值超过控制单元预设的浓度阈值时，控制单元控制报警模块进行报警提示，提示相关人员作相应处理。优选的，还包括显示模块，所述显示模块电连接控制单元。通过采用上述技术，气体分析单元将相应气体的数据进行处理后传送给控制单元，控制单元经过分析处理得到将相应的气体浓度并经显示模块进行显示，使相应气体的浓度更直观的显示给相关工作人员，方便对发电锅炉中相应气体浓度的监测。综上所述，本申请包括以下有益技术效果：本申请通过设置气体采样单元单元将气体分为三个不同的气室便于对一氧化碳、硫化氢和氧气同时进行监测。通过设置气体分析单元，激光器发射的激光经过相应气室时，激光被相应气室内的气体吸收部分能量后，被全反镜反射至信号检测模块，信号检测模块将光信号转换为电信号传送给控制单元，控制单元经分析处理到相应气室内气体的浓度。通过检测上述气体的浓度不仅能为脱硫、脱硝系统提供数据依据，还能作为反馈信号来调节发电锅炉一次、二次风量灯燃烧参数，为优化发电锅炉的燃烧过程，有效控制了锅炉内结渣和超温现象的发生，提高锅炉燃烧效率，降低污染物排放具有重要作用；该系统能够实时在线进行监控，操作简便，反应快速，精度高。附图说明图1是本申请的结构示意图。图示：1、发电锅炉；2、气体采样单元；21、截止阀；22、冷却装置；23、过滤器；24、流量计；25、减压阀；26、连通器；27、出气管；3、气体分析单元；31、光学窗口；32、第一气室；33、第二气室；34、第三气室；35、激光器；36、全反镜；37、信号检测模块；38、透镜；39、热电制冷片；4、控制单元；5、温度传感器电；6、压力传感器；7、报警模块；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发电锅炉的一氧化碳、硫化氢及氧气监测系统，包括发电锅炉(1)，其特征在于，还包括用于采集发电锅炉(1)燃烧气体的气体采样单元(2)，用于对采集的气体进行分析的气体分析单元(3)，以及用于控制气体分析单元(3)的控制单元(4)；所述气体采样单元(2)连接气体分析单元(3)，所述气体分析单元(3)包括带有光学窗口(31)的第一气室(32)、第二气室(33)和第三气室(34)，所述第一气室(32)、第二气室(33)和第三气室(34)前均设有激光器(35)，所述激光器(35)发射激光的光路穿过光学窗口(31)经相应气室至全反镜(36)，所述全反镜(36)反射被相应气室的气体吸收后的激光并经光学窗口(31)被相应信号检测模块(37)接收，相应的所述信号检测模块(37)将光信号转换为电信号传送给控制单元(4)，所述控制单元(4)分析处理接收的数据并控制相应的激光器(35)发射激光。/n

【技术特征摘要】
1.一种发电锅炉的一氧化碳、硫化氢及氧气监测系统，包括发电锅炉(1)，其特征在于，还包括用于采集发电锅炉(1)燃烧气体的气体采样单元(2)，用于对采集的气体进行分析的气体分析单元(3)，以及用于控制气体分析单元(3)的控制单元(4)；所述气体采样单元(2)连接气体分析单元(3)，所述气体分析单元(3)包括带有光学窗口(31)的第一气室(32)、第二气室(33)和第三气室(34)，所述第一气室(32)、第二气室(33)和第三气室(34)前均设有激光器(35)，所述激光器(35)发射激光的光路穿过光学窗口(31)经相应气室至全反镜(36)，所述全反镜(36)反射被相应气室的气体吸收后的激光并经光学窗口(31)被相应信号检测模块(37)接收，相应的所述信号检测模块(37)将光信号转换为电信号传送给控制单元(4)，所述控制单元(4)分析处理接收的数据并控制相应的激光器(35)发射激光。


2.如权利要求1所述的一氧化碳、硫化氢及氧气监测系统，其特性在于，经过第一气室(32)激光的中心波长为4660nm，经过第二气室(33)激光的中心波长为1578nm，经过第三气室(34)激光的中心波长为760nm。


3.如权利要求1所述的一氧化碳、硫化氢及氧气监测系统，其特性在于，所述激光器(35)与相应气室之间均设有透镜(38)，所述全反镜(36)设置在相应气室内并与光学窗口(31)相对，所述激光器(35)发射的激光经相应透镜(38)后的焦点汇集在相应全反镜(36)上。


4.如权利要求1所述的一氧化碳、硫化氢及氧气监测系统，其特性在于，所述气体采样单元(2)包括与发电锅炉(1)依次连通的截止阀(21)、冷却装置(22)、过滤器(23)、流量计...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国刚，王栩，王垚，李杰，冯春，侯逊，赵子龙，张华东，李杰，陈建亮，马东森，刘兴力，李涛，陶巍，康小维，高建强，危日光，赵大鹏，赵欢，
申请(专利权)人：华能国际电力股份有限公司德州电厂，华能山东发电有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37