[发明专利]一种原位在线测定氨逃逸的装置

说明书

技术领域

本发明属于气体分析技术领域，涉及一种原位在线测定氨逃逸的装置。

背景技术

化石能源燃烧过程所产生的氮氧化物（NOx）是最主要的大气污染物之一。为了控制NOx的排放，工业上通常使用选择性催化还原（SCR）或选择性非催化还原（SNCR）技术来脱除锅炉烟气中的NOx（即脱硝过程）。这两种技术的共同特点是采用氨（或可以转化为氨的尿素）与NOx反应，生成无害的水和氮气。氨的注入量是控制SCR或SNCR反应的关键参数，注入量过少时NOx脱出率不足，造成NOx排放超标；氨注入量过多时，过量的氨将从反应器出口逃逸，与烟气中的二氧化硫和水反应生成硫酸铵盐，造成设备腐蚀堵塞等严重后果。因此，氨逃逸是脱硝过程的重要监控指标。对于SCR催化剂，氨逃逸也是催化剂重要的性能指标之一。无论是工业脱硝还是SCR催化剂性能检测，都需要高精度的氨逃逸检测装置。

TDLAS（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，可调谐半导体激光吸收光谱）是目前在线测定氨逃逸的主流技术。TDLAS采用单一窄带的激光频率扫描一条独立的气体吸收线，具有高选择性、高分辨率、速度快、灵敏度高的优势。目前TDLAS用于氨逃逸检测主要有两种方式：

（1）抽取式，即将部分烟气经采样管线抽取至专用样品池中进行测试，目前大部分独立烟气分析设备均采用此方法。CN205593918公开了一种脱硝一体化在线监测仪，包括机箱、进气口、加热预处理装置、采样和校准装置、氨气分析装置、数据处理及显示装置、温控装置、供电及对外接口装置，加热预处理装置包括加热器、高温球阀和二级过滤器。所述氨气分析装置包括恒温光谱仪和高温气体室，所述高温气体室通过管道与二级过滤器连接。CN205826526公开了一种抽取式氨逃逸监测系统，包括采样单元、恒温预处理单元、测量单元和电气控制单元，所述恒温预处理单元、测量单元和电气控制单元位于分析柜内；所述采样单元包括采样探头和伴热采样管，所述恒温预处理单元包括二级过滤器、射流泵、高温气动阀、截止阀、标定阀、气源电磁阀和压力调节单元，所述压力调节单元包括压力开关、标气流量计和调压阀，所述测量单元包括测量池、激光发射端、激光接收端、仪器控制单元和显示单元，所述电气控制单元包括PLC控制器、温度控制单元、开关和接线端子。抽取式氨逃逸测试装置通常设有较为复杂的预处理装置，在检测前对气体样品进行过滤、除湿等处理，可以避免气体内灰尘等成分对光学系统的影响，维护周期较长。然而由于采样管线通常较细，采样流量也很小，在测试氨逃逸时ppm级别的氨气极易在采样管线表面吸附，难以获得稳定准确的结果。

（2）对射式，即在烟道两侧分别安装激光发射端和接收端，使激光经过烟气直接进行测试。CN105259137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。与抽取式装置相比，对射式装置避免了氨气在采样管线的吸附问题，对于氨逃逸的测试灵敏度更高。但由于对射式装置的测试光程等于烟道宽度，在烟道较窄时无法满足测试精度，不能用于SCR催化剂测试系统。此外，由于烟道两侧壁和中间存在温差，测试光路的实际温度难以确定，会影响检测结果的准确性。对射式装置还存在不便安装、调试和维护较为复杂等问题。

发明内容

为了克服现有氨逃逸测试装置的不足，本发明提供了一种在线原位测定氨逃逸的装置。与现有技术相比，本发明的装置具有结构简单、易于安装调试、便于维护、测试结果准确等特点，可用于各种需要测定氨逃逸的场景，尤其适用于配合SCR催化剂中试性能检测系统使用。

本发明的用于原位在线测定氨逃逸的装置，其特征在于，包括测量管路；所述测量管路一端通过连接件与烟气进口管路直接相连，另一端用法兰片密封；所述法兰片中心设有耐高温玻璃窗，内侧设有检测杆，外侧设有激光发射端、激光接收端和放大电路；其中，所述检测杆另一端与耐高温反射镜相连，所述激光发射端通过光纤与分析仪内激光发生装置连接，所述激光接收端与放大电路连接，所述放大电路通过电缆与分析仪内信号处理电路连接。