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二代高稳定高精度抽取氨检测模块

 LGM1600-QCL系列

 

 

 

    · 国际领先量子级联中红外激光分析技术,1米光程灵敏度可达10ppb

    · 无需长光程多次反射吸收池,光路简单稳定,维护成本超低

    · 190℃高温伴热测量,独特高温氨吸收谱线,彻底消除水峰干扰

    · 独立OEM模块,在线校准,配置灵活,方便系统集成

    · 完全自主知识产权,中美发明专利保护

烟气脱硝背景介绍

燃煤锅炉烟气排放所含硝化物或氮氧化物 (NO, NO2统称NOx)是空气污染的重要前体物,控制燃煤过程烟气排放NOx总量是各国环保法规的重点我国十三五能源八大重点工程中,“提升煤炭的清洁高效利用,对燃煤机组全面实施超低排放和节能环保改造”位列其中。选择性催化还原 (SCR) 和选择性非催化还原 (SNCR) 技术是目前烟气脱硝 (DeNOx) 主流技术。通过在烟气中注入氨气或尿素,其主要成分NH3与NOx发生化学反应,生成对环境无害的N2和H2O。为使烟气脱硝效率达到最优,降低氨气排放及消耗,必须对烟气中残余的氨气浓度 (Ammonia Slip氨逃逸) 进行实时监控。一般情况下氨逃逸的监测仪表 (氨表) 安装于氨注入后的还原反应结束处 (下图1处),另外考虑到氨气也是有害污染物,烟气最终排放的烟道处也会安装一台 (下图2处)。

 

典型工况数据

· NH3浓度 0~15ppm (SCR), 0~50ppm (SNCR)

· 绝对湿度 (水汽浓度10-30%)

· 过程温度 (200~400℃)

为什么要使用更高精度氨表?

为调控脱硝过程以达到最小氨逃逸率、最大除NOx效率,防止设备、催化剂的堵塞、腐蚀,降低设备维护费用,必须实时对烟气中氨浓度进行快速、准确的连续监测。在新环保法的政策引导下,高精度的脱硝系统氨逃逸监控,日渐成为众多火电厂的刚性需求。

国外相关机构测试表明,燃煤火电厂氨逃逸浓度增加到10 ppm时,烟气中水蒸气、SO3和氨气在将反应生成强腐蚀性粘性物质硫酸氢铵,造成脱硝催化剂失活和堵塞,导致空气预热器运行6个月阻力增加50%,影响烟气流动和锅炉机组正常运行。每2周到3个月就要清洗维护一次空气预热器,增加维护成本。若氨逃逸浓度控制在2ppm以下,硫酸氢铵生成量很少空气预热器堵塞现象不明显,清洗维护周期可延长至6个月至1年。为用户节省大量维护成本!

《火电厂烟气脱硝工程技术规范——选择性催化还原法HJ562-2010》2.5mg/m3质量浓度 (约2ppm体积浓度) 作为目前氨逃逸浓度限值鼓励工程实施采用更低氨逃逸浓度的催化剂和技术方案

· 更精确评估调控氨水或尿素注入量

· 优化SCR/SNCR实时控制系统及脱硝效率,降低NOx排放

· 优化氨逃逸率,防止铵盐沉积造成SCR催化剂堵塞失活

· 有效减低空预器堵塞及腐蚀,延长维护周期

· 更精确评估SCR催化剂寿命和更换周期

TDLAS技术简介

目前业界最有效性价比最高的脱硝高温氨逃逸测量方法,就是TDLAS和化学发光法等非接触式光学测量方法TDLAS由于易损耗部件少,无需样气稀释等原因,更受广大用户青睐。

调谐半导体激光吸收光谱 (Tunable Diode Laser Absorption Laser,简称TDLAS) 是一种利用分子“选频”吸收形成吸收光谱的原理,实现高分辨率的分子浓度定量分析技术。其基本方法是通过调谐特定的半导体激光器波长,扫过被测气体分子的特定吸收光谱线,被气体吸收后的透射光由光电探测器接收,经锁相放大模块提取透射光谱的谐波分量,反演出待测气体浓度信息。

量子级联激光器QCL简介

1994年诞生于著名的美国贝尔实验室,QCL是基于电子在半导体量子阱中导带子带间跃迁和声子辅助共振隧穿原理的新型单极半导体激光器,与传统近红外二极管激光器工作原理有本质不同,其激射波长可覆盖大部分中远红外光谱区域。在环境污染监测、工业过程高精度监测、痕量毒品和爆炸物检测等应用方向前景广阔。

昕虹与美国普林斯顿大学合作,采用国际领先的半导体QCL作为中红外激光源,结合专门研发的独家信号处理技术,可有效探测波长在中红外 (波长320微米) 的分子基本能级,使基于TDLAS光学传感技术达到前所未有的精度和稳定性。

 

(量子级联激光器)

TDLAS结合QCL的技术优势

目前,国内外市场氨逃逸监测仪器几乎是清一色的近红外激光TDLAS技术,主要有原位式和高温抽取式两种检测方案。近红外原位式氨表在现场高温、高湿、高粉尘、高振动的工况条件下,仪器检测精度、对光稳定性、在线校准等要求均很难保证;而抽取式由于机箱尺寸限制,需借助多次反射长光程吸收池提高检测精度,但这就要求多次反射光程池在高温高粉尘情况下,具有极高的光学稳定性,此外气体池和反射镜片的维护成本也更高。长期来看,目前所使用的近红外TDLAS技术无论从检测精度、仪器可靠性以及维护成本等方面,无法满足越来越高的火电厂氨逃逸控制及环保法规的要求。

 

(氨分子中/近红外谱线强度对比)

分子光谱学研究表明,氨分子的中红外吸收谱线比近红外吸收谱线强数十倍。昕虹产品采用中红外QCL-TDLAS技术,目标谱线正是氨分子在红外长波波段的最强吸收,在同样测量条件下,可比近红外TDLAS的信号强度高数十倍。仅需配合更稳定的单通气池,检测精度即可达ppb量级。革命性的激光源结合稳定可靠的光路及独家信号处理技术,另辟蹊径的解决了近红外氨表稳定性差、精度不高的现状,从根本上解决了市场痛点,可以充分满足市场需求。

 技术对比:

 

昕虹光电QCL-TDLAS

近红外TDLAS

稀释化学荧光

原位式电化学

环境适应性

适应高温、高压、高湿、高粉尘

水分及其它杂质有较大影响

须常温常压稀释,除尘除水及其它杂质

适应高温高压高湿高粉尘,但寿命短

介质干扰

不受背景气体、粉尘及光学视窗污染干扰

不受背景气体干扰,易受光学器件污染干扰

易受背景气体、粉尘及光学视窗污染干扰

易受背景气体、粉尘水汽污染干扰

检测灵敏度

<10ppb

1ppm

~10ppb

1ppm

可靠性

部件无损耗,光路稳定,可靠性高

光路不稳定,气池易腐蚀堵塞,可靠性低

采样系统易腐蚀堵塞,可靠性低

探头易腐蚀堵塞

维护及标定

维护方便,标定1~2/

维护方便,标定1~2/

维护复杂,标定2~3/

探头更换频繁,标定1/

耗材

无耗材 ,寿命长

吸收池及镜片易损

使用消耗臭氧

使用探头系统

 昕虹光电LGM1600-QCL技术参数:

测量原理

量子级联激光吸收光谱技术QCL-TDLAS

技术指标

可测量组分

NH3NO

量程范围

NH3:0-10ppm *,NO0-1000ppm

分辨率

NH3: <0.1ppmNO: 1ppm

响应时间

≤ 1s

准确度

< 1% F.S.

预热时间

≤ 30 分钟

待测气体温度

200 ~ 400C

防护等级

IP65

电气特性

系统电源

± 24VDC

功耗

< 100W

电气输入输出

模拟量输出

两路4-20mA  (隔离最大负载750 )

模拟量输入

两路4-20mA  (用户定义)

数字接口

RS485 或 RS232,支持Modbus协议

工作条件

样气流量

2 ~ 5 L/min

环境温度

15 ~ 50C

*:高量程可选。

 

昕虹光电第二代TDLAS氨逃逸分析仪,基于革新性量子级联激光技术,选择烟气分子吸收最强的基波旋转振动谱线(fundamental ro-vibrational transitions),在线测量低于0.1ppm浓度氨逃逸!

请联系昕虹光电,我们为您提供 超高精度、抗强干扰、稳定可靠、维护简便 的氨逃逸监测产品!

更多产品信息,联系索取LGM1600-QCL产品手册

 

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