中国 上海
 86-21-61111380
 

中红外激光高精度氨逃逸在线监测系统

  

 

 

 

  中红外激光高精度氨逃逸在线监测系统--解决方案

  Highprecisionammoniaescapeon-linemonitoringsystembasedonmidinfraredlaser-solution
 
 
 
 
 
  前言Preface
 

氨逃逸在线监测系统简介

 

    燃煤锅炉烟气排放所含的氮氧化物,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。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主流技术。通过在烟气中注入氨水或尿素,其主要成分NH3与氮氧化物发生化学反应,生成对环境无害的N2和H2O。

    为使喷氨效率达到最优,降低NH3排放及消耗,必须对烟气中残余的NH3浓度进行实时监控。一般情况下氨逃逸的监测仪表安装于氨注入后的还原反应结束处(下图标注处)
 

 

  

典型燃煤电厂SCR脱硝流程图

 

 

传统逃逸氨在线分析方法存在的问题

 

• 烟道采用对射式原位安装,对射法兰开孔精度要求高,在恶劣安装条件下, 如烟道的振动、膨胀及收缩等,仪器的对光精度难以达到使用要求,直接影响系统的稳定性与精度。

• 原位式在线分析系统无法在线通入标气进行检验与标定。

• NH3近红外分析仪器的可用吸收光谱窄,吸收峰小,易受其他气体组分干扰。

• NH3近红外分析仪器测量下限1ppm,分辨率低。

• 传统抽取式氨分析仪单点取样,无法解决氨逃逸测量不具代表性的问题。

 

氨逃逸量准确分析的意义

 

• 影响氨逃逸量的因素:

• 烟气温度及催化剂活性;

• NOx测量的滞后性,浓度波动及空间分布均匀性;

• 喷氨系统的实时性,精细度及氨氮摩尔比空间分布偏差;

• 脱硝技术标准:将3ppm作为最高限值,鼓励更低逃逸技术解决方案;

• 目标:既要满足NOx“超低排放”标准,又要提高机组安全经济运行,降低维护成本,节约喷氨

 

解决方案--实时在线氨逃逸(+NOx)精确测量 + 精准喷氨技术

 

• 高精度,高可靠的在线氨逃逸分析仪表是基础;


可调谐半导体激光吸收光谱

(Tunable Diode Laser Absorption Spectrometer,简称TDLAS) 技术简介

 

目前最有效性价比最高高温脱硝氨逃逸检测方法,就是TDLAS检测方法TDLAS由于易损部件少,无需样气稀释等原因,更受用户青睐。其基本原理是调谐特定半导体激光器波长,使其扫过被测气体吸收谱线,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。

 

海尔欣光电QCL+TDLAS技术优势

 

海尔欣光电采用QCL+TDLAS技术,目标谱线是氨分子在中红外波段最强吸收峰。分子光谱学研究表明,氨分子中红外吸收谱线比近红外吸收谱线强数十倍,在同样测量条件下,检测精度可达ppb级别,是近红外TDLAS数十倍。海尔欣与美国普林斯顿大学合作,革命性地采用国际领先的半导体QCL作为激光源,结合稳定可靠的光路设计及独家信号处理技术,使TDLAS光学传感技术达到前所未有的精度和稳定性,解决了近红外氨表稳定性差、精度不高的现状,可以充分满足市场需求。

 

    

      氨分子的近红外(蓝框内)与中红外(红框内)吸收谱线强度对比

 

• 光谱理论:同一分子的中红外吸收谱的基础能级远强于近红外的谐波能级

• 中红外测量的优势

a.比近红外1512nm的氨分子吸收强度高100倍左右

b.同样测量条件下的仪器精度高100倍,充分满足市场需求

 


中红外高精度激光氨分析仪

 

² 中红外激光器性能特点

• 国际领先中红外激光分析技术,灵敏度可达10ppb

• 测量快速、准确、稳定、不受背景气体干扰

• 无需长光程吸收池,光路简单稳定,维护成本超低

• 190℃高温伴热测量,无吸附损失,取样真实可靠

• 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

 

 

 

海尔欣光电QCL+TDLAS与一般NH3检测技术对比:

 

海尔欣光电QCL+TDLAS

近红外抽取式TDLAS

原位式TDLAS

紫外差分DOAS(间接测量)

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

无法长时间适应脱硝恶劣工况条件,受现场振动、热膨胀等影响严重

无法适应高温的脱硝现场恶劣工况

介质干扰

不受背景气体、粉尘及光学视窗污染干扰

易受背景水汽干扰

易受粉尘干扰

易受背景气体干扰

检测灵敏度

0.01ppm

1ppm

1ppm

10ppm(NOx)

可靠性

损耗部件成本较低,光路稳定,可靠性高

需要长测量光程,光路不稳定,精密光学池易损,可靠性低 

粉尘、烟道震动对数据稳定性有较大影响,数据稳定性差

通过测量NOx推算NH3浓度,属间接测量,数据不可靠

维护及标定

维护方便,标定1~2/

维护方便,标定1~2/

无法在线校准,窗镜易污染,需定期对光

维护方便,标定1~2/

耗材

低成本耗材,寿命长

贵重光学池及镜片易损

镜片易受污染   

耗材成本较低


HPLGM1500-NH3多点采样式逃逸氨在线监测系统   

 

                             

系统组成

                                                                   

 

多探头采样系统

 

海尔欣光电的HPLGM1500-NH3高精度逃逸氨分析系统严格按照《固定污染源排气中颗粒物和气态污染物采样方法》(GB/T 16157-1996)要求采用网格式多探头采样技术,均布采样,通过多个采样探头的合理布置,解决了逃逸氨分析仪在SCR装置大截面烟道中因烟气分布不均匀导致测量结果偏差太大的问题,极大的提高了逃逸氨分析系统测量数据的准确性

多探头采样系统主要由网格式取样管、高温采样探头、高温伴热样品管线、混合器、吹扫装置、控制系统等部分组成,其中网格式取样管将烟道分成大小均匀的若干小块,每个小块设置一个取样口,实现定点取样,取样管出口连接高温采样探头,该采样探头可将烟气加热到180-250℃,避免氨盐的生成,烟气中的绝大部分粉尘在采样探头中被过滤拦截,相对洁净的烟气经高温伴热管线输送进入混合器,烟气在混合器中将混合均匀后的烟气再经恒温样品管线送入高精度逃逸氨分析仪分析。

系统设计有自动反吹功能,由PLC控制反吹电磁阀和采样球阀,实现采样系统的自动清洁,从而实现整套系统的长周期稳定运行。

 

 

 

相比于传统的单探头和多探头采样方式,多探头采样具有如下突出优势:

 

 

采样方式完全遵照国标GB/T 16157-1996要求

系统全程高温设计,高温伴热≥180℃),无冷凝低损失

系统结构简单可靠现场施工工作量小

系统自带过滤及自动反吹功能

加热单元自动控制温度超限报警功能

滤芯更换方便便于维护

 

预处理单元

 

高温预处理箱(伴热温度≥180℃)

所有部件放置在高温伴热箱内,保证样品预处理无冷凝

二级过滤,过滤精度达到0.5um

设置样品快速回路,降低测量滞后时间

采用耐高温部件,易损件少,维护周期长,维护量低

量程、零点远程或自动标定

 

高精度逃逸氨分析控制单元

 

高精度、高稳定性的TDLAS技术,精确测出样品中真实的NH3含量

简单、直观的人机接口操作方便易懂

大面板触摸屏,形象的展示采样预处理系统流程,显示实时数据

多种数据传输接口支持模拟输出4~20mA、数字输出RS485 Modbus/以太网、3路继电器输出

 

产品特点

                                                                     

样品从采样到分析全程高温伴热,过程无冷点,保证数据不失真

系统一体化设计,安装维护方便

智能化控制系统,采样探头自动吹扫,高精度控制温度,温度超限自动报警,全程分析过程无人值守24H工作

可灵活选配NO分析模块,实现NH3/NO同时测量,提供更科学有效的脱硫脱硝控制数据

采用多探头平均分布方式,准确测量烟道内NH3/NO的平均含量,避免烟道口径过大时带来的测量误差

系统可实现多通道同时测量功能,减少用户设备采购成本

 

产品优势

                                                                    

² 解决原位式激光分析系统的大截面、微浓度烟道检测失真;烟道振动、环境温度变化,造成烟道应力改变等因素引发的对光不准;高粉尘、高水分对激光检测影响激光透射率;烟气粉尘和腐蚀性气体吸附在镜片表面,造成镜片结焦、结垢影响激光检测;无法进行在线标定等应用问题。

² 激光抽取测量法采用抽取采样方式,将烟气由烟道中抽取出并经除尘、净化后进入气体分析室,利用TDLAS技术进行检测。采样过程全程伴热,待测气体浓度数据真实可靠。该装置可用标准气体检测标定和调零。有效地避免了烟道振动、热膨胀等因素对激光检测的影响。适用于环境恶劣、工况复杂的烟气污染源监测。

² 系统结构便于后期维护、标定、清洁、以及功能扩充

 

技术参数

                                                                       

 

测量原理

第二代超高精度量子级联激光吸收光谱技术(QCL+TDLAS)

技术指标

量程范围

0~10ppm,0~100ppm(更多量程可选)

响应时间

≤10s

线性误差

±1%F.S.

重复性

≤1%F.S.

量程漂移

±1% F.S./半年

检测下限

0.01ppm

标定/维护周期

≤2次/年

预热时间

30分钟

数据异常率

1次/半年

耐振动能力

7mm/s(可承受一般震动)

内置数据存储容量

8GB,正常工作状态下连续存储2年数据

工作条件

 

电源

200~240 VAC 50Hz

反吹气体

洁净仪表用压缩空气

环境温度

-10℃~50℃(不凝露)

烟道气体温度

100~600℃

功耗

<1.5KW

预处理

产品外形尺寸

1700×600×600mm(高×宽×深)

处理方式

直接抽取(热湿法)

采样流量

无特殊要求

样气温度

≧180℃(全程无冷点)

含水量

无需冷凝除水

过滤粉尘

过滤精度 < 0.5μm

操作界面

人性化人机交互(HMI)

防护等级

IP54

接口信号

模拟量输出

2路4-20mA输出(隔离最大负载750

数字输出

标准RS485 Modbus,可选以太网

继电器输出

3路输出

安装

安装方式

落地安装

采样探头对接法兰

DN65 PN16 (GB HG20592-97

 

行业应用

                                                                                     

发电/燃煤锅炉/焚烧炉

化工

水泥

冶金

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

追求卓越,用心服务,追求客户满意,是我们最大的责任!

 

售后服务热线

24小时服务热线:137 0170 6604

服务能力

   宁波海尔欣光电科技有限公司是国际领先、国内一流专业提供高精度氨逃逸在线监测设备与脱硝优化喷氨工艺的解决方案供应商,致力于满足客户需求,不断地优化激光光谱分析技术。作为一个集仪表研发、系统设计、产品生产、服务提供为一身的综合性厂商,一直以来严格遵循“360°优质客户服务”的服务理念,以提高客户的满意度为根本目标,从服务力量、服务流程、服务内容等各方面为客户提供全方位的优质服务,提供24小时客服热线,做到15分钟内响应客户需求24小时以内解决问题。

 

 

 

上海昕虹光电科技有限公司 版权所有

备案号:沪ICP备14038530号

欢迎来电:86 21 61111380  欢迎来访:中国上海市杨浦区国定东路200号4号楼


流量统计器