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CEMS烟气持续监测体系

宣布时候:2018-08-02 08:23:16

弁言

烟气排放持续监测体系(以下简称CEMS)普遍操纵于火力发电、化工、石化、钢铁、渣滓燃烧、焦化、水泥等行业的各类汽锅、窑炉,用于在线监测产业出产进程中牢固净化源的烟气排放和指点烟气脱硫、脱硝体系的运转和节制。

最近几年来,基于差分接收光谱(以下简称DOAS)手艺的新型CEMS体系逐步成为支流手艺线路。光纤光谱仪作为CEMS体系的焦点部件,它的首要感化是将体系中的光旌旗灯号转化为电旌旗灯号,再对光电转化后的旌旗灯号停止相干的处置后可精确丈量脱硝、脱硫前后烟气中的SO2 、NO、 NO2等气体的含量。

咱们重点先容操纵光纤光谱仪和DOAS反演气体浓度的测试道理、典范测试体系布局、光谱仪参数挑选及其对测试体系的影响。

一、测试道理

1.1  DOAS算法

DOAS以比尔-朗伯定律为按照,该定律描写了光路平份子数与被接收的光能之间的干系。因为每种份子,每种气体,都有其接收光谱特点,或称为“指纹”,以是能够经由过程紫外-可见波长规模内的特点接收布局同时丈量出几种差别气体的浓度。典范的DOAS仪器由持续光源(氙灯、氘灯等),气室(或开放光路),探测器构成。按照比尔-朗伯定律:

1.2 波长挑选

DOAS手艺首要用于紫外-可见光谱区,在此波段内的气体份子接收谱线首要是由电子跃迁引发的。NO和SO2在200-350nm的紫外区有激烈的特点接收带,NO2接收特点谱线集合在300-550nm,从图1中咱们能够清楚地看出这三种气体的接收带。

图1 气体份子接收光谱图

二、典范DOAS测试体系

典范的DOAS丈量气体浓度体系由持续光源(氙灯、氘灯等),气室(或开放光路),探测器构成。图2为体系道理图:

图2  一种典范的DOAS丈量体系道理图

本图摘自OPSIS AB



1 高纯氮;2 SO2标气;3 NO标气;4 NO2标气;5 输气管;6 配气柜;7 品质流量节制器;8 停止阀;9 夹杂管;10 流量显现仪;11 拌热管;12 光源模块;13 光源供电电源;14 低温实验箱;15 准直透镜;16 丈量池;17 聚焦透镜;18 差压计;19 温度节制仪;20 光纤;21 光谱仪;22 电脑;23 废气收受接管池

图3  DOAS法烟气浓度丈量实验装配表现图

DOAS法烟气浓度丈量实验装配如图3所示。实验装配分红气路和光路两局部。气路局部首要由气源、配气柜、丈量池和废气收受接管池四局部构成。光路局部首要由光源、准直/聚焦透镜、气体池、光纤光谱仪构成。高纯氮和SO2、NO、NO2规范气体经各自的管路经由过程品质流量节制器落后入夹杂管停止夹杂,可经由过程流量显现仪调理节制和显现流量。夹杂后的气体经伴热管进入丈量池,丈量池的两头用石英透镜停止密封。在丈量池的出口设有热电阻对流过丈量池的气体温度停止丈量,同时在丈量池的中部装有差压计对气体压力停止丈量。丈量池出来的气体味进入废气收受接管池停止接收。

三、光谱仪挑选及其对测试成果的影响 

微型光纤光谱仪的首要机能参数有光谱规模、光谱分辩率(FWHM)、杂散光、光路不变性、非线性效应等。

        1.光谱规模 

按照须要阐发气体的品种特点接收谱线的规模来肯定光谱仪波长规模,同时要统筹分辩率,光谱规模越宽分辩率越低。 

        2.光谱分辩率

光谱分辩率也称光谱带宽,凡是用nm或cm-1表现。分辩率越高,分辩光谱细节的才能越强,下图是光谱仪差别分辩率下的测试成果,

图4 差别分辩率对测试成果的影响

从图4能够看出,分辩率进步后本来不较着的特点逐步较着,比方290nm四周的光谱凸起。

    3.杂散光

杂散光是指光路中被探测到的一切非旌旗灯号光。杂散光的存在综合影响CEMS体系的探测限、信噪比、浓度丈量精确度,杂散光越小体系偏差越小。

图5 杂散光对吸光度丈量的影响

图5是存在0.1%杂散光时,实测吸光度偏离现实值的情况。

        4.光路不变性

光路不变性首要指因为温度、外力加速率引发的光学平台形变而致使的波长和幅度漂移。光路不变性对浓度丈量成果发生较大影响,AvaSpec-ULS系列光谱仪大大下降杂散光并进步了机器和温度不变性,具备一个双内置形式消弭器和多阶复合抛物面镜,机器强度进步10倍。

        5.非线性

非线性界说为光谱仪丈量现实幅值与现实幅值的比值。作为体系偏差,非线性效应在丈量吸光度时会影响曲线的外形、数值和各个区间的比例。

四、论断

紫外差分光谱法对湿法脱硫、脱硝工艺的烟气持续排放体系具备后天的上风,国际基于DOAS算法商用CEMS体系按照差别需要和操纵情况正在不时改良和进级。微型光纤光谱仪具备体积小,无扫描器件,坚忍不变等长处,是CEMS体系光谱探测器的挑选。