可调谐半导体激光吸收光谱技术在脱硝微量氨检测系统中2327559.pdf

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1、本期主题·环境工程CHINAINSTRUMENTATION中阅豫嚣诹表2011年第3期可调谐半导体激光吸收光谱技术在脱硝微量氨检测系统中的应用ApplicationsofTunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopyoOnDetect'ionofTraceAmmoOniaiIntheDenitrnifiticatioOnSb~ys；tem1引言0张进伟。陈生龙程银平‘蠢(1聚光科技(杭州)股份有限公司，烟气排放中氮氧化物(NO)是造成大气污染浙江杭州310052；的主要物质

2、之一。与发达国家相比，我国燃煤电厂在’毒2益达化工股份有限公司，山西介休032000)NO排放控制方面起步相对较晚，以致NO排放总量的快速增长抵消了对近年来卓有成效的SO控制效摘要：脱硝主要还原剂氨气的在线检测，是防止果。如果不加强对NO的治理，NO的排放总量将会氨气对环境二次污染的有效手段。LGA一继续增长，甚至有可能超过SO而成为大气中最主要4500是基于可调谐半导体激光吸收光谱的污染物。为了解决NO对环境的污染问题，我国已技术(TDLAS)的实时在线分析系统，可大量推广烟气脱销脱硝技术，普遍采用比较

3、成熟的提供快速准确可靠的分析数据，是确保烟选择性催化还原(SCR)工艺。气排放安全、环保的一种理想分析系统。SCR技术反应机理为：在催化剂作用下，还原剂关键词：可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)(NH、尿素)选择性地与NO反应生成N和H：0，选择性催化还原脱硝而不是被0所氧化，故称为“选择性”。主要的反应式见式(1)和式(2)：Abstract：Thedetectionofammonia，themain4NH3+4N0+O2—4N2+6H2O(1)reducingagentfordenitrifica

4、tion，isaneffective4NH3+2NO2+O2—7N2+6H2O(2)meanstopreventsecondarypollutiontothe根据化学反应方程，NH，／NO摩尔比应该为1，environment．LGA．4500iSareal—timeonline但实际上都要比1大才能达到较理想的NO还原率。analysissystembasedontunablediodelaser已有的运行经验显示，NH／NO摩尔比一般控制在spectroscopy(TDLAS)．Itcanprovid

5、efast，accurate1．0~2．0，最大不要超过2．5。NH／NO摩尔比过大，虽andreliabledata，anditisanidealanalysissystem然有利于NO还原率增大，但氨逃逸加大又会造成toensurethesafetyandenvironmentalprotectionof新的环境污染，同时还增加了运行费用，所以在烟气fluegasemissions．脱销脱硝过程中对氨气的监测显得尤为重要。Keywords：Tunablediodelaserabsorptionspec

6、tros—2TDLAS技术原理copySelectivecatalyticreductimDeni￡ricationTDLAS技术是一种吸收光谱技术，它利用被测26中闻豫嚣豫表CHINAINSTRUMENTATION本期主题·环境工程2011年第3期至测量下线：(2)激光探头及玻片等维护困难；(3)系统标定困难。取样测量方式的优点：(1)适用范围粉尘含量较高场合同样可以稳定运行；(2)维护方便，因为有专门的气体室，所以激光检测单元的拆装及玻片的维护都相当方便；(3)系统标定方便。缺点：(1)预处理系统相对

7、复杂；(2)可能存在滞后及吸附的问题，导致数据失真。目前国内普遍采用的是SCR脱硝工艺，按照催化剂反应器安装在烟气除尘器之前或之后，则可分为“高飞灰”或“低飞灰”脱硝。采用高尘布置时，SCR反应器布置在省煤器和空气预热器之间。优点是烟气温度高，满足了催化剂反应要求。缺点是烟气中飞灰含量较高。对于低尘布置，SCR布置在烟气脱硫系统和烟囱之间，烟气中的飞灰含量大幅降低，但为了满足温度要求，需要安装烟气加热系统，造成系统复杂，运行费用增加，故一般选择高尘布置方式。我们的测量点在催化剂反应器之后，压力在常压，温度

8、约为80~C左右，氨气浓度在O~lOppm，含有大量的飞灰，如果采用原位测量方式，经过实验几天之后玻片就被完全污染，光线无法透过烟道，导致系统瘫痪，改用取样测量方式后系统运行稳定，而且半年以内不需人工维护，其系统应用场景图如图l所示。3种是系采一统般用应原说用位可测以量采用的方的测式一量，另方外式一主种要是有采两用种取：一样蕾I1图1脱硝微量氨检测系统应用场景图此系统主要由：烟气管道，取样探头箱，样气处理箱，检测单元(包含气体