激光氨逃逸分析仪原理

“十二五”期间，我国将NOx列入污染物总量控制的约束性指标，减排幅度设定为10%；制定并实施NOx新的排放限值; 新建、扩建、改建火电厂建设烟气脱硝设施，重点区域内的火电厂应在“十二五”期间全部安装烟气脱硝设施。目前燃煤电厂减排氮氧化物的主要技术有：低NOX燃烧、选择性非催化还原法(SNCR)以及选择性催化还原法(SCR)、其中SCR技术由于其脱硝效率高、技术成熟而广泛应用于燃煤电厂锅炉烟气脱硝。SCR法一般是将氨类等还原剂喷入烟气中，利用催化剂将烟气中的NOX转化为氨气和水。氨作为还原剂，在反应过程中会有部分未反应的氨随烟气一并进入到下游设备，形成氨逃逸。一般工程应用中都需要对氨逃逸进行监测，并控制氨的逃逸率。

1. 氨逃逸监测的意义

监测并控制SCR脱硝装置的氨逃逸率一般有以下几个意义：

1.控制氨逃逸对锅炉安全经济运行非常重要，一般要求氨逃逸小于2.5ppm，氨逃逸增加，电厂运行成本将增加。
2.氨气比较容易和烟气中的其他物质反应生成铵盐——硫酸氢铵(ABS)，ABS在低温时会吸收烟气中的水分，形成腐蚀性的粘稠物体，堵塞催化剂，造成催化剂失活。烟气经过空气预热器时在热交换表面形成ABS，并产生沉积，降低空气预热器的效率。
3.注入过量的氨不仅会增加腐蚀，缩短SCR催化剂寿命，还会污染烟尘，增加空气预热器中铵盐的沉积，增加向大气的氨排放。

2. 在线仪器分析法

脱硝氨逃逸浓度的量级一般都是几个ppm，对其准确测量比较困难。目前国内外用于烟气脱硝系统氨逃逸在线监测的方法主要有以下几种,优缺点如下：

3. 新泽仪器氨逃逸监测系统

     激光在线气体分析仪（氨气）TK-1100选取以基于可调谐二极管（TDLAS）激光吸收光谱技术的激光在线气体分析仪采用原位探杆式激光分析法，精确测量氨逃逸量。 
     TK-1100具有特有的渗透管，防高粉尘，克服原位式激光分析法易受到烟气含尘量的影响；采用特有的探杆式采样探头，替代原始的对射式测量方式，成功规避仪器发射与接收探头多数不能水平或垂直对穿烟道进行安装的问题；探杆由特质不锈钢材料制成，可耐400℃高温。

测量原理：

     TK-1100激光气体分析仪采用二极管激光吸收光谱技术，TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)是可调谐二极管激光吸收光谱技术的简称，由于该二极管采用半导体材料制成，通常又称为可调谐半导体激光吸收光谱技术。TDLAS是通过分析光通过气体时的选择吸收来测得气体浓度。大多数气体只吸收特定波长的光。激光的发射波长随二极管温度和电流的变化而改变，激光二极管安装了半导体制冷器和温度传感器使得发射波长稳定。

频率(红色：被测气体 绿色：其他气体)

图 4 “单线光谱”测量原理图

     TDLAS作为一种分析气体的新技术，由于半导体激光光谱宽度远小于气体吸收谱线的宽度，因此TDLAS是一种高分辨率的光谱吸收技术。与红外的气体分析仪相比，激光不受H2O、CO2及粉尘的影响，测量更准确，分辨率更高，寿命更长。

性能优势：

    TK-1100激光气体分析仪由于采用了激光半导体二极管吸收光谱（TDLAS）技术，从根本上解决了采样预处理带来的诸如响应滞后、维护频繁、易堵易漏、易损件和运行费用高等各种问题，并具有如下特点：

1. 采用分布式微处理技术，分析速度快；
2. 一体化设计，结构紧凑，可靠性高；
3. 智能化程度高，操作、维护方便；
4. 独特的光路设计，能有效的消除现场震动对光路的影响；
5. 光强补偿算法，保证仪器在高粉尘、高颗粒物的工况条件下仍能准确分析仪器；
6. 无气体交叉干扰，特定组分的气体只在特定波长下存在吸收谱，具有较强的气体选择性；
7. 温度、压力补偿，外部温度、压力输入或内置温度、压力传感器，结合优化的补偿算法，提高测量的准确性；

技术指标：

     该监测系统具有检测下限低、测量结果准确、校准方便、结构简单紧凑、无运动部件等显著特点，方便耐用且易于安装，广泛适用于众多环保企业及工业过程气体排放氨逃逸在线监测场合。

氨逃逸在线分析仪具有特有的渗透管，防高粉尘，克服原位式激光分析法易受到烟气含尘量的影响；采用特有的探杆式采样探头，替代原始的对射式测量方式，成功规避仪器发射与接收探头多数不能水平或垂直对穿烟道进行安装的问题；探杆由特质不锈钢材料制成，可耐400℃高温。
基于TALAS技术的PIMs伪原位氨逃逸监测。PIMs光学端直接安装在烟道上,通过负压将烟气抽入光学端检测池，激光红外光谱检测池内多次反射，光谱吸收比对分析氨逃逸含量，检测下限可达ppb级。特殊耐高温、耐腐蚀材料制作的直径仅0.1um烟尘过滤网，独特反吹系统，检测池低维护运行。230℃以上伴热管线，防止ABS结晶。烟气循环排空，实时在线监测，响应时间3-5秒。分析仪主机单独置于小屋，同轴信号线连接光学端，实现真正意义上的多点监测。该技术已获多项专利并在国内超低改造氨逃逸监测中推广应用。
激光氨逃逸分析仪原理