CN105067553A - 基于伴热池的烟气高精度的ftir在线测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于伴热池的烟气高精度的FTIR在线测量系统，其特征在于，包括采样探头、伴热管、伴热池、探测器、傅立叶变换红外光谱仪、内插采集卡的PC机、转子流量计、采样泵、蠕动泵、冷凝器、调压过滤器以及一号电磁阀和二号电磁阀，本发明的有益效果是将伴热式池和FTIR技术结合起来，应用到烟气多组分气体测量系统中。

Description

基于伴热池的烟气高精度的FTIR在线测量系统

技术领域

本发明涉及气体杂质检测领域，尤其涉及一种基于伴热池的烟气高精度的FTIR在线测量系统。

背景技术

随着我国国民经济的迅速发展，固定污染源箱大气排放所造成的环境污染已成为一个十分突出的问题。由于烟气排放组分复杂，加上工业现场的恶劣环境，如高温，给烟气排放的监测和检测带来极大的困难，尤其是气态污染物的准确、高精度测量问题尤为突出。目前，用于工业污染源烟气排放和生产中的气体污染物浓度在线监测技术中，傅立叶红外变换分析法不仅具有快速的实时测量性能，而且基本可以同时测量各种组分的烟气污染排放气体。但是烟道环境恶劣，粉尘浓度、相对湿度都很高，且有些气体污染物浓度很低，甚至达到ppb级别，为了更好的维护FTIR光谱仪的使用，并得到更高的高精度和更低的测量探测限，需要一套稳定可靠并能够高精度测量低浓度污染气体的烟气在线测量系统。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术中无法对多种气体同时检测，提供一种基于伴热池的烟气高精度FTIR在线测量系统，可以对各种烟道环境下，烟气中SO₂、NO_x等常规烟气气体以及NH₃、HCL、HF等污染气体实现高精度在线测量。

本发明通过下述技术手段解决上述技术问题：一种基于伴热池的烟气高精度FTIR在线测量系统，包括采样探头、伴热管、伴热池、探测器、傅立叶变换红外光谱仪、内插采集卡的PC机、转子流量计、采样泵、蠕动泵、冷凝器、调压过滤器以及一号电磁阀和二号电磁阀，所述采样探头、伴热管及伴热池依次串联，所述伴热池的出气端气路连接有所述冷凝器气路入口端，所述冷凝器上分别连接有采样泵及蠕动泵，所述采样泵尾端部连接有所述转子流量计，所述采样探头上并联连接有所述一号电磁阀和所述二号电磁阀，所述并联连接的所述一号电磁阀和所述二号电磁阀尾端部设置有所述调压过滤器，所述伴热池的光出口端串联连接有所述探测器与所述傅立叶变换红外光谱仪，所述伴热池还连接有所述内插采集卡的PC机。由采样泵进行烟道内烟气的抽取，经过采样探头进行粉尘过滤，过滤后的高温烟气样气通过伴热管全程高温伴热进入伴热池，伴热池出气端气路接入冷凝器气路入口端，通过冷凝器的冷凝将高温烟气样气中的水分分离出来，通过蠕动泵排出，保护冷凝器后端连接的采样泵，气路中串联转子流量计对整个烟气采样气路进行气流监控和粗调，第一电磁阀和第二电磁阀的通断控制洁净空气进入采样探头进行反吹，气路前端串联调压过滤器进行反吹气压调节并再次对反吹气进行粗过滤，所述FTIR光谱仪发出的红外激光光束进入伴热池内，经过池内反射镜的多次反射，多次穿过充满伴热池的烟气样气，最后一次反射后，红外激光光信号从伴热池光出口端被探测器接收，探测信号被内插采集卡的PC机采集到烟气样气中的红外特征吸收光谱。

作为本发明的进一步改进，所述伴热池由里至外依次包括：池腔体、PFA涂层、加热瓦、气凝胶隔热毡、硅橡胶套。

作为本发明的进一步改进，所述第一电磁阀与所述第二电磁阀均为常闭两通电磁阀。

作为本发明的进一步改进，所述池腔体材料为耐腐蚀不锈钢。

作为本发明的进一步改进，所述伴热池中设置有若干块反射镜。

本发明的有益效果：（1）本发明将伴热式池和FTIR技术结合起来，应用到烟气多组分气体测量系统中，将样气吸收光程提高了几十倍，极大的提高了烟气气体的测量精度，且光程2m~20m可调，一套系统就可以满足不同烟道环境内，不同浓度范围的气体的高精度测量；（2）本发明解决了伴热池在高温高粉尘等恶劣环境下应用的技术难点，确保了伴热池的稳定可靠工作；（3）本发明可有效的防止气体吸附造成的测量误差，保证测量结果准确可靠；（4）本发明整套在线测量系统气路稳定，及时清洁采样探头，防止堵塞，可在各种工程环境下实时连续测量。

附图说明

图1是本发明基于伴热池的烟气高精度的FTIR在线测量系统的结构示意图。

图2是本发明基于伴热池的烟气高精度的FTIR在线测量系统的伴热池的结构示意图。

1采样探头2伴热管3伴热池4探测器5傅立叶变换红外光谱仪6内插采集卡的PC机7转子流量计8采样泵9蠕动泵10冷凝器11调压过滤器12一号电磁阀13二号电磁阀。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明实施例：一种基于伴热池的烟气高精度FTIR在线测量系统，采样探头1固定于烟道上探测点，由采样泵8进行烟道内烟气的抽取，经过采样探头）进行粉尘过滤，过滤后的高温烟气样气通过伴热管2全程高温伴热进入伴热池3，伴热池3出气端气路接入冷凝器10气路入口端，通过冷凝器10的冷凝将高温烟气样气中的水分分离出来，通过蠕动泵9排出，保护冷凝器10后端连接的采样泵8，气路中串联转子流量计7对整个烟气采样气路进行气流监控和粗调，第一电磁阀12和第二电磁阀13的通断控制洁净空气进入采样探头1进行反吹，保证采样探头1的清洁，防止探头被烟道内粉尘堵塞，气路前端串联调压过滤器11进行反吹气压调节并再次对反吹气进行粗过滤，傅立叶变换红外光谱仪5发出的红外激光光束进入伴热池3内，经过池内3片反射镜的多次反射，多次穿过充满伴热池3的烟气样气，极大的提高了样气的吸收光程，从而能够提高测量的精度，降低测量探测限，最后一次反射后，红外激光光信号从伴热池3光出口端被探测器4接收，探测信号被内插采集卡的PC机6采集到烟气样气中的红外特征吸收光谱，通过与SO₂、NO_x等常规烟气气体以及NH₃、HCL、HF等污染气体的红外标准谱进行光谱数据拟合分析，实现烟气多组分气体浓度的高精度在线同时测量，伴热池3由里至外依次包括：池腔体13、PFA涂层14、加热瓦15、气凝胶隔热毡16、硅橡胶套17。

所述伴热池的长度约为0.5m，光程长度可调，光程最低为2m,光程最高可达20m，所伴热池腔体外壁紧贴包覆2片加热瓦，用于对整个伴热池高温加热，加热瓦外层包裹10mm厚气凝胶隔热毡，达到优秀的隔热效果，最外层包裹硅橡胶套加以装配，腔体内壁喷涂80μm厚PFA涂层，防止烟气样气吸附于内壁，影响测量准确性。伴热池腔体材料为316耐腐蚀不锈钢，有效防止烟气中腐蚀性气体对样品池的腐蚀，延长伴热池使用寿命。2片加热瓦的加热温度由控制单元采用PID算法控制在200℃±2℃范围内，为了防止White内镜片热变形过大导致镜片破碎或者镜片镀膜脱落，加热功率不易过高，从常温加热到200℃的时间不可少于半小时。

所述采样泵的采样流速通过调节转子流量计控制为3L/min±0.5L/min流量范围。

第一电磁阀、第二电磁阀均为常闭两通电磁阀，第一电磁阀控制采样探头内芯反吹的通断，第二电磁阀控制采样探头外圈反吹的通断，对气路均为间隔30min开启5min进行吹扫。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种基于伴热池的烟气高精度的FTIR在线测量系统，其特征在于，包括采样探头（1）、伴热管（2）、伴热池（3）、探测器（4）、傅立叶变换红外光谱仪（5）、内插采集卡的PC机（6）、转子流量计（7）、采样泵（8）、蠕动泵（9）、冷凝器（10）、调压过滤器（11）以及一号电磁阀（12）和二号电磁阀（13），所述采样探头（1）、伴热管（2）及伴热池（3）依次串联，所述伴热池（3）的出气端气路连接有所述冷凝器（10）气路入口端，所述冷凝器（10）上分别连接有采样泵（8）及蠕动泵（9），所述采样泵（8）尾端部连接有所述转子流量计（7），所述采样探头（1）上并联连接有所述一号电磁阀（12）和所述二号电磁阀（13），所述并联连接的所述一号电磁阀（12）和所述二号电磁阀（13）尾端部设置有所述调压过滤器（11），所述伴热池（3）的光出口端串联连接有所述探测器（4）与所述傅立叶变换红外光谱仪（5），所述伴热池（3）还连接有所述内插采集卡的PC机（6）。

2.根据权利要求1所述的基于伴热池的烟气高精度的FTIR在线测量系统，其特征在于，所述伴热池（3）由里至外依次包括：池腔体（13）、PFA涂层（14）、加热瓦（15）、气凝胶隔热毡（16）、硅橡胶套（17）。

3.根据权利要求1所述的基于伴热池的烟气高精度FTIR在线测量系统，其特征在于：所述第一电磁阀（12）与所述第二电磁阀（13）均为常闭两通电磁阀。

4.根据权利要求1所述的基于伴热池的烟气高精度FTIR在线测量系统，其特征在于：所述池腔体（13）材料为耐腐蚀不锈钢。

5.根据权利要求1所述的基于伴热池的烟气高精度FTIR在线测量系统，其特征在于：所述伴热池（3）中设置有若干块反射镜。