CN111912803B - 一种高炉烟气中微量氮氧化物监测的紫外光谱检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种高炉烟气中微量氮氧化物监测的紫外光谱检测方法及装置，该装置包括有光源(1)、分光镜(9)、样品池(2)、参比池(3)、探测器(4)、运算单元(5)、反射镜(10)；所述光源(1)发出的入射光经分光镜(9)后为光强相同的透射光和反射光；其中透射光入射至样品池(2)中的所述混合组分；反射光入射至所述混合组分的参比池(3)；所述探测器(4)探测所述透射光和所述反射光的透射光光强；所述运算单元(5)对探测器(4)得到的所述透射光光强进行差分处理以得到高炉烟气中所述气体成份；该光谱检测装置具备气体消除装置(6)，用于将不同的氮氧化合物转变为同一氮氧化合物后测量。此外还可以选择合适的波长进行差分光谱检测，可减少不同组分光谱重叠对数据处理的影响。
Description
技术领域
本发明涉及光谱检测领域，具体涉及痕量气体的紫外光谱检测技术。
背景技术
紫外光谱在痕量气体检测中正发挥越来越重要的作用，该技术相比于化学检测方法，不需要对待测气体进行特殊处理即可完成检测，属于检测领域中的非接触检测技术，因此具有操作方便快捷的优点。另外，随着紫外光源的普及，可以产生所需的光强以及波长范围，因此对待测物种类的限制也越来越小，特别是结合了差分光谱技术，使检测的精度又有了新提高。但也发现针对特别环境，例如高炉烟气，其气体组分比较复杂，各组分的吸收波长相互交叠，另外吸收峰不明显，易受到环境噪声例如实时的温度、湿度、压强以及检测仪器本身的影响，从而对部分待测物的检测带来影响。针对上述紫外差分光谱检测出现的各类问题，本发明在紫外差分光谱的基础上提出全新的解决方案，实验表明，克服上检测中不同组分相互影响的问题，且环境噪声和仪器本身对该实验结果的影响也大大降低。
发明内容
有鉴于此，本发明还提供一种至少检测高炉烟气中氮氧化物浓度的方法，所述方法使用一差分光谱测量装置，该测量装置包括有光源1、分光镜9、样品池2、参比池3、探测器4、运算单元5、反射镜10；所述光源1发出的入射光经分光镜9后为光强相同的透射光和反射光；其中透射光入射至样品池2中的所述高炉烟气；反射光入射至无所述高炉烟气的参比池3；所述探测器4探测所述透射光和所述反射光的透射光光强；所述运算单元5对探测器4得到的所述透射光光强进行差分处理以得到高炉烟气中所述气体成份；所述紫外差分光谱测量装置还包括组分消除装置6、泵P1以及阀门V1-V4；该方法包括如下步骤：
步骤1：打开阀门V1，V3，关闭阀门V2，V4，将高炉7中的高炉烟气充满样品池2中；关闭阀门V1，V3，打开阀门V4以及泵P1，保持阀门V2关闭；将样品池2中的高炉烟气泵入气体消除装置6后关闭阀门V4；
步骤2：当高炉烟气泵入气体消除装置6后将NO与液体溶剂全部反应生成NO2；打开阀门V2，保持阀门V1关闭；
步骤3：打开阀门V3，保持阀门V1，V4关闭；待样品池2中充满高炉烟气后，关闭阀门V1，V3；打开光源1，光强相等的入射光分别入射到样品池2中以及参比池3后透射，探测器4分别对这两透射信号进行检测，该检测信号传输到运算单元5进行运算处理；最终得到OD’；该OD’是与计算得到的NO2浓度相对应的值；该NO2浓度值
可反映该高炉烟气中氮氧化物的浓度值；
其中具体运算采用的公式为下式(1)，最终得到浓度
所述式(1)为：
式(1)中
其中I(λ)是测量得到的采样光谱的光强值；而I′0(λ)则是通过拟合I(λ)的慢变化得到的光强值；该OD′通过紫外差分光谱检测以及拟合得到，式(1)中的
是吸收系数的差分部分；L为样品池(2)的光程。
本发明的一个方面是提供一种检测高炉烟气中至少两种气体A和B浓度的方法，所述方法使用一紫外差分光谱测量装置，该测量装置包括有光源1、分光镜9、样品池2、参比池3、探测器4、运算单元5、反射镜10；所述光源1发出的入射光经分光镜9为光强相同的透射光和反射光；其中透射光入射至样品池2中的所述混合组分；反射光入射至无所述混合组分的参比池3；所述探测器4探测所述透射光和所述反射光的透射光光强；所述运算单元5对探测器4得到的所述透射光光强进行差分处理以得到高炉烟气中所述气体成份；其特征在于所述运算单元5选择性地对不同的波段的差分光谱数据进行处理；所述运算单元5对数据的处理包括采用式(2)计算其中的A气体浓度:
其中
K和ODB均可通过差分光谱测量、拟合计算得到；另外，其中L为所样品池2的光程；Δλ是所述A气体检测用吸收波长区间；σ′A(Δλ)是所A气体在Δλ的快变吸收部分；I′(Δλ)是测量A气体得到的采样光谱的光强值；I′0(Δλ)则是通过拟合I′(Δλ)的慢变化得到的光强值；I′(Δλ′)是测量B气体得到的采样光谱的光强值；I″0(Δλ′)则是可通过拟合I′(Δλ′)的慢变化得到的光强值；Δλ′是B气体检测用吸收波长区间；所述Δλ和Δλ′不存在波长交叠区间。
优选的，所述光源发出的光包括紫外光波段。
优选的，所述Δλ是比所述SO2气体吸收光谱波段更短的波长区间。
优选的，所述Δλ′是比所述B气体吸收波段更短的波长区间，并且选择Δδ作为所述A气体和所述B气体差分吸收光谱波段交叠的波段区间；其中
其中cAB是所述A气体以及与所述B气体交叠的波段区间测量得到的浓度值；而σ′AB(δλ)是所述A、B气体交叠部分的快变吸收部分；I′0(δλ)则是可通过拟合I′(δλ)的慢变化得到的光强值。
优选的，该方法还包括使用气体消除装置6消除待测量的其他痕量气体，例如H2S、SO2气体，并且通过该痕量气体的去除，完成该痕量气体的紫外差分检测。
优选的，所述方法还包括针对所述另一痕量气体的阀门V1－V4和泵P1的控制。
本发明的一个方面是提供一种检测高炉烟气中SO2、氮氧化物等气体的紫外差分光谱检测方法，该检测方法包括使用上述的方法完成对氮氧化物的检测，然后使用上述的方法完成对SO2的检测。
本发明的一个方面是一种至少检测高炉烟气中氮氧化物浓度的装置，所述装置包括一差分光谱测量装置，该测量装置包括有光源(1)、分光镜(9)、样品池(2)、参比池(3)、探测器(4)、运算单元(5)、反射镜(10)；所述光源(1)发出的入射光经分光镜(9)后为光强相同的透射光和反射光；其中透射光入射至样品池2中的所述高炉烟气；反射光入射至所述高炉烟气的参比池3；所述探测器4探测所述透射光和所述反射光的透射光光强；所述运算单元5对探测器4得到的所述透射光光强进行差分处理以得到高炉烟气中所述气体成份；所述紫外差分光谱测量装置还包括组分消除装置6、泵P1以及阀门V1-V4。
本发明的发明点在于：
(1)在差分光谱检测中，引入参比池；利用参比池可以有效的消除测量实时温度、湿度以及压力等外界环境对测量准确性的影响。现有技术中也有使用参比池的，但用于差分光谱技术中的并未发现，主要原因在于对后期数据处理带来的压力，但该参比池的加入同时配合本发明的二次差分运算处理，综合上看，反而有效的降低了后期数据处理的压力。
(2)本发明提出技术方案，针对氮氧化物混合物，传统检测方式需要对NO和NO2分别进行检测，以得到氮氧化物在高炉烟气中的浓度，该方法检测需要分为两次，大大降低了探测的效率。本发明采用本领域中公知的转换方法，完成多种氮氧化物之间的转换，即只关注于N元素在高炉烟气中的浓度。采用本领域中所熟知的方式将NO转换为NO2，也可将NO2转换为NO，再进行紫外差分光谱检测，该检测减少的检测的次数。与之相配套的组分消除装置以及阀门、泵等完成该检测。
(3)本发明提出的一技术方案，针对多种混合物，当不适用于其中一组分的完全消除后检测时，可以采用选择部分吸收波长进行差分光谱检测，这一方式可有效的解决部分混合物的吸收光谱存在相互交叠，后期数据处理分开不同成分光谱数据的技术难题，进一步的提高检测效率，并且节省了成本。这一技术方案的关键在于利用差分光谱，同时选择最有利(最容易分辨)的波长区间进行检测。
(4)根据上述检测方法，本发明创造性地设计出与该差分检测相适应的检测装置，其中在样品池中加装有组分消除装置，配合有多个阀以及泵，可完成多种光谱检测的需要。该装置不仅能够完成本发明所提出的差分光谱检测，并且因使用了组分消除装置，还可以通过在光谱检测的同时，获得该物质，以利于后期对该物质的进一步处理，例如化学检测等。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为本发明实施例1的紫外差分光谱仪示意图；
图2为本发明实施例2的紫外差分吸收光谱示意图。
具体实施例
实施例1：
当光穿过大气或被测气体的样品池，光线会被其中的分子选择并吸收，使其在强度和结构上都会发生变化，与光源发出的光比较就可得出吸收光谱。通过分析其波段的吸收光谱，不但可以定性的确定某些成分的存在，而且可以分析这些物质的含量，从而得到相应的气体在高炉烟中的浓度，具体计算如下：
根据达朗比尔法则计算公式透射光，
I(λ)＝I0(λ)exp(-Lσ(λ)c) (1)
其中L为光程；σ(λ)为吸收系数；c为浓度。I0(λ)为光源的发光强度；I0(λ)为吸收光强。由(1)式可得某种物质的浓度：
上述式(2)是透射光谱计算某种物质浓度、含量的基本公式，但其忽略了其他光传播过程中衰减因素的影响，例如光在介质例如烟、空气中传播时会有散射等现象的发生，使光强在传播一段距离后也会减弱。因此需要对式(1)进行修正。
I(λ)＝I0(λ)exp[-L(σ(λ)c+ε)] (3)
其中ε即为该衰减因素的总和，该衰减主要包括了瑞利散射和米勒吸收两种非元素吸收干扰项。但瑞利散射和米勒吸收与前述的吸收光谱表现出较大的差异，主要体现在某些波段元素吸收的振幅较大；而对于瑞利散射和米勒吸收，其没有表现出明显的波长依赖性，其振幅随波长变化较小。
因此，令吸收系数σ(λ)分为两部分:σ(λ)＝σ0(λ)+σ′(λ) (4)
其中σ0(λ)为吸收系数的慢变部分，代表瑞利散射和米勒吸收等效的吸收系数；σ′(λ)为吸收系数的差分部分(快变部分)，代表待测物的等效吸收系数。
综合(3)、(4)，并且经过变换可得：
其中I(λ)是测量得到的采样光谱的光强值；而I′0(λ)则是可通过拟合I(λ)的慢变化得到的光强值。
σ′i(λ)为待测的第i种物质的吸收系数差分部分(共有1，2，3，…，i,…，m种物质)。
设
则：
式(6)中OD′通过紫外差分光谱检测以及拟合得到，其中的σ′i(λ)是吸收系数的差分部分，通过查表等方式可得。但目前采用该技术存在以下问题：1.受到仪器本身的影响较大，且该噪声随机，并不会有规律；2.检测实时环境的变化影响。
对于氮氧化物气体，虽然其在高炉烟气中的占比较小，但对环境的影响却极大，检测氮氧化物浓度是高炉烟气痕量气体中重要的工作。对于氮氧化物，其主要包括NO以及NO2，常规的紫外差分检测是分别检测NO以及NO2，即对于氮氧化物的检测需要至少检测两次，从而增加了检测的时间，不利于高炉烟气中氮氧化物浓度的检测。
此外，对于部分痕量气体，如SO2，其波段与其他气体吸收波段重叠较多，且本身吸收变化幅度较大的波段较窄。例如：SO2的紫外波段吸收集中在298nm左右，实验表明其吸收波长在267-315nm。且该波长段与其他常见痕量气体，例如NO2等的波长吸收段相重叠(NO2的紫外吸收光谱区间为280-490nm)，这造成在采用传统紫外差分光谱检测时，需要通过一定的数字变换将不同的待测物的光谱数据在交叠区(例如上述的280-315nm)区间做区分，这影响了处理速度，并且增加了计算负担。
鉴于上述原因，本发明实施例1提出了一种至少能检测氮氧化物的简单易行的方法；该方法包括了NO2、NO，该方法通过将NO与NO2之间进行转换，从而使紫外差分光谱仅检测一次，即可完成其中氮含量检测。本领域技术人员清楚，该NO2转变成NO利用本领域技术人员所公知的方法获得的，例如可以采用化学试剂的方式，例如将NO2与其他液体溶剂反应形成NO，但需保证此反应不会影响其他痕量气体的测量。这一措施是为了避免其他痕量气体产生不必要的反应，影响检测的准确度。但上述这些方法都是本领域技术人员所熟知的方法。另外，在差分光谱技术的基础上，加入一参比池，以消除随机噪声以及实时环境温度、压强等因素的影响。这是本发明的发明点之一。
本发明所采用的装置为如图1所示：其中光源1，例如紫外激光光源或LED光源等，其可发出紫外光，其波长范围从紫外波段至可见光波段或仅发射紫外波段的光。典型的波长区间例如可以190-430nm，或者190-650nm等。该出射光经第一分束器将光平均分为光强相等的两束入射光I0，其中经分光镜9透射的光经充满待测物质的样品池2透射后，由探测器4探测该透射光强；另一束经分光镜9反射的入射光I0在经反射镜10反射后透过参比池3后出射，其透射光强也被探测器4所探测。该参比池未通入待测物质。探测器4将探测到的两束透射光强信号输入到运算单元5进行差分运算等处理后得到待测物质的浓度。在差分光谱技术的基础上，加入一参比池，以消除随机噪声以及实时环境温度、压强等因素的影响。通过参比池后的透射光谱数据是实时的，因此该消除上述不利影响只需要通过运算单元进行实时运算即可。现有技术中对于除随机噪声以及实时环境温度、压强等因素的影响是通过对环境温度、压强的检测后通过查表进行数据的修正。这一方式并不具有实时性，且增加了检测装置的复杂度。本发明只需加装有参比池，并不需要为了测量温度、压强等参数而增加新的探测器。
具体的检测氮氧化物，特别是NO和NO2的过程如下可参见图1：
打开阀门V1，V3，同时关闭阀门V2，V4，将高炉7中高炉烟气充满样品池2中；关闭阀门V1，V3，打开阀门V4以及泵P1，保持阀门V2关闭；将样品池2中的高炉烟气泵入气体消除装置6后关闭阀门V4；
步骤2：当高炉烟气泵入气体消除装置6后将NO与液体溶剂反应生成NO2(溶剂不引入N元素或本领域公知的方式得到反应前N元素和反应后N元素的比例关系)；必要时可采用加热等手段加速转换。待反应结束后，停止加热；打开阀门V2，保持阀门V1关闭；可以理解，本领域技术人员能够对上述技术方案进行变形。可选的，可以将NO2与液体溶剂反应生成NO；该转变也是本领域技术人员所熟知的。
步骤3：打开阀门V2，V3，保持阀门V1，V4关闭；
待样品池2中充满高炉烟气后，关闭阀门V1，V3。打开光源1，包括有紫外波段的光强相等的入射光分别入射到样品池2中以及参比池后透射，探测器4分别对这两透射信号进行检测，该检测信号传输到运算单元5进行运算处理；具体运算采用的公式为上述式(1)-(6)，最终得到OD’；该OD’是与计算得到的NO2浓度相对应的值。该NO2浓度值也是该高炉烟气中氮氧化物的浓度值。应该注意：该装置除了可以完成不同气体间的转换外，还可以进行某种待测气体的消除。
在样品池中加入多个阀门V1，V2，V3，V4，以控制物质例如待测气体进入样品池以及从样品池中排出；另外增加有气体消除装置6，其功能在于对待测的物质进行消除。具体的消除方法可以采用将待测物质例如待测气体通入某种只消除该待测气体的溶剂中，现以高炉中检测H2S为例进行具体说明对该气体的消除及检测方式。这里使用的试剂以及消解方法是本领域技术人员所熟知的，对于H2S、NO、NO2、SO2等常见的在高炉烟气中的痕量气体，本领域人员清楚消除其中一种气体而保留其他痕量气体。另外，因在高炉烟气这一特殊环境中，上述气体除发生化学反应外，也会有少量共存的现象出现。
步骤1：高炉7中高炉烟气中混有多种气体，其中该烟气中已知含有H2S痕量气体；打开阀门V1，V3，同时关闭阀门V2和V4，使含有H2S痕量气体的高炉烟气充满样品池2中；
步骤2：待样品池2中充满高炉烟气后，关闭阀门V1，V3。打开光源1，包括有紫外波段的光强相等的入射光分别入射到样品池2中以及参比池后透射，探测器4分别对这两透射信号进行检测，该检测信号传输到运算单元5进行运算处理；具体运算采用的公式为上述式(1)-(7)，最终得到OD’；
步骤3：打开阀门V4，保持阀门V1，V2，V3关闭；将测量完的高炉烟气通过泵P1泵入气体消除装置6对待测物质进行消除。例如待测物质为高炉烟气中的H2S痕量气体，则可以采用化学方式，例如在气体消除装置6中加装有蒸馏水，常温下H2S溶解于水中，从而对H2S进行充分消除；
步骤4：关闭阀门V4，V1，打开阀门V2，V3；使消除了待测H2S的高炉烟气再次通入样品池2中进行第二次的紫外分光光谱检测；其检测过程与步骤2相同，最后得到OD”。
步骤5：将两次检测得到的OD’以及OD”和已知的L、
(查表或拟合得到的吸收系数的慢变部分)进行运算，由
得到H2S痕量气体在高炉烟气中的含量。
本发明所采用的探测器采用阵列式探测器，其能够感应入射到该阵列上的透射光，并且将感应到的光信号转变为电信号，进行处理。
本发明还包括一数据处理单元，其可以对探测器采集并且转变的电信号进行处理，该处理包括对样品池的探测信号以及参比池的探测信号进行差分等运算，减少探测仪器等噪声对检测准确性带来的影响。
实施例2：
该高炉烟气中还混有其他痕量气体，例如SO2，即在高炉烟气中混有SO2、NO以及NO2；该实施例2可以是在实施例1的基础上的进一步改进，也可以是独立的技术方案。在实际测量中，高炉烟气中测量SO2，其与NO2的紫外吸收光谱的波段之间存在交叠，如图所示：
设仅有SO2光吸收的紫外吸收波段区间为Δλ，该Δλ的典型波段可以是267-280nm，设仅有NO2光吸收的紫外吸收波段区间为Δλ′,该Δλ′的典型波段可以是310-350nm，而NO2与SO2存在交叠，即既存在NO2吸收，又存在SO2吸收的紫外吸收光谱的区间为Δδ,该Δδ的典型波段可以是281-309nm。
以包括有A和B痕量气体的高炉烟气为例，其中A气体与B气体的紫外差分光谱的波段有交叠，并且A气体的紫外差分光谱的吸收波段较窄，不适合单独测量；而B气体的紫外差分光谱的吸收波段较宽，适合单独测量。
根据式(5)有：
其中σ′A是A痕量气体的浓度值；而σ′A(Δλ)是A痕量气体的快变吸收部分。I′(Δλ)是测量得到的采样光谱；而I′0(Δλ)则是可通过拟合I(λ)的慢变化得到的光强值。Δλ是窄波段的波长区间；
对于处于A气体与B气体紫外检测波段交叠的区域，根据式(5)有：
其中cAB是A痕量气体以及与B痕量气体交叠区域测量得到的浓度值；而σ′AB(δλ)是所述A、B痕量气体交叠部分的快变吸收部分。而I′0(δλ)则是可通过拟合I(λ)的慢变化得到的光强值。δλ是窄波段的波长区间。其中
对于B痕量气体，根据式(5)有：
其中cB是B痕量气体的浓度值；而σB′(Δλ′)是B痕量气体的快变吸收部分。I(Δλ′)是测量得到的采样光谱；而I″0(Δλ′)则是可通过拟合I′(Δλ′)的慢变化得到的光强值。Δλ′是B气体宽波段的波长区间。
由式(7)-(8)可得：
上式中K可由紫外差分光谱选择非交叠区域的波长段测量以及拟合得到。
K和ODB均可通过差分光谱测量、拟合计算得到；而对于σ′A(Δλ)，其为A气体的吸收系数的差分慢变部分，可通过查表或拟合等其他手段获得。通过上述方式，只需要检测相对波长区段较宽的B气体的浓度值或者
即σ′B(Δλ′)cB，即可间接计算得到相对波长区段较窄的A气体的浓度值，避免了对交叠区域光谱需要分开的技术难题。对于该检测用吸收波长区间的选择，可以不用顾忌到波长区间相交叠的部分，即可以在该气体的吸收波段中再去掉一部分可能与其他物质吸收波段相交叠的吸收波段，减少了数据处理的压力。另外，在差分光谱技术的基础上，加入一参比池，以消除随机噪声以及实时环境温度、压强等因素的影响。
本实施例所采用的紫外差分光谱仪如图1所示：其中光源1，例如紫外激光光源或LED光源等，其可发出紫外光，其波长范围从紫外波段至可见光波段或仅发射紫外波段的光。典型的波长区间例如可以190-430nm，或者190-650nm等。该出射光经第一分束器将光平均分为光强相等的两束入射光I0，其中经分光镜9透射的光经充满待测物质的样品池2透射后，由探测器4探测该透射光强；另一束经分光镜9反射的入射光I0在经反射镜10反射后透过参比池3后出射，其透射光强也被探测器4所探测。该参比池未通入待测物质。探测器4将探测到的两束透射光强信号输入到运算单元5进行差分运算等处理后得到待测物质的浓度。采用的公式为式(11)等计算SO2等气体在高炉烟气中的浓度。
实施例3：
上述两种技术方案可以进行组合，先对NO进行转换，该转换可以通过将NO与液体溶剂反应氧化成NO2完成；再对转换后的NO2浓度进行此外差分光谱检测，从而得到氮氧化合物的浓度(实施例1技术方案)；在此基础上再进行其他痕量气体的紫外差分光谱检测，如实施例2所示进行SO2痕量气体浓度的检测。
优先考虑采用实施例1的方案；也可以根据实际情况优选考虑采用实施例2的方案。当然也可以将两个实施例的方案相结合，针对不同的待测物采用不同的实施例技术方案。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例中所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
Claims (9)
1.一种至少检测高炉烟气中氮氧化物浓度的方法，所述方法使用一紫外差分光谱测量装置，该测量装置包括有光源(1)、分光镜(9)、样品池(2)、参比池(3)、探测器(4)、运算单元(5)、反射镜(10)；所述光源(1)发出的入射光经分光镜(9)后为光强相同的透射光和反射光；其中透射光入射至样品池(2)中的所述高炉烟气；反射光入射至无所述高炉烟气的参比池(3)；所述探测器(4)探测所述透射光和所述反射光的透射光光强；所述运算单元(5)对探测器(4)得到的所述透射光光强进行差分处理以得到高炉烟气中气体成分；所述紫外差分光谱测量装置还包括组分消除装置(6)、泵P1以及阀门V1-V4；该方法包括如下步骤：
步骤1：打开阀门V1，V3，关闭阀门V2，V4，将高炉(7)中的高炉烟气充满样品池(2)中；关闭阀门V1，V3，打开阀门V4以及泵P1，保持阀门V2关闭；将样品池(2)中的高炉烟气泵入组分消除装置(6)后关闭阀门V4；
步骤2：当高炉烟气泵入组分消除装置(6)后将NO与液体溶剂全部反应生成NO2；打开阀门V2，保持阀门V1关闭；
步骤3：打开阀门V3，保持阀门V1，V4关闭；待样品池(2)中充满高炉烟气后，关闭阀门V1，V3；打开光源(1)，光强相等的入射光分别入射到样品池(2)中以及参比池(3)后透射，探测器(4)分别对这两透射信号进行检测，该检测信号传输到运算单元(5)进行运算处理；最终得到OD’；该OD’是与计算得到的NO2浓度相对应的值；该NO2浓度值
反映该高炉烟气中氮氧化物的浓度值；
其中具体运算采用的公式为下式(1)，最终得到浓度
所述式(1)为：
式(1)中
其中I(λ)是测量得到的采样光谱的光强值；而I′0(λ)则是通过拟合I(λ)的慢变化得到的光强值；该OD′通过紫外差分光谱检测以及拟合得到，式(1)中的
是吸收系数的差分部分；L为样品池(2)的光程。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括使用组分消除装置(6)消除待测量的其他痕量气体，并且通过该痕量气体的去除，完成该痕量气体的紫外差分检测。
3.一种检测高炉烟气中至少两种气体A和B浓度的方法，所述方法使用一紫外差分光谱测量装置，该测量装置包括有光源(1)、分光镜(9)、样品池(2)、参比池(3)、探测器(4)、运算单元(5)、反射镜(10)；所述光源(1)发出的入射光经分光镜(9)为光强相同的透射光和反射光；其中透射光入射至样品池(2)中的混合组分；反射光入射至无所述混合组分的参比池(3)；所述探测器(4)探测所述透射光和所述反射光的透射光光强；所述运算单元(5)对探测器(4)得到的所述透射光光强进行差分处理以得到高炉烟气中所述气体成分；其特征在于所述运算单元(5)选择性地对不同的波段的差分光谱数据进行处理；所述运算单元(5)对数据的处理包括采用式(2)计算其中的A气体浓度:
其中
K和ODB均通过差分光谱测量、拟合计算得到；另外，其中L为所样品池(2)的光程；Δλ是所述A气体检测用吸收波长区间；σA′(Δλ)是所A气体在Δλ的快变吸收部分；I′(Δλ)是测量A气体得到的采样光谱的光强值；I′0(Δλ)则是通过拟合I′(Δλ)的慢变化得到的光强值；I′(Δλ′)是测量B气体得到的采样光谱的光强值；I0″(Δλ′)则是通过拟合I′(Δλ′)的慢变化得到的光强值；Δλ′是B气体检测用吸收波长区间；所述Δλ和Δλ′不存在波长交叠区间。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，所述光源发出的光包括紫外光波段。
5.根据权利要求3所述的方法，所述Δλ是比SO2气体吸收光谱波段更短的波长区间。
6.根据权利要求3所述的方法，所述Δλ′是比所述B气体吸收波段更短的波长区间，并且选择Δδ作为所述A气体和所述B气体差分吸收光谱波段交叠的波段区间；其中
cAB是所述A气体以及与所述B气体交叠的波段区间测量得到的浓度值；而σ′AB(δλ)是所述A、B气体交叠部分的快变吸收部分；I′0(δλ)则是通过拟合I′(δλ)的慢变化得到的光强值。
7.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括针对另一痕量气体的阀门V1 －V4和泵P1的控制。
8.一种检测高炉烟气中SO2、氮氧化物气体的紫外差分光谱检测方法，该检测方法包括使用权利要求1所述的方法完成对氮氧化物的检测，然后使用权利要求3所述的方法完成对SO2的检测。
9.一种至少检测高炉烟气中氮氧化物浓度的装置，所述装置包括一紫外差分光谱测量装置，该测量装置包括有光源(1)、分光镜(9)、样品池(2)、参比池(3)、探测器(4)、运算单元(5)、反射镜(10)；所述光源(1)发出的入射光经分光镜(9)后为光强相同的透射光和反射光；其中透射光入射至样品池(2)中的所述高炉烟气；反射光入射至所述高炉烟气的参比池(3)；所述探测器(4)探测所述透射光和所述反射光的透射光光强；所述运算单元(5)对探测器(4)得到的所述透射光光强进行差分处理以得到高炉烟气中气体成分；所述紫外差分光谱测量装置还包括组分消除装置(6)、泵P1以及阀门V1-V4。
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