CN117571652A - 一种检测火电厂烟道气体逃逸氨的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种检测火电厂烟道气体逃逸氨的装置和方法，该装置包括进气管道、气体检测室、探头、近红外光谱仪、浓度传感器和二次分析仪表；所述进气管道连接烟道和气体检测室，用于将烟道内的烟气输送至气体检测室，所述探头设置在气体检测室内，用于检测烟气数据并传输至近红外光谱仪，所述近红外光谱仪对烟气数据进行分析后得到的结果发送至二次分析仪，所述浓度传感器用于获取进气管道内的气体数据。与现有技术相比，本发明具有测量准确性高和设备安全性好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及气体检测技术领域，尤其是涉及一种检测火电厂烟道气体逃逸氨的装置和方法。
背景技术
通过由脱硝系统产生的逃逸氨对脱硫系统(WFCG)及环境产生的影响进行分析和研究，结果表明：在脱硫系统运行条件下和氨逃逸率均会影响排入大气的烟气中的氨含量和脱硫废水中的氨氮含量；特别是氨逃逸率对其影响最大。在正常操作条件下，当氨逃逸率超过0.85mg/Nm3，即在标准状态下1m3烟气(干基)中所含氨量超过0.85mg时，烟囱的排放处不满足恶臭气体排放标准；脱硫塔排出的废水中的氨含量超标，需经过处理后才能满足排放标准。因此氨逃逸使得脱硫系统排放的烟气会对环境产生影响。
为了保证排放的烟气中NOX的含量符合国家排放标准，火电厂通常采用烟气脱硝工艺来控制。在烟气脱硝工艺中，通常采用具有良好选择性，较高效率和稳定性的SCR脱硝工艺，即将NOX与还原剂发生氧化还原反应，从而转化为无害的氮气和水。实际的应用过程中，为维持较高的脱硝效率，加入的氨量超过了与NOX等摩尔反应的理论值，导致过量的氨未能反应且随烟气“逃出”脱硝反应器，这种现象被称为“氨逃逸”。
目前一般通过在线仪表进行氨逃逸的测量，但是由于粉尘、振动、工程中在线仪表(CEMS)在测量氨逃逸方面的偏差，以及测量环境的恶劣导致难以对氨逃逸量准确测定；当氨逃逸较高时，会导致运行成本增加以及对锅炉烟气净化系统产生影响，因此需要一种能够准确对氨逃逸的速率进行测量的装置。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在受粉尘、振动、仪表误差以及测量环境恶劣会导致氨逃逸的测量准确性偏低的缺陷而提供一种检测火电厂烟道气体逃逸氨的装置和方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本方案提供了一种检测火电厂烟道气体逃逸氨的装置，包括进气管道、气体检测室、探头、近红外光谱仪、浓度传感器和二次分析仪表；所述进气管道连接烟道和气体检测室，用于将烟道内的烟气输送至气体检测室，所述探头设置在气体检测室内，用于检测烟气数据并传输至近红外光谱仪，所述近红外光谱仪对烟气数据进行分析后得到的结果发送至二次分析仪，所述浓度传感器用于获取进气管道内的气体数据。
进一步地，所述进气管道内设有除尘净化模块，所述除尘净化模块用于除去进气管道内烟气包含的杂质。
进一步地，所述二次分析仪表上设有显示屏，所述显示屏用于显示烟气的测量结果。
进一步地，所述气体检测室内还设有搅拌装置，所述搅拌装置位于气体检测室的下端。
进一步地，所述探头和近红外光谱仪之间设有光纤，所述光纤的一端连接探头，另一端连接近红外光谱仪，用于将探头检测的数据传输至近红外光谱仪。
进一步地，该装置还包括相互连接的控制单元和生物传感器，所述生物传感器设置在气体检测室内，所述生物传感器获取气体检测室内的气体浓度数据并传输至控制单元。
进一步地，所述近红外光谱仪测量光的波长范围为400-2500nm。
本方案还提供了一种检测火电厂烟道气体逃逸氨的方法，包括以下步骤：
通过进气管道将烟道内的气体除尘后输送至气体检测室；
通过探头获取气体检测室内的氨气体浓度数据，并将数据传输至近红外光谱仪进行分析处理；通过浓度传感器获取进气管道内除尘后的气体的氨气体浓度数据；
通过二次分析仪表获取近红外光谱仪和浓度传感器获取的氨气体的浓度数据，并对数据进行对比融合，将最终得到的氨逃逸率通过显示屏进行显示；
将二次分析仪表的测量结果传输至控制单元，通过控制单元对氨逃逸率实时检测和记录。
进一步地，所述近红外光谱仪和探头通过半导体激光吸收光谱的方式测量氨气体的浓度。
进一步地，所述二次分析仪表通过级联相关神经网络对近红外光谱仪和浓度传感器的氨气体浓度测量数据进行融合。与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本方案中将烟道中的气体进行除尘后传输至气体检测室，通过探头对气体中的氨气体浓度数据进行检测并传输到近红外光谱仪，同时浓度传感器获取进气管道中的氨气体的浓度数据，二次分析仪通过级联相关神经网络技术对近红外光谱仪和浓度传感器的测量数据进行融合，得到更准确的氨气体浓度数据。有效解决了原位激光分析系统大截面、微浓度烟道的检测失真的问题，且在气体检测室内进行氨气体浓度的检测，避免了烟道振动、环境温度变化、烟道应力变化等因素造成光线不准确，导致气体浓度检测数据不准确的问题。
(2)本方案中通过除尘净化模块对烟道内的气体进行除尘净化，再对除尘净化后的气体进行氨浓度检测，避免了烟道内灰尘和水分含量高影响激光检测的透光率的问题，以及灰尘和腐蚀性气体吸附在镜头表面，导致镜头结焦、结垢，影响激光检测的问题，提高了检测结果的准确性。
(3)本方案通过将烟道内的气体除尘净化后输送至气体检测室，并通过半导体激光吸收光谱的方式进行检测，整个采样检测过程是在线进行的，提高测量氨气体浓度数据的可靠性。
附图说明
图1为本发明提供的检测火电厂烟道气体逃逸氨的装置的结构示意图；
图中：1、进气管道，2、气体检测室，3、探头，4、近红外光谱仪，5、浓度传感器，6、二次分析仪表，7、搅拌装置，8、光纤，9、控制单元，10、生物传感器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种检测火电厂烟道气体逃逸氨的装置，包括进气管道1、气体检测室2、探头3、近红外光谱仪4、浓度传感器5和二次分析仪表6；进气管道1连接烟道和气体检测室2，用于将烟道内的烟气输送至气体检测室2，探头3设置在气体检测室2内，用于检测烟气数据并传输至近红外光谱仪4，近红外光谱仪对烟气数据进行分析后得到的结果发送至二次分析仪6，浓度传感器5用于获取进气管道1内的气体数据。
通过将烟道中的气体传输至气体检测室，利用探头对气体中的氨气体浓度数据进行检测并传输到近红外光谱仪，同时浓度传感器获取进气管道中的氨气体的浓度数据，二次分析仪通过级联相关神经网络技术对近红外光谱仪和浓度传感器的测量数据进行融合，得到更准确的氨气体浓度数据。有效解决了原位激光分析系统大截面、微浓度烟道的检测失真的问题，且在气体检测室内进行氨气体浓度的检测，避免了烟道振动、环境温度变化、烟道应力变化等因素造成光线不准确，导致气体浓度检测数据不准确的问题
作为一种优选地实施方式，进气管道1内设有除尘净化模块，除尘净化模块用于除去进气管道1内烟气包含的杂质。通过除尘净化模块对烟道内的采样气体进行除尘，并去除采样气体中的腐蚀性气体，一方面解决灰尘和水分含量高影响激光检测的激光透过率的问题，另一方面，避免了灰尘和腐蚀性气体吸附在镜头表面，导致镜头结焦、结垢，影响激光检测的问题，提高了检测结果的准确性。
具体地，二次分析仪表6上设有显示屏，显示屏用于显示烟气的测量结果。二次分析仪表6通过显示屏将测量结果直接显示出来，便于操作者观察，提高测量效率。
在本实施例中，气体检测室2内还设有搅拌装置7，搅拌装置7位于气体检测室2的下端。通过搅拌装置7对气体检测室2内的气体进行搅拌，使气体检测室2内的气体均匀分布，提高探头3检测结果的准确性。
进一步地，探头3和近红外光谱仪4之间设有光纤8，光纤8的一端连接探头3，另一端连接近红外光谱仪4，用于将探头3检测的数据传输至近红外光谱仪4。提高数据传输的安全性和准确性。具体地，近红外光谱仪测量光的波长范围为400-2500nm。
在本实施例中，检测装置还包括相互连接的控制单元9和生物传感器10，生物传感器10设置在气体检测室2内，生物传感器10获取气体检测室2内的气体浓度数据并传输至控制单元9。
通过生物传感器10获取气体检测室2内的氨气体浓度数据，传输到控制单元9，进行氨浓度的实时在线监测和记录。
本实施例还提供了一种检测火电厂烟道气体逃逸氨的方法，包括以下步骤：
通过进气管道将烟道内的气体除尘后输送至气体检测室；
通过探头获取气体检测室内的氨气体浓度数据，并将数据传输至近红外光谱仪进行分析处理；通过浓度传感器获取进气管道内除尘后的气体的氨气体浓度数据；
通过二次分析仪表获取近红外光谱仪和浓度传感器获取的氨气体的浓度数据，并对数据进行对比融合，将最终得到的氨逃逸率通过显示屏进行显示；
将二次分析仪表的测量结果传输至控制单元，通过控制单元对氨逃逸率实时检测和记录。
近红外光谱仪4和探头3通过半导体激光吸收光谱的方式测量氨气体的浓度。
二次分析仪表6通过级联相关神经网络对近红外光谱仪4和浓度传感器8的氨气体浓度测量数据进行融合。
通过将烟道内的气体除尘净化后输送至气体检测室，并通过半导体激光吸收光谱的方式进行检测，整个采样检测过程是在线进行的，提高测量氨气体浓度数据的可靠性。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种检测火电厂烟道气体逃逸氨的装置，其特征在于，包括进气管道(1)、气体检测室(2)、探头(3)、近红外光谱仪(4)、浓度传感器(5)和二次分析仪表(6)；所述进气管道(1)连接烟道和气体检测室(2)，用于将烟道内的烟气输送至气体检测室(2)，所述探头(3)设置在气体检测室(2)内，用于检测烟气数据并传输至近红外光谱仪(4)，所述近红外光谱仪对烟气数据进行分析后得到的结果发送至二次分析仪(6)，所述浓度传感器(5)用于获取进气管道(1)内的气体数据。
2.根据权利要求1所述的一种检测火电厂烟道气体逃逸氨的装置，其特征在于，所述进气管道(1)内设有除尘净化模块，所述除尘净化模块用于除去进气管道(1)内烟气包含的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种检测火电厂烟道气体逃逸氨的装置，其特征在于，所述二次分析仪表(6)上设有显示屏，所述显示屏用于显示烟气的测量结果。
4.根据权利要求1所述的一种检测火电厂烟道气体逃逸氨的装置，其特征在于，所述气体检测室(2)内还设有搅拌装置(7)，所述搅拌装置(7)位于气体检测室(2)的下端。
5.根据权利要求1所述的一种检测火电厂烟道气体逃逸氨的装置，其特征在于，所述探头(3)和近红外光谱仪(4)之间设有光纤(8)，所述光纤(8)的一端连接探头(3)，另一端连接近红外光谱仪(4)，用于将探头(3)检测的数据传输至近红外光谱仪(4)。
6.根据权利要求1所述的一种检测火电厂烟道气体逃逸氨的装置，其特征在于，该装置还包括相互连接的控制单元(9)和生物传感器(10)，所述生物传感器(10)设置在气体检测室(2)内，所述生物传感器(10)获取气体检测室(2)内的气体浓度数据并传输至控制单元(9)。
7.根据权利要求1所述的一种检测火电厂烟道气体逃逸氨的装置，其特征在于，所述近红外光谱仪测量光的波长范围为400-2500nm。
8.一种基于权利要求1-7任一所述的一种检测火电厂烟道气体逃逸氨的装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过进气管道将烟道内的气体除尘后输送至气体检测室；
通过探头获取气体检测室内的氨气体浓度数据，并将数据传输至近红外光谱仪进行分析处理；通过浓度传感器获取进气管道内除尘后的气体的氨气体浓度数据；
通过二次分析仪表获取近红外光谱仪和浓度传感器获取的氨气体的浓度数据，并对数据进行对比融合，将最终得到的氨逃逸率通过显示屏进行显示；
将二次分析仪表的测量结果传输至控制单元，通过控制单元对氨逃逸率实时检测和记录。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述近红外光谱仪(4)和探头(3)通过半导体激光吸收光谱的方式测量氨气体的浓度。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述二次分析仪表(6)通过级联相关神经网络对近红外光谱仪(4)和浓度传感器(8)的氨气体浓度测量数据进行融合。
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