CN201016927Y

CN201016927Y - 量子激光烟气连续分析传感器

Info

Publication number: CN201016927Y
Application number: CNU2006201178036U
Authority: CN
Inventors: 戴戈; 戴庆超
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2016-05-26

Abstract

本实用新型系环保监测技术领域，公开一种量子激光烟气连续分析传感器，包括本体座、量子级联激光器，电源散热块、双焦透镜、一检测气室、三棱镜、二检测气室、聚焦镜、红外接收器、烟尘净化室。所述的量子级联激光器是四个不同波长的，安装在同一电源散热块上，发射不同光波，通过一检测气室的双焦镜成平行光束，经三棱镜折射回二检测气室到聚焦镜至红外接收器。所述的二检测气室末端设有的负压排气口抽取烟气样，经过一检测气室、烟尘净化室抽取烟气样，在一、二检测气室进行红外波吸收，检测出SO₂、NO、CO、CO₂浓度。给二次仪表。由于不同波长的激光源，勿需多组滤光片，以及无动力采样，检测精度高，结构简单，寿命比一般红外光源长几倍。

Description

量子激光烟气连续分析传感器

技术领域：

本实用新型涉及一种量子激光烟气连续分析传感器，属于环境保护监测技术领域。

背景技术：

对于锅炉排放的烟气中和作业场所排放的SO₂、NO_X、CO、CO₂有害气体的监测，目前国内外对各种有害气体的检测，有手工分析法和仪器法：如在“大气固定源的采样和分析”、“大气污染监测方法”等书中，SO₂：有库伦滴定法、比色法和萤光法；No_X：有吸收液比色法、化学发光法、库伦原电池法和离子色谱法等；CO、CO₂也是有类同手工法和仪器法，以及多用途仪器如原子吸收、光谱、质谱、分光计等仪器，但必须根据气体性质采样到实验室分析出结果。从采集气样，消除干扰，掺取试剂到检测显示的过程复杂，不易做在线连续监测。近代较多采用紫外、红外吸收原理进行连续监测，各家在采样、消除烟尘、水雾干扰等方法不同，光路系统也不尽相同。光源有用谱通红外、紫外灯光，也有像日本“レ——サ应用计测”一书中大功率激光，用聚焦透镜、光栅、滤光片、调谐器、光锁频等一系列技术处理，但易产生系统误差影响测试精度，同时仪器结构笨重和使用不便问题，一般光源寿命为一年左右。存在诸上问题用于固定污染源进行在线连续监测仍待进一步解决。

实用新型内容：

本实用新型的目的提供量子激光烟气连续分析传感器，匹配二次仪表系统实现一机在线连续检测SO₂、No_X、CO、CO₂气体，具有机理结构简单，光源寿命长，无动力连续采烟气样，测试精度高，稳定可靠。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种量子激光烟气连续分析传感器包括：本体座、电源散热块、量子级联激光器、红外接收器、双焦透镜、一检测气室、气室间通气孔、外套管、二检测气室、端帽体、三角型进气口、防污镜片、恒温加热器、三棱镜、烟尘净化室、负压排气口、标样气管路、聚焦镜、一清洗气管、二清洗气管，所述的外套管一端安装在本体座里，另端装在端帽体里，一二检测气室随外套管嵌入本体座和端帽体。所述量子级联激光器是四个不同波长微型体激光器，双列阵式安装在一个电源散热块上，光源点对着一检测气室中双焦透镜中心成平行光束，依次发射出适应SO₂、No_X、CO、CO₂的红外吸收波，也可以安装一个激光器测单一气体。通过一检测气室穿过端帽体中防污镜片至三棱镜，折射返回透过防污镜片到二检测气室，经聚焦透镜入本体座里的红外接收器，输出测试信给二次仪表。所述恒温加热器设在防污镜片与三棱镜之间的无遮光区，用以消除镜面冷雾和驱散镜片面上附着的气溶胶微粒。所述两个检测气室为园筒形一端共接防污镜片。一检测气室靠防污镜片端两侧孔各接三角形进气管与烟尘净化室相通引进被检烟气样。另一端延至一检测气室50cm处设一个与二检测气室通气的孔。实现一二检测气室串连检测，并在二检测气室与端帽体相贯处，设一无动力采烟气样的负压排气口，排出气样与烟道气合流。

所述传感器上的标样气管路是由标准气样装置接入的标样气路口，由另一端口使标准气体通过一侧三角型进气管充满一检测气室和二检测气室进行标定。

所述两个清洗气管路是从空压机经过滤去湿器引出高压清洁气体：一清洗气管有四个喷咀，两个分别对聚焦透镜和双焦透境，另两个对分别对检测气室面的防污镜片上下面。二清洗气管对烟尘净化室进行清洗。

本实用新型提供的量子激光烟气连续分析传感器，采用量子级联激光器的优越性和负压无动力采气样法，与采用一般红外、紫外光源连续监测有害烟气的方法相比具有明显优越效果：

1.本实用新型的光源由于采用量子级联激光器是微形体，将四个不同波长的激光器双列阵式安装在一个电源散热块上，对同一双焦透镜组成平行光束。避免用多个聚焦透镜和光栅调谐、滤光镜片或脉冲锁模取得不同波长，故总体结构简单、功率小，又一机监测多种气体。

2.由于采用量子级联激光器光波单色性、方向性好，红外波长谱线窄，不易受其它气体吸收干扰，提高了测试精度。

3.采用量子级联激光器寿命四年，如若采用半导体制冷低温下可工作二十年，是其他光源不可比。同时由于寿命长光能曲线好，保持仪器精度稳定性好。

4.本实用新型量子激光烟气连续分析传感器在烟道气流场里其背面产生负压区，故在负压区设一负压排气口，进行无动力采集烟气样检测，比一般监测仪节约抽气泵采气样。

5.该传感器设一高效滤尘金属罩和电晕针的烟气净化室，对采进来的烟气样有效地除去烟尘、水雾干扰。还在防污镜片、三棱镜之间设一恒温加热器，驱散气溶胶微粒附着在镜面，同时防止喷吹清洗镜面时产生冷凝水雾影响检测精度。

附图说明：

图1为本实用新型量子激光烟气连续分析传感器结构示意图

本体座(1)、电源散热块(2)、量子级联激光器(3)、红外接收器(4)、双焦透镜(5)、一检测气室(6)、气室间通气孔(7)、外套管(8)、二检测气室(9)、端帽体(10)、三角型进气管(11)、防污镜片(12)、恒温加热器(13)、三棱镜(14)、烟尘净化室(15)、负压排气口(16)、标样气管路(17)、聚焦透镜(18)、清洗气管(19)。图2为本实用新型量子激光烟气连续分析传感器A-A向剖示图一检测气室(6)、二检测气室(9)、三角型进气管(11)、标样气管路(17)、清洗气管(19)、清洗气管(20)。

具体实施方式：

如图1和图2所示：该传感器本体座(1)腔内有双列阵式四个量子级联激光器(3)安装在电源散热块(2)上，还设一检测气室(6)，并在该室管端装有双焦透镜(5)，在本体座内另一侧设有一红外接收器(4)，并固有二检测气室(9)，在该室管端装有一聚焦镜(18)。本体座(1)的法兰盘安装在烟道外面，一、二检测气室(6、9)随外套管(5)嵌入。并两检测气室(6、9)共用一个防污镜片(12)检测气室管中心分别对照三棱镜(14)平面一侧的中点，两检测气室(6、9)距防污片(12)50cm处相切地方设有气室间通气孔(7)；所述二检测气室(9)与端帽体(10)相贯背着烟道气流方向处的负压区，设一负压排气口(16)为增大负压也可接喇叭口，进行无动力抽取烟气样通过一二检测气室(6、9)。这样本实用新型量子激光烟气连续分析传感器的整体光路是：四个量子级联激光器(3)，依次发射不同光波由双焦透镜(4)成平行光束，通过一检测气室(5)防污镜片(1O)到三棱镜(12)折射回防污镜片(10)到聚焦透镜(18)至红外接收器(4)，信号输给二次仪表。被检测烟气样的气路是：传感器在负压排气口(16)，具有抽吸力克服并大于烟气样通路的系统阻力，将烟气样由烟尘净化室(15)，通过两个三角型进气管(11)到一检测气室(6)，再由气室间通气孔(7)到二检测气室(9)，最后由负压排气口(16)排除同烟道气合流。所述的烟尘净化室(15)冠以高效金属滤尘罩与静电电晕针组成，用以清除烟尘和水雾干扰被检烟气样。所述清洗气管(19、20)端口是从空压机引气，清洗气管(19)由喷嘴给烟尘净化室(15)，清洗气管(20)由喷嘴给防污镜片(10)，一、二检测气室(6、9)的双焦透镜(5)、聚焦透镜(18)的气室面，进行清污。所述的标样气管路(17)，通向一侧三角形进气管(11)底部标样气管(17)口，将所配的标准气体充进一二检测气室进行标

所述恒温加热器(13)在三棱镜(12)与防污镜(16)之间，用以防止冷凝雾和气溶胶附着镜面。

Claims

1.一种量子激光烟气连续分析传感器，包括本体座(1)，量子级联激光器(3)，电源散热块(2)，双焦透镜(5)，防污镜片(12)，三棱镜(14)，聚焦透镜(18)，红外接收器(4)，端帽体(10)，外套管(8)，其特征在于：量子激光烟气连续分析传感器还包括一检测气室(6)，二检测气室(9)，烟气净化室(15)，恒温加热器(13)，标样气管路(17)，清洗气管路(19)，清洗气管路(20)，三角型进气管(11)，气室间通气孔(7)，负压排气口(16)，所述一检测气室(6)一端两对称孔与三角形进气管(11)相接，通与烟尘净化室(15)，一检测气室(6)的气室间通气孔(7)通与二检测气室(9)，二检测气室(9)与端帽体(10)相贯的负压区设有负压排气口(16)。所述一二检测气室(6、9)、标样气管路(17)、两清洗气管(19、20)均嵌入在外套管(8)里，一端按装在端帽体(10)里，另一端固定在本体座(1)里。

2.如权利要求1所述的量子激光烟气连续分析传感器，其特征在于：一个或四个不同波长的量子级联激光器安装在一个电源散热块(2)上，光源点对双焦透镜(5)中心。

3.如权利要求1所述的量子激光烟气连续分析传感器，其特征在于：所述标样气管路(17)一端管口接标准气样装置，另一端管口接通与三角型进气管(11)底。

4.如权利要求1所述的量子激光烟气连续分析传感器，其特征在于：所述的恒温加热器(13)是在防污镜片(12)和三棱镜(14)中心无遮挡激光区。

5.如权利要求1所述的量子激光烟气连续分析传感器，其特征在于：所述的清洗气管路(19、20)一端管口共接空气压缩机，清洗气管路(19)另一端管口通向烟尘净化室，清洗气管路(20)在聚焦透镜(18)气室面，双焦透镜(5)气室面，防污镜片(12)上下面，均接一喷嘴。