cems煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)-甘肅煙氣在線監(jiān)測(cè)-藍(lán)光電子值得信賴

TDLAS技術(shù)依據(jù)氣體吸收光譜進(jìn)xing氣體濃度檢測(cè)。因?yàn)樵雍头肿涌梢栽谖仗囟úㄩL(zhǎng)的光子后進(jìn)入激發(fā)態(tài)，并在一段很短隨機(jī)時(shí)間之后，通過向隨機(jī)方向釋放光子或無輻射躍遷的方式，回到基態(tài)。因此，當(dāng)符合氣體特征吸收波長(zhǎng)的光通過氣體時(shí)，就會(huì)被氣體分子吸收，導(dǎo)致出射光減弱。該吸收可以由比爾-蘭伯特(Beer-Lambert)公式表述[2，3]：

其中It為穿過待測(cè)氣體后的透射光光強(qiáng)；I0為進(jìn)入待測(cè)氣體時(shí)的入射光強(qiáng)；α為吸收系數(shù)；C為待測(cè)氣體的濃度。L為光所經(jīng)過的待測(cè)氣體的吸收路徑長(zhǎng)度。通過檢測(cè)出射光與入射光之比，即可以得到待測(cè)氣體的濃度：cems煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

TDLAS技術(shù)正是通過控制半導(dǎo)體激光器工作溫度以及工作電流，使得激光器輸出波長(zhǎng)等于待測(cè)氣體的特征吸收波長(zhǎng)，以檢測(cè)氣體濃度的方法。由于激光光源功率譜密度非常大，這種方法可以獲得極高的精度；同時(shí)光與氣體作用時(shí)間短，該技術(shù)具有非常高的響應(yīng)速度[4，甘肅煙氣在線監(jiān)測(cè)，5]。

由HITRAN數(shù)據(jù)庫(kù)[6]可以得到，水分子(H2O)在1.37微米波長(zhǎng)附近有幾個(gè)十分顯著的吸收峰，并且在這個(gè)波段對(duì)作為干燥用空氣主要成分幾乎沒有吸收，十分適用于濕度檢測(cè)，如圖2所示。

近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和工業(yè)化水平的顯著提高，大氣污染狀況日益嚴(yán)重，我國(guó)SO2的排放量已經(jīng)位居第二位，NOx排放量也在持續(xù)增長(zhǎng)。煙氣脫硫、脫硝已成為我國(guó)的一項(xiàng)重要任務(wù)。

在煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的脫硫脫硝工程快速推進(jìn)的過程中，我國(guó)脫硫脫硝的工程技術(shù)研究開發(fā)也進(jìn)入了快速發(fā)展的階段。煙氣脫硫脫硝技術(shù)開發(fā)是一個(gè)多層次、涉及多學(xué)科的復(fù)雜過程工 業(yè)系統(tǒng)開發(fā)過程，其技術(shù)開發(fā)過程具有周期長(zhǎng)、技術(shù)難度大、投入大等特點(diǎn)，按照常規(guī)的技術(shù)開發(fā)模式，需要經(jīng)過機(jī)理研究－>小試－>中試 －>工業(yè)－>逐級(jí)放大－>投入應(yīng)用整個(gè)開發(fā)流程。

綜合應(yīng)用相似理論和因次分析實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和核心設(shè)備的放大。其技術(shù)開發(fā) 過程具有周期長(zhǎng)、技術(shù)難度大、投入大等特點(diǎn)，難以滿足國(guó)內(nèi)對(duì)脫硫脫硝技術(shù)的迫切要求。目前我國(guó)不少環(huán)保企業(yè)在煙氣脫硫脫硝工程應(yīng)用的過程中已逐漸將數(shù)值模 擬、計(jì)算流體力學(xué)等技術(shù)分散應(yīng)用于脫硫脫硝工程設(shè)計(jì)中，在一定程度上縮短了設(shè)計(jì)周期，降低了設(shè)計(jì)難度。但尚未形成系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，在煙氣脫硫脫硝設(shè)計(jì)開發(fā)技 術(shù)方面仍有進(jìn)一步優(yōu)化的潛力。

濕度測(cè)量如此重要，但現(xiàn)有濕度測(cè)量方式卻存在很多弊端。

常用濕度測(cè)試方法存在易失效、不準(zhǔn)確、測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，如干濕球法、阻容法受原理限制，存在高濕測(cè)量不準(zhǔn)確;冷凝法和重量法存在測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，不能在線連續(xù)監(jiān)測(cè)的缺點(diǎn)。采用非接觸光學(xué)測(cè)量方法能夠解決傳統(tǒng)傳感器問題，如非分散紅外分析、紫外差分吸收光譜等，但存在氣體交叉干擾等問題。

此次啟動(dòng)的激光高溫濕度傳感器的研制，是基于TDLAS技術(shù)(可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)的簡(jiǎn)稱)來實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度的測(cè)量。采訪時(shí)，姚院士言簡(jiǎn)意賅地介紹了該項(xiàng)目運(yùn)用的技術(shù)原理及優(yōu)勢(shì)?！坝眉す鉁y(cè)量濕度這項(xiàng)技術(shù)，煙氣在線監(jiān)測(cè)儀，是基于氣體的一個(gè)特性，也就是每種氣體都會(huì)吸收特定波長(zhǎng)的光這一基本特性。通過激光照射氣體，氣體吸收對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)使之強(qiáng)度變?nèi)?，進(jìn)而通過測(cè)量激光變?nèi)醯某潭忍綔y(cè)出氣體濃度?！?/p>

用激光測(cè)濕氣或其他氣體，具有很多優(yōu)點(diǎn)。首先，激光不會(huì)影響被測(cè)氣體的組分和形態(tài);其次，它能夠?qū)ξｋU(xiǎn)氣體進(jìn)行遠(yuǎn)程非接觸式測(cè)量，保證測(cè)試人員安全;再者，它的測(cè)量精度非常高，測(cè)量下限可能達(dá)到PPM量級(jí);第四，每種氣體的監(jiān)測(cè)對(duì)應(yīng)特定激光波長(zhǎng)，不存在交叉干擾，cems煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，易于檢測(cè)混合氣體中的特定成分;第五，傳感器完全采用光學(xué)結(jié)構(gòu)，本質(zhì)安全，傳感端不易受到電磁輻射的干擾，不產(chǎn)生火花 ;后，激光的響應(yīng)速度非?？欤梢赃_(dá)到毫秒量級(jí)。姚院士提出，“尤其是激光的反應(yīng)速度，相比較于傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)儀器響應(yīng)速度慢的問題，在實(shí)驗(yàn)室中采用激光檢測(cè)甚至能達(dá)到毫秒、微秒量級(jí)，從這點(diǎn)上來說，煙氣在線監(jiān)測(cè)設(shè)備廠家，這也是一項(xiàng)革命性的技術(shù)創(chuàng)新?！?/p>

眾所周知，濕度測(cè)量很多時(shí)候都處于條件下，這增加了監(jiān)測(cè)的難度，比如高溫高壓環(huán)境的濕度測(cè)量就是個(gè)難點(diǎn)。相比于傳統(tǒng)常用測(cè)量方式，使用激光在高溫條件下進(jìn)行濕度測(cè)量，具有無交叉干擾、測(cè)量范圍大、精度高、實(shí)時(shí)測(cè)量的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)高溫條件下的濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)?！斑@個(gè)激光高溫濕度傳感器一旦研制成功，可提升我國(guó)濕度監(jiān)測(cè)水平，提高環(huán)保排放測(cè)算準(zhǔn)確性、降低工業(yè)過程排放。未來，這個(gè)技術(shù)還能延展到對(duì)各種氣體進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)用前景非常廣泛!”