專(zhuān)利名稱(chēng)：微量氨濃度測(cè)量裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微量氨濃度測(cè)量裝置及其應(yīng)用，尤其適用于環(huán)保領(lǐng)域中測(cè)量燃煤鍋爐中煙氣經(jīng)氨法脫硫或者脫硝處理后的微量氨逃逸量的微量氨濃度測(cè)量裝置及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
我國(guó)是以煤炭為主要能源供應(yīng)的少數(shù)國(guó)家之一，燃煤過(guò)程中產(chǎn)生的S02、NOx等大氣污染物質(zhì)成為危害我國(guó)大氣環(huán)境的主要污染源。為了降低so2、NOx&排放量，國(guó)內(nèi)外涌現(xiàn)了多種脫硫脫硝技術(shù)，其中以NH3基(如氨、尿素)為脫除劑的方法在脫硫、脫硝中均有很好的工程應(yīng)用，比如氨法煙氣脫硫技術(shù)、以氨作還原劑的選擇性催化還原(SCR)或選擇性非催化還原(SNCR)煙氣脫硝技術(shù)。氨法煙氣脫硫技術(shù)，是以氨(廢氨水、液氨、碳銨或氨水等)為原料，回收煙氣中的SO2,生產(chǎn)高價(jià)值的化肥。但是該工藝存在兩個(gè)主要問(wèn)題一是從氨水中揮發(fā)出來(lái)的氨氣會(huì)隨著煙氣逃逸；二是氨法煙氣脫硫過(guò)程易產(chǎn)生大量的氣溶膠顆粒，氣溶膠微粒主要由氨水揮發(fā)的氣態(tài)NH3與煙氣中的SO2發(fā)生氣相反應(yīng)生成，含(NH4) 2S03、NH4HS03、(NH4)2S2O5和 (NH4)2SO3* H2O等組分，其中(NH4)2SO3占主要部分。這些氣溶膠依靠常規(guī)的噴淋和除霧是難以去除的，會(huì)隨著煙氣排到大氣中去。SCR和SNCR煙氣脫硝技術(shù)的原理是一樣的，即通過(guò)注入氨與煙氣中的氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生水和隊(duì)，注入的氨可以是直接以NH3的形式，也可以是先通過(guò)尿素分解釋放得到NH3進(jìn)而注入的形式。注入氨量過(guò)少，就會(huì)使還原轉(zhuǎn)化效率降低，注入過(guò)量則不但不能減少NOx排放，反而因?yàn)檫^(guò)量的氨導(dǎo)致NH3逃逸出反應(yīng)區(qū)。逃逸的NH3會(huì)和煙氣中的硫酸鹽發(fā)生反應(yīng)生成硫酸銨鹽，其中主要是重硫酸銨鹽。銨鹽會(huì)在鍋爐尾部煙道下游固體部件表面上沉淀，例如沉淀在空氣預(yù)熱器風(fēng)扇上面，會(huì)造成嚴(yán)重的腐蝕，并帶來(lái)昂貴的維護(hù)費(fèi)用。在氨法煙氣脫硫和脫硝工程中，由于氨逃逸既造成了原料的損失，又帶來(lái)了大氣二次污染。因此，在滿(mǎn)足脫除效果的情況下必須嚴(yán)格控制氨逃逸量，需要實(shí)時(shí)對(duì)該參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。凈化工藝出口煙氣中含有的NH3逃逸量是重要的性能考核指標(biāo)，在上述工藝中一般要求氨逃逸量小于3. Oppmv (干基，6%02)。NH3化學(xué)活性高，在樣氣輸送過(guò)程中極易被“污染”，而且某些原理的分析儀并不能直接測(cè)量其濃度，需借助于轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的變換過(guò)程才可分析。一旦轉(zhuǎn)換存在偏差，測(cè)量結(jié)果必將受到影響，分析精度無(wú)法得到保障，尤其微量氨逃逸量檢測(cè)難度更大。目前工程中測(cè)量氨濃度通常采用激光二極管氣體分析儀，其直接監(jiān)測(cè)工藝生產(chǎn)中的氣體，以半導(dǎo)體激光器作為光源，并采用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS)對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。TDLAS 技術(shù)將激光源所發(fā)光的波長(zhǎng)調(diào)制等于混合氣體中NH3的特定吸收波長(zhǎng)，當(dāng)光透過(guò)后會(huì)產(chǎn)生吸收，依據(jù)比爾蘭姆波特定律分析接收信號(hào)就可得到NH3的濃度。但是在實(shí)際工程應(yīng)用中， 由于逃逸氨的濃度過(guò)低，產(chǎn)生的信號(hào)非常微弱；并且由于燃煤鍋爐煙氣中含有粉塵，并存在動(dòng)態(tài)變化，粉塵對(duì)激光分析儀有遮擋會(huì)影響信號(hào)強(qiáng)度，甚至完全阻擋激光傳輸與接收，而且其動(dòng)態(tài)變化會(huì)造成信號(hào)不穩(wěn)定，不利于信號(hào)的檢測(cè)。因此氨逃逸量往往測(cè)量不準(zhǔn)確，而且激光氣體分析儀只能測(cè)游離氨，無(wú)法測(cè)出銨鹽中那部分NH3含量，對(duì)于氨法脫硫工藝，該參數(shù)即使測(cè)量準(zhǔn)確也不能完全反應(yīng)真實(shí)的氨逃逸量。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的
為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明的目的在于提供一種精準(zhǔn)可靠的測(cè)量微量氨濃度的方法，氨逃逸的測(cè)量范圍可以包括游離氨和銨鹽。由于在上述工藝處理后的煙氣中，NOx含量遠(yuǎn)大于逃逸氨的濃度，并且如果NOx和NH3發(fā)生反應(yīng)，二者的反應(yīng)摩爾比是1 :1。因此，在給予合適的反應(yīng)條件下，使得煙氣中的逃逸氨全部以氣態(tài)NH3存在，并進(jìn)而全部與煙氣中的 NOx發(fā)生反應(yīng)，這樣通過(guò)測(cè)量反應(yīng)前后的NOx濃度變化就可以間接得出煙氣中的氨濃度。由于NOx的濃度范圍一般在100 200ppm，因此無(wú)論采用化學(xué)法還是光學(xué)法測(cè)量NOx的濃度都能得到很高的精度，進(jìn)而也能夠保證逃逸氨的測(cè)量精度。技術(shù)方案
一種微量氨濃度測(cè)量裝置，包括取樣探頭、伴熱取樣管、標(biāo)氣瓶、抽氣泵、預(yù)處理模塊、 O2分析儀、NOx分析儀、數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，其特征在于
所述的取樣探頭分別與抽氣泵的進(jìn)氣口管道連接、標(biāo)氣瓶通過(guò)管道連接；抽氣泵的出氣口分別與A分析儀進(jìn)氣口、預(yù)處理模塊進(jìn)氣口管道連接A2分析儀出氣口分別與NOx分析儀進(jìn)氣口管道連接；02分析儀與數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)信號(hào)連接；預(yù)處理模塊出氣口與NOx分析儀進(jìn)氣口管道連接；NOx分析儀與數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)信號(hào)連接；其中所述的管道連接為伴熱取樣管；所述的預(yù)處理模塊包括電加熱器和催化劑。所述的預(yù)處理模塊含有的電加熱器在待測(cè)煙氣溫度低于250°C，將待測(cè)煙氣加熱到25(T420°C ；當(dāng)在待測(cè)煙氣溫度高于250°C時(shí)，所述電加熱器則不工作。預(yù)處理模塊含有的催化劑為V205-W03/Ti02,其適用溫度為25(T420°C，催化劑對(duì)于反應(yīng)物為過(guò)量。一種微量氨濃度測(cè)量裝置的應(yīng)用，其特征在于取樣探頭在抽氣泵的作用下從煙道內(nèi)采集樣氣，并在取樣處濾除顆粒物；整個(gè)取樣管路采用伴熱，以保證采樣過(guò)程中不發(fā)生 ^13損失；抽氣泵的出口樣氣分為兩路，一路直接進(jìn)入O2分析儀和NOx*析儀，另外一路經(jīng)過(guò)預(yù)處理模塊處理后再進(jìn)入NOx分析儀；最后從&分析儀、NOx分析儀輸出的三路信號(hào)均輸入數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，處理后輸出數(shù)據(jù)；標(biāo)氣瓶?jī)?nèi)裝有用于校準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)氣；
所述A分析儀根據(jù)燃料池的工作原理測(cè)量?jī)魺煔庵蠥濃度
1 ，
權(quán)利要求
1.一種微量氨濃度測(cè)量裝置，包括取樣探頭、伴熱取樣管、標(biāo)氣瓶、抽氣泵、預(yù)處理模塊、O2分析儀、NOx分析儀、數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，其特征在于所述的取樣探頭分別與抽氣泵的進(jìn)氣口管道連接、標(biāo)氣瓶通過(guò)管道連接；抽氣泵的出氣口分別與A分析儀進(jìn)氣口、預(yù)處理模塊進(jìn)氣口管道連接A2分析儀出氣口分別與NOx分析儀進(jìn)氣口管道連接；02分析儀與數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)信號(hào)連接；預(yù)處理模塊出氣口與NOx分析儀進(jìn)氣口管道連接；NOx分析儀與數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)信號(hào)連接；其中所述的管道連接為伴熱取樣管；所述的預(yù)處理模塊包括電加熱器和催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微量氨濃度測(cè)量裝置，其特征在于所述的預(yù)處理模塊含有的電加熱器在待測(cè)煙氣溫度低于250°C，將待測(cè)煙氣加熱到25(T420°C ；當(dāng)在待測(cè)煙氣溫度高于250°C時(shí)，所述電加熱器則不工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微量氨濃度測(cè)量裝置，其特征在于預(yù)處理模塊含有的催化劑為V2O5-WOZTiO2,其適用溫度為25(T420°C，催化劑對(duì)于反應(yīng)物為過(guò)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種微量氨濃度測(cè)量裝置的應(yīng)用，其特征在于取樣探頭在抽氣泵的作用下從煙道內(nèi)采集樣氣，并在取樣處濾除顆粒物；整個(gè)取樣管路采用伴熱，以保證采樣過(guò)程中不發(fā)生NH3損失；抽氣泵的出口樣氣分為兩路，一路直接進(jìn)入&分析儀和NOx分析儀，另外一路經(jīng)過(guò)預(yù)處理模塊處理后再進(jìn)入NOx分析儀；最后從&分析儀、NOx分析儀輸出的三路信號(hào)均輸入數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，處理后輸出數(shù)據(jù)；標(biāo)氣瓶?jī)?nèi)裝有用于校準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)氣；所述A分析儀根據(jù)燃料池的工作原理測(cè)量?jī)魺煔庵蠴2濃度， 測(cè)量范圍為(Γ25% ；所述NOx分析儀采用直接抽取式采樣方法，非分散紅外分析分別測(cè)量預(yù)處理前后凈煙氣中的NOx濃度吣、吣，測(cè)量范圍為(T500ppm ；數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)根據(jù)輸入的1 、€^、CW信號(hào)，按如下關(guān)系式，計(jì)算并輸出凈煙氣中NH3的濃度信號(hào)其中為凈煙氣中的氨濃度，PPmvd6%02 .Xfh為凈煙氣中的O2濃度，％ 為凈煙氣中的NOx濃度，PPm ； C臓為經(jīng)預(yù)處理后凈煙氣中的NOx濃度，PRii。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種微量氨濃度測(cè)量裝置及其應(yīng)用。取樣探頭以等速濕式取樣方式，抽氣泵作用下抽取煙道中微小部分的待測(cè)氨含量煙氣；抽取的待測(cè)煙氣其中一部分直接進(jìn)入O2分析儀和NOX分析儀測(cè)量O2、NOX濃度，另一部分先經(jīng)過(guò)包含電加熱器和催化劑的預(yù)處理模塊，待測(cè)煙氣中的全部微量氨與NOX反應(yīng)轉(zhuǎn)化為N2后，再進(jìn)入NOX分析儀測(cè)量NOX濃度；數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)根據(jù)輸入的O2濃度信號(hào)和預(yù)處理前后的NOX濃度信號(hào)，轉(zhuǎn)換并輸出為煙氣中NH3的濃度信號(hào)。本發(fā)明通過(guò)測(cè)量煙氣中與全部微量逃逸NH3反應(yīng)前后的NOX濃度變化來(lái)?yè)Q算得到氨濃度，由于增大了測(cè)量的標(biāo)本量，所以提高了測(cè)量精度，并可測(cè)量包括銨鹽在內(nèi)的總氨含量。
文檔編號(hào)G01N33/00GK102183616SQ20111005517
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者盧作基, 秦翠娟, 陳茂兵, 黃麗娜 申請(qǐng)人:中環(huán)(中國(guó))工程有限公司