一种新型的氨逃逸激光气体分析仪

  1、概述

  Sirius-7800天狼星现场氨逃逸激光气体分析仪是南京卓成自动化设备有限公司采用专利技术和进口的高精度激光检测器针对脱销工艺排放烟气而设计生产的现场检测仪。

  由于脱销所用的氨水具有强腐蚀性，一方面对锅炉预热回收设备具有强腐蚀损伤破坏，另一方面又严重污染空气。因此,无论是生产工艺的需要还是环保要求，脱销系统中必须对氨气进行检测以控制氨逃逸率。

  氨气是及易溶于水的挥发性气体，溶水率是1:500。氨气的检测不能采用常规样气采样冷却除水的方式，必须在高温状态直接测量。

  目前，国内外市场上普遍采用激光对射式测量原理的监测仪。在实际应用中发现有四个致命的缺陷：（1）光程限制，由于受光源限制，测量两端的距离受限制，安装时需选择合理的位置；（2）怕振动，接受端与发射端距离较远，而测量的光束非常小，安装时非常困难，而实际运行中设备还会有振动与位移，严重影响光束的同轴度，从而导致测量的准确性较差；（3）不可校准，设备安装完毕，在现场无法进行校对，设备的准确性没有保障；（4）测量误差大，激光监测仪出厂前在实验室校准，实验室的试验条件不可能完全模拟工艺现场工况，现场实际烟气中的水气、粉尘和温度对测量精度有非常大的影响，而且对精度的影响不可能精确地消除。

  鉴于上述因素，南京卓成自动化设备有限公司充分考虑了现有氨气激光分析仪的各种优缺点，结合脱销工艺，开创性地发明了Sirius天狼星现场高温激光分析仪。该仪器采用国际最先进的激光检测传感器，通过先进的固态二极管激光技术、光学解决方案、光谱学和坚固的工业设计等独特技术，Sirius天狼星激光气体现场在线分析仪可不受其它气体交叉干扰的影响而准确测量。现场过程气体的压力可达5bar，温度可达700℃。

  2测量原理

  Sirius-7800现场氨气激光分析仪采用国外最先进的卓越性价比的激光气体检测LGD-F200(H)高温激光分析检测模块，该模块采样TDLS(Tunable Diode Laser Spectrometry)可调谐半导体激光近红外单线光谱检测专利技术。

  单线光谱测量技术基于在近红外区域内对被测气体单吸收线的挑选。通过对所选吸收线光谱分析，使得在所选吸收线波长内无其它气体的吸收线(无交叉吸收干涉)。然后，通过调节二极管激光器温度和驱动电流，将二极管激光器频率调整对应到气体的单吸收线。激光光谱宽度相应调整到比被测气体单吸收线光谱宽度更窄。通过改变二极管激光器的电流，包含单吸收线的激光波长被扫描发射出来。

  下图是TDLS可调谐半导体激光近红外单线光谱检测技术与普通NDIR非色散红外普通光谱吸收技术的比较。

  在激光扫描发射期间，作为波长的一个特性，接收单元探测到的光强度将发生变化，且此变化仅仅是来自于激光器与接收器之间光通道内被测气体分子对光线的吸收。探测到的单吸收线的形状和尺寸，用来计算发射器和接收器之间的气体含量。其它气体的吸收线不会出现在所选波长范围内，因此不会对单吸收线产生干扰，从而影响气体含量测量。

  激光气体现场在线分析仪不受过程气体中分水、粉尘或视窗上污染物等吸收影响，这是由于气体含量的计算是基于独特单吸收线尺寸和形状，因此实现了更可靠的测量，并减少了维护的需要。可测量NH₃，CH₄，CO₂(H₂O，O₂，HCl及其他组份)。

  LGD F200(H)是基于非接触式、近红外激光吸收测量方式。该模块具有系统独立性和及即时即用性，通过扫描流过气仓的气体进行检测。LGD-F200(H)高温检测器气仓的连续高温测量恒定温度190℃，通过参比通道进行去噪，最终提供连续的气体状态监测。

  3适应条件

  烟气温度范围：≤ 700oC；

  烟气压力范围：≤ 5 bar；

  烟气湿度范围：0 ~ 99%（不结露）；

  烟道壁及直径：不限制

  最高环境温度：65℃；

  最低环境温度：-40.0℃；

  现场震动烈度：V度；

  设备的热膨胀：无影响

  供电电源：AC 220V±15%  50Hz±1Hz

  消耗功率：300W

  4产品特点

  Sirius-7800氨气现场激光分析仪采用可调谐半导体激光吸收光谱（TDLS）技术，能够在各种环境尤其是高温、高压、高粉尘、强腐蚀的恶劣环境下进行NH3气体浓度参量的在线检测，具有测量准确、响应速度快、可靠性高、运行费用低等特点，为生产优化、能源回收、安全控制、环保监测和科研分析带来极大方便，在钢铁、冶金、石油、化工、环境保护和电力等行业具有广泛的应用,为各行业气体在线监测提供了最佳解决方案。

  主要特点

  ◆基于半导体吸收光谱技术，测量精度高、漂移小。

  系统以高稳定性、低噪声的半导体激光器为光源，采用半导体激光吸收光谱 (TDLS) 技术。有效克服了背景气组份、粉尘颗粒、光源变化等因素对测量的影响，拥有抗干扰能力强，检测灵敏的特点。

  ◆ 高温、强腐蚀性气体的现场检测

  系统采用非接触光学检测技术和高温直接测量技术，不需要对高温气体进行降温除湿等预处理，可对各类高温气体（可达190℃）直接进行检测；针对各类腐蚀环境下的应用，系统可选配316L、PTFE或陶瓷等多种材质的防腐材料，满足各类应用要求。

  ◆ 现场式设计

  Sirius-7800现场激光氨气检测仪综合利用了半导体吸收光谱、数字信号处理、户外控制等多项技术，将采样、滤尘、加热保温及冷却等技术溶于一体，不需要远距离输送气体，也不需要独立的恒温分析小屋，系统紧凑，安装检测，维护简单。

  ◆ 单侧安装，不怕振动，高可靠性

  Sirius-7800现场激光氨气检测仪只需简单地安装在烟道或生产设备的一侧，不需要对准光源，也不怕现场的振动影响测量的准确性。仪器内无运动部件，可靠性高；系统环境适应能力强，响应速度快。

  ◆户外型设计，现场就地安装，全天候运行,不需要分析小屋

  系统采用户外型设计结构，配有温度、湿度检测模块，对气体温度、湿度进行实时监测和补偿，满足严寒及高湿等地区全天候运行的测量要求。

  5  技术指标

  测量气体    NH₃

  测量范围    0 ～30、100ppm

  测量精度    <±2%

  检测极限0.3ppm

  分 辨 率        0.1ppm

  长期零漂          <±2%/年

  重 复 性          <±2%FS

  预热时间          2min启动，30min稳定

  测量池温度190°C

  MTPF平均无故障时间    3年

  响应时间         15s@0.5l/min

  工作温度          -30 ～ 65°C

  储存温度          -40 ～ 85°C

  湿度范围         0 ～ 99%RH（无冷凝）

  电源功率   220±20% VAC / 120W

  样气流量要求0.2~1.5L/min，波动<25%

  样气压力要求800 ～  1100 hPa

  样气湿度要求  <97%RH 或 Max 30%（无冷凝）

  模拟量输出信号4-20mA

  继电器输出接口DC24V2A