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中紅外QCL TDLAS方案提供(以高溫NH3氨氣檢測(cè)為例)

市場(chǎng)背景:

選擇性催化還原(SCR)技術(shù)是目前世界范圍煙氣脫硝(DeNOx)主流優(yōu)秀技術(shù)之一。為調(diào)控脫硝過(guò)程以達(dá)到zui小氨逃逸率、zui大除NOx效率，防止設(shè)備、催化劑的堵塞、腐蝕，降低設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，必須實(shí)時(shí)對(duì)煙氣中氨濃度進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的連續(xù)監(jiān)測(cè)。在新環(huán)保法的政策引導(dǎo)下，高靈敏度的脫硝系統(tǒng)氨逃逸監(jiān)控，日漸成為眾多火電廠的剛性需求。
國(guó)外相關(guān)機(jī)構(gòu)測(cè)試表明，燃煤火電廠氨逃逸濃度增加到2ppm時(shí)，煙氣中水蒸氣、SO3和氨氣在將反應(yīng)生成強(qiáng)腐蝕性粘性物質(zhì)硫酸氫銨，造成脫硝催化劑失活和堵塞，導(dǎo)致空氣預(yù)熱器運(yùn)行6個(gè)月阻力增加50%，影響煙氣流動(dòng)和鍋爐機(jī)組正常運(yùn)行。頻繁清洗空氣預(yù)熱器，增加維護(hù)成本。若氨逃逸濃度控制在1ppm以下，硫酸氫銨生成量很少，空氣預(yù)熱器堵塞現(xiàn)象不明顯。《火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范——選擇性催化還原法HJ562-2010》將2.5mg/m3質(zhì)量濃度（約2ppm體積濃度）作為目前氨逃逸濃度限值，鼓勵(lì)工程實(shí)施采用更低氨逃逸濃度的催化劑和技術(shù)方案。中紅外QCL激光器 中紅外QCL激光器


中紅外激光TDLAS技術(shù)優(yōu)勢(shì):

目前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)氨逃逸監(jiān)測(cè)儀器幾乎都是基于近紅外激光TDLAS技術(shù)。近紅外原位在線式在高溫高濕高粉塵工況下，檢測(cè)精度無(wú)法保證；抽取式借助多次反射光程池可提高精度，但增加了采樣預(yù)處理環(huán)節(jié)，并且要求多次反射光程池具有更高穩(wěn)定性，能達(dá)到的zui好靈敏度也僅為1~2 ppm。長(zhǎng)期來(lái)看，這樣的精度無(wú)法滿足越來(lái)越高的火電廠氨逃逸控制以及環(huán)保法規(guī)的要求。


（上圖：紫色為氨分子中紅外譜線，下圖：氨分子中/近紅外譜線強(qiáng)度對(duì)比）

● 分子光譜學(xué)研究表明，氨分子的中紅外吸收譜線比近紅外吸收譜線強(qiáng)數(shù)十倍。

Terahertzlabs自主研發(fā)的HPTAS-M產(chǎn)品采用中紅外激光TDLAS技術(shù)(Mid-Infrared Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)，目標(biāo)譜線正是氨分子在紅外長(zhǎng)波波段的zui強(qiáng)吸收，在同樣測(cè)量條件下，可比近紅外TDLAS的信號(hào)強(qiáng)度高數(shù)十倍，檢測(cè)精度可達(dá)ppb量級(jí)，從本質(zhì)上解決了市場(chǎng)痛點(diǎn)，可充分滿足市場(chǎng)需求。


技術(shù)對(duì)比表：


 

Trerahertzlabs

抽取式近紅外

抽取式稀釋化學(xué)熒光

原位式電化學(xué)

預(yù)處理系統(tǒng)

不需要

需要

需要

不需要

環(huán)境適應(yīng)性

適應(yīng)高溫高壓高濕

采樣須全程伴熱，除塵除水及其它雜質(zhì)

須常溫常壓稀釋，除塵除水及其它雜質(zhì)

可適應(yīng)高溫高壓高濕大粉塵，壽命短

介質(zhì)干擾

不受背景氣體及光學(xué)視窗污染干擾

不易受背景氣體干擾，但易受粉塵及光學(xué)器件污染干擾

易受背景氣體、粉塵及光學(xué)視窗污染干擾

易受背景氣體、粉塵水汽污染干擾

檢測(cè)靈敏度

<10ppb

1ppm

~10ppb

1ppm

響應(yīng)時(shí)間

<1s

>20s（含預(yù)處理）

>20s（含預(yù)處理）

< 5s

可靠性

部件無(wú)損耗、無(wú)移動(dòng)，可靠性高

采樣系統(tǒng)及氣池易腐蝕堵塞，可靠性低

采樣系統(tǒng)易腐蝕堵塞，可靠性低

探頭易腐蝕堵塞

維護(hù)及標(biāo)定

維護(hù)方便，標(biāo)定1~2次/年

維護(hù)方便，標(biāo)定1~2次/年

維護(hù)復(fù)雜，標(biāo)定2~3次/月

探頭更換頻繁，標(biāo)定1次/月

耗材

無(wú)耗材 ，壽命長(zhǎng)

采樣系統(tǒng)耗材，長(zhǎng)期維護(hù)費(fèi)用

采樣系統(tǒng)耗材，消耗臭氧，長(zhǎng)期維護(hù)費(fèi)用

探頭系統(tǒng)耗材，長(zhǎng)期維護(hù)費(fèi)用





Terahertzlabs的第二代MIR-TDLAS氨逃逸分析儀，基于革新性中紅外激光光譜技術(shù)，原位在線測(cè)量低于0.1ppm濃度氨逃逸！
 我們的宗旨是為您提供 超高精度、抗強(qiáng)干擾、穩(wěn)定可靠、維護(hù)簡(jiǎn)便 的氨逃逸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及相關(guān)儀器設(shè)備集成服務(wù)！

設(shè)備工作技術(shù)原理:

中紅外MIR-TDLAS基本原理是通過(guò)調(diào)諧特定的量子級(jí)聯(lián)激光器波長(zhǎng)，使其掃過(guò)被測(cè)氣體分子的特定中紅外吸收光譜線，被氣體吸收后的透射光由中紅外光電探測(cè)器接收，經(jīng)由鎖相放大模塊提取透射光譜的諧波分量，反演分析氣體濃度信息。


（Terahertzlabs HPTAS-M探測(cè)煙道過(guò)程氣體原理圖）

我們采用國(guó)際優(yōu)秀的半導(dǎo)體量子級(jí)聯(lián)激光器(QCL)作為中紅外激光源，可有效探測(cè)波長(zhǎng)在中紅外（波長(zhǎng)3到20微米）的分子基本能級(jí)，使基于QCL光源的傳感儀器能達(dá)到前所未有的靈敏度。
QCL是基于電子在半導(dǎo)體量子阱中導(dǎo)帶子帶間躍遷和聲子輔助共振隧穿原理的新型單極半導(dǎo)體激光器，與傳統(tǒng)近紅外二極管激光器工作原理有本質(zhì)不同，其激射波長(zhǎng)可覆蓋大部分中遠(yuǎn)紅外光譜區(qū)域。在環(huán)境污染監(jiān)測(cè)、工業(yè)過(guò)程高精度監(jiān)測(cè)、痕量毒品和爆炸物檢測(cè)等應(yīng)用方向前景廣闊。


第二代ppb量級(jí)高穩(wěn)定原位在線氨逃逸分析儀

● 國(guó)際優(yōu)秀量子級(jí)聯(lián)中紅外光譜分析技術(shù)
● 1米光程靈敏度可達(dá)10 ppb每秒
● 水、二氧化碳吸收干擾低于<1%
● 原位在線式，無(wú)需預(yù)采樣、無(wú)需長(zhǎng)光程多次反射吸收池
● 發(fā)射端輔助光可見(jiàn)，安裝調(diào)整簡(jiǎn)易方便
● 自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，中美發(fā)明技術(shù)上認(rèn)可


技術(shù)參數(shù):


測(cè)量原理

中紅外可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)MIR-TDLAS

技術(shù)指標(biāo)

測(cè)量組分

NH3、NOX

量程范圍

NH3：0-10ppm *，NOX：0-1000ppm

分辨率

NH3: 0.1ppm，NOX: 1ppm

測(cè)量精度

NH3: +-0.1ppm，NOX: +-1ppm

響應(yīng)時(shí)間

≤ 1S

測(cè)量光程

1米 – 10米

預(yù)熱時(shí)間

≤ 15 分鐘

待測(cè)氣體溫度

≤ 800 C

防護(hù)等級(jí)

IP65

電氣特性

系統(tǒng)電源

24VDC

功耗

< 100W

電氣輸入輸出

模擬量輸出

兩路4-20mA (隔離，zui大負(fù)載750 Ohm)

模擬量輸入

兩路4-20mA (溫度壓力補(bǔ)償)

數(shù)字接口

RS485 / GPRS

工作條件

吹掃氣體

0.3-0.7MPa 凈化儀表壓空或氮?dú)?/span>

工作環(huán)境溫度

-5 ~ 70 C


*注：高量程可選。