[发明专利]光源封装体和用于检测气体的浓度的系统在审

专利信息
申请号: 201811309781.7 申请日: 2018-11-06
公开(公告)号: CN109406438A 公开(公告)日: 2019-03-01
发明(设计)人: 王胤;陆寅;康鹏 申请(专利权)人: 宁波海尔欣光电科技有限公司
主分类号: G01N21/3504 分类号: G01N21/3504;G01N21/39;G01N21/03
代理公司: 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038 代理人: 欧阳帆
地址: 315100 浙江省宁波市鄞州*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 光源封装 激光器 吸收池 激光 检测 单光 透射 电流驱动信号 温度控制电路 信号处理电路 电信号计算 接收探测器 控制激光器 气密性封装 中红外波段 参考气体 强度转换 驱动电路 发射 激光能 波长 探测器 填充 容纳 包围 输出 配置
【说明书】:

本公开涉及光源封装体和用于检测气体的浓度的系统。其中一实施例公开了一种用于检测气体的浓度的系统,包括:光源封装体,其包括:发射中红外波段激光的激光器;控制激光器温度的温度控制电路;以及对整个光源封装体进行气密性封装的外壳,在外壳包围的空间中填充有已知浓度的参考气体。该系统还包括:耦接到激光器的驱动电路,被配置为向激光器提供电流驱动信号,以控制发射激光的波长;容纳待检测气体的单光程吸收池,激光能透射通过该单光程吸收池;探测器,接收透射通过单光程吸收池的激光并且把激光的强度转换为电信号;和信号处理电路,接收探测器输出的电信号,并且利用该电信号计算得到待检测气体的浓度。

技术领域

本公开涉及气体浓度检测,具体来说,涉及利用中红外激光测量痕量气体浓度。

背景技术

为了降低烟气排放中的氮氧化物(NOX),燃煤电厂普遍采用选择性催化还原技术(SCR)或选择性非催化还原技术(SNCR)对排放的烟气进行脱硝处理。脱硝处理时,通常在烟气中注入氨水或尿素,使得主要成分氨气与氮氧化物发生化学反应,生成对环境无害的氮气和水汽。合理的控制氨注入量对于烟气脱硝处理至关重要,氨注入过少会导致氮氧化物转化效率过低,氨注入过量会导致过量氨气的产生,过量的氨气会逃出脱硝反应区,与工艺流程中产生的硫酸盐发生反应生成硫酸铵盐,铵盐会严重腐蚀下游烟气管道及其他设备,导致昂贵的维护费用。因此为了使烟气脱硝效率达到最优,同时降低氨气排放及消耗,必须对脱硝处理后烟气中残余的氮氧化物和逃逸的氨气浓度进行实时监控。

目前的氨逃逸在线测量采用化学法和近红外可调谐二极管激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,简称为TDLAS)。化学法需要手工操作,而且采样样品只能在实验室条件下进行分析,因此无法满足火电厂快速测量氨逃逸的需求。

基于TDLAS的氨逃逸仪表从结构来讲主要分为两类,原位安装式和高温伴热抽取式。不论是原位对穿安装还是原位单侧安装,都无法在测量现场完成标气标定,需要将仪表拆卸,标定过程复杂。采用高温伴热抽取式,有效地避免了原位测量中出现的各种问题,但是由于近红外波段氨气的吸收谱线较弱,利用直接吸收方法有效光程短,测量灵敏度不高。利用高温伴热抽取式采样结合长光程吸收池技术,将有效光程提高到30米,很好地弥补了氨分子近红外谱线吸收较弱的缺点,从而极大地提高了测量精度和检测下限,但是长光程吸收池这种精密光学元件并不适合应用到高温、高粉尘、高铵盐的工况环境。运行一段时间后,需要对长光程池进行清洗和重新对光,增加了维护难度和成本。

从测量原理来讲,基于TDLAS的仪表均使用了近红外激光器,选取了氨分子在近红外波段的吸收谱线。而在近红外波段氨分子吸收谱线受到水分子吸收谱线的严重干扰,考虑到烟道中水汽浓度的剧烈变化,上述产品几乎无法避免水汽干扰带来的影响,这不仅会导致氨气测量精度的降低,而且使得氨气浓度测量值出现偏差。

另外,还存在着对残余的氮氧化物和逃逸的氨气浓度同时进行在线测量的需求。

在高温条件下,氮氧化物(NOX)的主要成分是一氧化氮(NO)。当前,测量NO的主要方法包括化学发光法、非分散红外法、紫外吸收法等,而如上所述氨逃逸在线测量主要采用近红外可调谐二极管激光吸收光谱技术。因此,目前为了同时测量NO和NH3通常需要结合不同的测量技术。然而,使用不同的技术同时测量NO和NH3增加了测量的难度以及装置的复杂性。而且NO的上述各种测量方法也存在着各种各样的问题。

另外,在例如环保领域,还存在着对其他各种痕量气体浓度进行精确测量的需求。

针对上述的现有技术中的问题,存在对于新的技术的需求。

发明内容

本公开的目的之一是提供一种新型的痕量气体检测系统以及其中使用的新型光源封装体。

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