[发明专利]用于高温高压管道中高浓度气体的原位式在线测量光学组件、装置和系统

说明书

本发明公开的一种用于高温高压管道中高浓度气体的原位式在线测量光学组件、装置和系统，包括：安装于所述管道中测量点上的短节；所述短节与所述管道相连通，且工作时所述短节的温度与所述管道的温度一致；所述短节上开设有第一通光孔和第二通光孔，所述第一通光孔内设有第一镜片，所述第二通光孔内设有第二镜片，以使激光源发射的激光光束依次穿过第一镜片、短节内的待测气体、第二镜片后被光电探测模块接收。本发明能够直接安装在测量点上进行实时测量，且在测量过程中不会产生凝结水以影响测量结果，适用于大气污染控制技术领域。

技术领域

本发明涉及高浓度氨气在线测量的技术领域，具体涉及一种用于高温高压管道中高浓度气体的原位式在线测量光学组件、装置和系统。

背景技术

近年来，环境污染问题愈发引起重视。相关部门在相关文件中对电力行业的减排提出了明确要求，而烟气脱硝则成为了其重中之重。

烟气脱硝，是指将高温燃烧（包括燃煤锅炉燃烧、燃油燃气锅炉燃烧以及一些工业炉燃烧）后的烟气中所含的有害物质NO_x脱除的技术，最终的结果是把已生成的NO_x还原为N₂。目前国内电厂普遍采用选择性催化还原技术（SCR）进行脱硝，SCR技术的原理为：在催化剂作用下，向烟气中通入还原性气体（目前在国内外的SCR烟气脱硝反应中，通常采用氨气作为SCR反应的还原性气体），将NO_x还原成N₂和H₂O。其反应机理如下式所示（以氨气为例）：

目前电厂普遍采用的氨气制备系统主要有无水液氨系统、氨水系统和尿素系统等。其中无水液氨系统主要是使用液氨蒸发的手段来制备氨气，该系统虽然投资小、运输和使用成本最低，但却存在重大的安全隐患，特别是在运输和存储过程中，液氨泄漏带来的危害非常大；氨水系统的投资、运行以及运输成本都很高，虽然比液氨安全一些，但仍存在一定的安全隐患；而尿素系统的投资及运行成本虽然与液氨系统相比较高，但二者运输成本相当，并且尿素系统基本上没有安全隐患，因此是目前最安全的氨气制备技术。

而在尿素系统中，为了分析尿素水解反应的程度以及整个水解反应中尿素的利用率，同时为了方便运行人员参照运行指标及测量数据及时对尿素溶液浓度和管道流量进行调整，以便达到对尿素溶液浓度、管道流量与机组运行参数的闭环动态管理，从而能够更高效地指导生产、精确合理喷氨、减少SCR脱硝反应后氨气过喷造成的环境污染和生产浪费，需对尿素水解反应器出口的氨气浓度进行测量。但是由于尿素催化水解出口的氨气体积浓度在37%左右，浓度太高，同时管道内气体温度和压力较高，目前红外氨气检测和电化学氨气检测等方式因量程测量范围及水露点原因的限制将不再适用。

发明内容

针对相关技术中存在的不足，本发明所要解决的技术问题在于：提供一种能够直接安装在测量点上进行实时测量，且在测量过程中不会产生凝结水以影响测量结果的用于高温高压管道中高浓度气体的原位式在线测量光学组件、装置和系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

用于高温高压管道中高浓度气体的原位式在线测量光学组件，包括：安装于所述管道中测量点上的短节；所述短节与所述管道相连通，且工作时所述短节的温度与所述管道的温度一致；所述短节上开设有第一通光孔和第二通光孔，所述第一通光孔内设有第一镜片，所述第二通光孔内设有第二镜片，以使激光源发射的激光光束依次穿过第一镜片、短节内的待测气体、第二镜片后被光电探测模块接收。

优选地，所述第一镜片和所述第二镜片均为楔形镜片；所述第一镜片的楔形端和所述第二镜片的楔形端，均位于所述短节的内部；所述第一镜片的一部分非楔形端和所述第二镜片的一部分非楔形端，均位于所述短节的外部，且上述位于短节外部的第一镜片非楔形端上和第二镜片非楔形端上，均设置有伴热装置。