氨逃逸连续监测系统高温抽取激光法

1、西安聚能仪器有限公司高温抽取激光氨逃逸连续监测系统技 术 文 件制造单位： 西安聚能仪器有限公司前言TR-9300型烟气连续监测系统是西安聚能仪器有限公司（简称西安聚能）采用世界先进在线分析技术与中国环保监测技术相结合，通过多年在工业流程领域中积累的丰富经验精心打造而成。应用于烟气中气态污染物（SO2、NOx、CO、CO2、O2）和固态污染物以及温度、压力、湿度、流量的在线监测，并通过数据采集处理系统生成图谱、环保报表，可将数据远传至各级环保部门。JNYQ-I-41型在线红外烟气分析仪，采用我公司掌握的、国际上领先的非分散红外法（NDIR）检测技术，主要用于锅炉、窑炉烟气中污染物监测以及脱硫、

2、脱硝过程中污染物的监测。该产品测量准确、分辨率高、稳定性好，能够可靠应用于高湿、低温、低浓度气体测量，目前已在国内外固定污染源监测和窑炉在线监测领域得到广泛应用。此技术方案广泛适用于所有有固定污染源的烟气排放的行业，如电厂、热电厂、水泥厂、生化企业、石化、化工和钢铁工业等。也在脱硫、脱硝中进行原烟气和净烟气的测量用于过程控制，如有特殊工况请联系业务人员。TR-9300型烟气连续监测系统技术方案书由西安聚能仪器有限公司编制，希望能够帮助企业以及环保事业做出一定的贡献。版本：V4.0，发布于2014年4月。目录1 项目总则32 项目方案及优势33 标准和规范44 供货范围和工作范围44.1 供货范

3、围44.2 工作范围85 详细规格说明85.1 NH3分析仪85.1.1 仪器概述85.1.2 技术优势95.1.3 技术参数105.2 预处理单元105.2.1 系统流路简介105.2.2 电气控制原理125.2.3 系统运行流程135.2.4 系统机箱145.3 取样单元156 公用工程167 系统安装167.1 取样点选择167.2 取样探头安装187.3 分析系统安装208 技术服务208.1 设计集成208.2 现场调试208.3 测试验收218.4 培训218.5 售后服务219 其它事项211 项目总则本技术附件阐明了在此工程项目中关于分析仪表以及配套样品系统的技术方案，并约定了

4、买卖双方的职责及工作范围。需方提供本项目现场工艺参数、公用工程和其他配合条件，供方按本协议要求提供设备和技术服务。供方保证完全遵照技术规范的要求，所提供的系统完全满足国家（行业）标准规格和环境要求，能在工艺流程上长期满意的运行。本技术附件作为商务合同附件，经甲乙双方签字后生效，生效后的版本将作为商务合同的技术附件，与商务合同具有同样法律效力。2 项目方案及优势由于工况恶劣，样气中含有大量粉尘及饱和水蒸气，我们采用当前最先进的JNYQ-5000-DE NH3激光气体分析仪（基于TDLAS技术）分析微量NH3。系统（包括测量池）采用全程加热，保证样品气体温度，防止有水析出而对NH3的大量溶解影响分

5、析结果。探头采用电加热过滤探头，在取样出来就完成样品的净化，减小了后级预处理的负荷，大大降低了器件的故障率。系统设计有探头自动反吹程序及仪表自动标零程序，正常运行后仅需要正常的巡检即可。传输管线采用定制230以上高温复合电伴热管缆，并控制在2m以内（确保尽量少的NH3吸附），整个预处理全部集成在高温加热盒内，系统紧凑以避免长距离传输管路对NH3的吸附。与传统的分析方式相比较，系统有以下明显优势： 利用半导体激光良好的单色性,采用“单线光谱”技术避免背景气体吸收的干扰； 利用半导体激光波长的可调谐性解决粉尘、视窗污染对测量的影响； 实地测量，气体信息不易失真，响应速度快，便于对生产过程进行控制；

6、 系统支持自动校准，减少人工维护； 仪器无运动器件，可靠性高,维护方便，运行费用接近于零(仅为电费)； 可自动修正环境温度、压力变化对测量的影响，确保测量精度； 非接触测量,有非常强的高温、高粉尘和强腐蚀等恶劣工业环境的适应能力； 往复回返式长光程的分析仪测量池，确保分析灵敏度的同时又大大减小了仪器的体积； 全程220以上伴热保温，热法测量，避免样品中水分冷凝吸收NH3； 系统紧凑，结构精巧，便于现场安装； 系统自动化程度高，便于长期稳定运行，维护量小。3 标准和规范供方保证所提供的分析成套系统的完整性、设计的合理性、技术的先进性及质量的可靠性，系统的设计、制作和安装施工以及有关技术文件和图纸

7、，遵循下述标准和规范：GB30951996 大气环境质量标准GB13223-2003 火电厂大气污染物排放标准 GB18485-2007 生活垃圾焚烧污染物控制标准GB16297-1996 大气污染物综合排放标准 GB9078-1996 工业炉窑大气污染物综合排放标准GB 3095-1996 环境空气质量标准GB12519-1990 分析仪器通用技术条件HJ/T75-2007 火电厂烟气排放连续监测技术规范CJJ902002 城市生活垃圾焚烧工程技术规范CJ/T1182002 城市生活垃圾焚烧炉技术规范4 供货范围和工作范围4.1 供货范围供方提供完整的系统，供货设备清单如下： 序号名称型号及

8、规格单位数量生产厂家备注1采样探头JNYQ-5000-RS套1西安聚能2氨逃逸监测系统JNYQ-5000-DE NH3套1西安聚能3户外空调柜（含工业空调）套1西安聚能推荐选配4工程施工耗件套1西安聚能5备品备件套1西安聚能5.1采样探头备品备件套1西安聚能5.2氨逃逸监测系统备品备件套1西安聚能附：发货详细清单：部件详细物料列表规格/型号单位数量备注采样探头采样探头本体/个1高温采样探头采样探头说明书/份1/铭牌/个1/采样探头检定报告/份1/采样探头合格证/份1/法兰安装螺母/颗4安装探头使用探头法兰（选配）个1新建现场使用，需现场开孔焊接探头转接法兰（选配）个1技改现场使用，需依据工况定

9、制取样管（500mm）根1标配加长杆（500mm）根N依据实际工况膨胀螺丝/颗4固定探头法兰使用探头防雨罩/个1/终端接头（选配）NPT1/8转8个1内含于探头本体自制伴热管对接时使用双卡套直通接头8转8 个1内含于探头本体用于探头和伴热管之间反吹罐/个1内含于探头本体塑料防水接头PG67.5个1内含于探头本体石棉垫/个1安装法兰和探头法兰对接密封用采样探头备品备件探头滤芯/个1供探头滤芯更换使用石墨垫圈1/个1备用石墨垫圈2/个2备用探头膨胀螺丝/个2备用PT100高温型个1备用法兰安装螺母/颗2备用探头防雨罩螺钉/颗6备用玻璃纤维布/米0.5用于对接点保温玻璃纤维棉/米0.5用于对接点保温

10、氨逃逸监测系统氨逃逸分析仪/台1详情见氨气模块配置表GPRS模块内含电话卡个1内含于氨逃逸分析仪减压阀铜制个1/氮气8L，木箱包装瓶1纯度99.999%NH3标气8L，木箱包装瓶1氟管6米10主要用于减压阀标定和总起源与仪器上的过滤减压阀连接氟管8米5用于对接总气源电缆线芯数：12芯，每芯：0.5平方毫米米15用于现场采样探头与机柜连接双卡套直通接头6-8（选配）个1分析仪本体与自制伴热管对接使用DN15转8双卡套/个1对接总气源系统铭牌/份1内含于分析仪本体电源线3米、2.5平方毫米根1内含于分析仪本体电源线3米、2.5平方毫米根2内含于分析仪本体（华创模式）内六角螺丝刀M2.5拧M3钉个1

11、拆卸气体室用空气过滤器/个1空气除尘使用PG63底座/个1伴热管和机箱对接保温用防水接头PG13.5个1与PG63配套使用无源隔离器4-20mA个1现场信号隔离使用流量计0.2L-2L 个1调零、标定使用小抱箍10mm-16mm个5固定伴热管与机柜和探头对接的钢管系统证书（选配）/份1/系统说明书/份1/检测报告/份1/合格证/份1/系统接线图/份1根据实际接线情况选择相应的接线图氨逃逸监测系统备品备件快插三通接头6-6-6个1备用快插三通接头8-8-8个1备用快插直通接头6-6个1备用快插直通接头8-8个1备用快插变径接头8-6个1备用NH3模块气体室盖板全氟橡胶O型圈30*1.8个1备用P

12、T1005*50*2000个1备用不锈钢内六角螺钉M3*10颗10备用备用螺钉各种规格套1备用卡套两小件6套3备用卡套两小件8套2备用软管8米0.3连接精小型过滤器工程施工耗件电工胶带/卷2/生料带/卷1/扎线带（粗）/根50/捆扎带（细）/根30/玻璃纤维棉/平方米0.5/保温棉带2米1根根2/玻璃纤维布/米0.5快插三通接头6-6-6个1备用快插三通接头8-8-8个1备用快插直通接头6-6个1备用快插直通接头8-8个1备用快插变径接头8-6个1备用4.2 工作范围买卖双方工作范围分工如下表（以项目实际工作为准）：序号工 作 内 容供方需方1现场环境勘察2平台、扶梯和监测孔的技术要求及示意图

13、纸3平台、扶梯和监测孔的施工4压缩气源、电源的技术要求5压缩气源、电源的铺设到位6系统内部通讯电缆材料准备7桥架的准备和安装施工以及电缆铺设 8工艺系统、电气、控制详细设计9按合同的规定交货10设备运输11卸货12开箱验收13储存 14交档所有有关的技术、图纸等资料15系统调试、试运行（需方配合）16设备的通讯联网（供方配合）17工程验收5 详细规格说明5.1 NH3分析仪5.1.1 仪器概述氨逃逸在线分析仪的核心测量模块（如右图）采用的是目前最先进的TDLAS技术。TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)是可调谐二极管激光吸收光谱技

14、术的简称，由于激光二极管采用半导体材料制成，通常又称为可调谐半导体激光吸收光谱技术。TDLAS技术本质是一种吸收光谱技术，也是通过分析光被气体的选择吸收测得气体浓度。采用发射一束光通过待测气体，在另一端接收，发射器与接收器间的距离确定了光程，测量原理基于比尔定律：因此可以通过对吸收率的测量来反演吸收分子浓度。首先选定被测气体某条吸收谱线的频率位置然，后选择相应发射频率范围的激光二极管，设置适宜的温度值以确定激光中心频率，通过注入低频率的锯齿波电流，使激光频率扫描过整条吸收谱线从而获得单线吸收光谱数据，吸收光谱的单线特性可以避免背景气体组分对被测气体的交叉吸收干扰 保证测量的准确性。5.1.2

15、技术优势与传统非分光红外分析技术使用谱宽很宽且固定波长的红外光源不同的是， DLAS技术使用谱宽非常小(也就是单色性非常好) 且波长可调谐的半导体激光器作为光源。因此，DLAS技术具有传统非分光红外分析技术无法实现的一些性能优点。n 不受背景气体交叉干扰半导体激光器发射的激光谱宽小于0.0001nm，是红外光源谱宽的1/106，远小于红外光源谱宽和被测气体单吸收谱线宽度，其频率调制扫描范围也仅包含被测气体单吸收谱线（半导体激光吸收光谱技术也因此被称为单线光谱技术），因此成功消除了背景气体交叉干扰影响。n 不受粉尘和视窗污染干扰非分光红外气体分析仪在分析粉尘含量较大的气体时，粉尘和被污染的光学元

16、件会引起气室透光率的变化，而固定波长的光源又无法区别气体和粉尘的吸收，因此无法自动修正粉尘对光学元件的污染影响。而半导体激光的波长可通过调制工作电流而被扫描，使激光波长既扫描过有气体吸收的区域，也扫描过没有气体吸收的区域。当波长位于吸收区域时可测得包含气体和粉尘在内的总透光率T总，当波长位于无气体吸收区域时可以测得粉尘透光率T粉尘，从而可以准确获得被测气体的透光率T气体 =T总/ T粉尘。DLAS技术通过激光波长扫描技术修正了粉尘和视窗污染对测量的影响。n 不受被测气体环境参数变化干扰被测气体环境参数温度或压力变化通常导致谱线强度和展宽发生变化，对温度或压力信号不加修正就会影响测量结果。而DL

17、AS技术是对被测气体单一吸收谱线进行分析，因此可较容易地对温度、压力效应进行修正。为此系统内置了温度和压力自动修正功能，能根据实际测量得到的被测气体温度和压力对气体成分测量值进行自动修正，从而可实现精确的在线气体分析。综上所述，单线光谱技术、激光波长扫描技术和环境参数自动修正技术使DLAS技术可以被用于实现气体的原位分析，因此比非分光红外等传统采样气体分析系统具备更强的环境适应性。并且由于激光气体分析系统省却了采样预处理装置，结构简单、无运动部件，维护标定方便、可靠性高，响应速度快而准确，大大提升了在线过程气体检测的水平。5.1.3 技术参数测量组分:NH3量程:0-50ppm（按客户需求而定

18、，最低可达0-10ppm）检测下限:0.1ppm（10米光程）响应时间:1秒（指仪表的响应时间，而系统响应时间还需要考虑预处理导致的滞后）校正:出厂设定气体压力:252000mbar系统漂移:无漂移模拟量输出:4-20mA数字通讯接口:RS232电源:220VAC吹扫气:仪表级压缩空气环境温度:-1050伴热温度:200安装方式:在位式5.2 预处理单元5.2.1 系统流路简介本系统的流路主要由测量流路、反吹流路、标定流路及涡旋制冷流路组成，具体流路示意图如下：系统进入测量状态后，电动执行机构带动两通球阀切换到采样气路，在引流泵的作用下，被测气体经由探头杆、，两通球阀、二级过滤器进入NH3模块

19、，NH3模块利用吸收技术（TDLAS）对气体进行分析，得到NH3的浓度（高温热湿法），最后排空。系统定时会进入校准状态进行自动调零，此时两通球阀切换到校准气路，校准电磁阀打开，在引流泵的作用下，环境空气经过滤器、校准电磁阀后进入气体室，对气体室中残留的被测气体进行吹扫，吹扫干净后，对NH3进行一次调零；系统定时会进入反吹状态对采样探头进行反吹，此时两通球阀切换到反吹气路，反吹电磁阀打开，系统自动控制反吹电磁阀开或关，实现对探头过滤器的反吹。 5.2.2 电气控制原理系统电气连接如图所示：系统通过接口板上面的单片机对继电器进行控制，再通过继电器对电动球阀和电磁阀进行控制，从而让系统完成一系列的动

20、作。具体运行流程如下节所叙。注意：图中不包含配电箱电气。5.2.3 系统运行流程预热/故障/维护状态：引流泵停止工作，两通球阀处于反吹状态，避免样气进入，系统停止测量。该状态包含预热、故障和维护三个子状态。预热：系统一旦上电，首先进入预热子状态，在此状态下，温控器控制加热器，对探头、伴热管、加热盒进行加热，直至三者的温度均达到设定温度后，系统自动进入测量状态，这个时间一般在半小时以内，如果在一个设定的时间（如1小时）内，温度无法达到，说明加热器存在问题，系统将进入故障子状态。故障：一旦系统检测到任何一个PT-100出现温控故障，则系统进入故障状态，直至故障解除。维护：一旦用户按下Mode+ES

21、C组合键，则系统进入维护子状态，直至用户再次按下Mode+ESC组合键退出此状态，此状态可用于系统的维护。测量状态：进入测量状态后，系统控制两通球阀切换到采样状态，开启引流泵，开始测量并定时更新测量结果，同时启动自动反吹、自动校准定时器。校准/反吹状态：以下情况下，系统进入校准/反吹状态：自动校准定时时间到，校准又分为调零和量程校准；自动反吹定时时间到；手动校准；进入此状态后，两通球阀切换到校准状态，此时流路被分割为两路，一路为反吹气路，另一路为校准气路。反吹气路中，系统控制反吹阀进行脉动反吹，如图：校准气路中，以调零为例，调零电磁阀开启，在引流泵的作用下，空气抽入气体室，从而实现NH3的调零

22、。预校准/反吹状态：一旦用户在界面上触发预校准（含预调零和量程预校准），则系统切换到预校准/反吹状态，对于预调零，空气被抽入，界面上提供确认校准按钮，按下后进入校准/反吹状态。5.2.4 系统机箱本系统集成于机箱，具体尺寸如下图：5.3 取样单元取样探头装置是具有电加热伴热功能，能自行加热并实施温控的采样装置。该装置适用于高温、高粉尘浓度的SCR/SNCR装置入口和出口样气的连续采集。示意图如下：结构：装置由取样管、探头法兰、取样法兰管、滤芯、反吹气罐、反吹电磁阀、探头保温罩等组成。样气经过探头时会有过滤和加热两个步骤，此两个步骤是同时进行的，采样探头外接采样伴热复合管，样气出口接头规格6-8

23、。在抽气泵的作用下，被测样品气由插入样品管壁内的采样管进入装置的腔体,经粉尘过滤器流向样品气输出口。取样过程中样品气的温度始终处于很高的状态（温控器最高温控设定值为250），使样品气中的水不至于发生冷凝、也不会产生铵盐结晶，从而明显地改善了过滤器的工作条件。探头出口连接反吹电磁阀和反吹气罐，电磁阀在系统的控制下，可以定期发起反吹，将附着在过滤器表面的粉尘反吹回烟道，避免堵塞。6 公用工程用户需提供的公用工程见下表：准备内容技术指标要求材料型号分界面备 注UPS电源220VAC 3KW32.5mm2电力电缆预处理柜接线端子长度实际（PE路接地）RS485通讯差分传输屏蔽双绞线预处理柜接线端子用于

24、设备与PC连接或组网，电缆总长度500m，具体根据实际需要定，（可选）。信号输出模拟量、开关量信号传输*1.0mm2信号电缆预处理柜包括2路浓度信号、1路报警信号,电缆芯数可视客户需求而定。吹扫气源仪表风，0.71.0MPa，洁净无油，露点-30，,5Nm3/hG1/2镀锌钢管内螺纹球阀出口端需方预留G1/2内螺纹球阀（如气源位空压机，则要求该空压机造气能力10Nm3/h，储气容量50L）安装平台安装地点要求尽量靠近测量位置；应清洁；无机械震动；附近不应有强电磁场干扰；并方便配电源、气源等；设备最好安装于室内，如安装于室外最好能够搭建遮阳棚。探头到机柜的距离必须小于2米,安装平台尺寸2000m

25、m*2000mm。在架空管道等其他不便安装和维护的场合，需要加装扶梯及预留安装、操作、维护空间。7 系统安装7.1 取样点选择SCR工艺的氨逃逸取样点应选在催化转换完成后的管段，并尽量靠近转化出口，优先选择垂直管段。如下图工艺流程示意图中的标识：SNCR工艺的氨逃逸取样点应选在三级喷氨的还原转化完成后、预热器前的管段，优先选择垂直的长管段。如下图工艺流程示意图中的标识：为了保证气流在安装处管道内的均匀性,安装位置需选在一段直管道上,在测量点前的直管道长度至少为管道直径的2倍（最好5倍）以上,在测量点后的直管道长度至少为管道直径的0.5倍(最好2倍)以上；条件允许下避免安装在强电磁干扰、强辐射、

26、强腐蚀的环境下。对矩形烟道，其当量直径为：D=2AB/（A+B），式中A、B为管道边长。7.2 取样探头安装将采样探头插入烟道或烟囱上和预埋法兰，可用不锈钢螺栓加以固定。探头安装一般采取垂直与烟道或烟囱，实际安装中采取略微倾斜安装比较适宜。探头安装图如下： 探头法兰尺寸以及烟囱开孔尺寸，如下图所示：探头安装步骤如下：将样品采集点的烟道壁开孔，其孔径为62；将探头法兰插入后，以膨胀螺钉固定于烟囱墙壁上；将采样装置的主体与探头法兰连接为一体；连接样气管线。说明：1、如果烟囱是水泥或者砖材质，开孔位置需要预埋不锈钢管或者镀锌钢管，用于和焊接法兰的对接。2、如果焊接套管长度无法满足图上要求则需用户预埋

27、镀锌钢管3、如果管道是钢材质，那么法兰管可直接与其焊接7.3 分析系统安装分析系统（除探头和伴热管）均集成在碳钢喷塑的系统机箱内部（系统机箱的尺寸见前段介绍）。系统机箱靠近取样探头安装在装置的平台上（位置需满足伴热管线2m）。系统机箱带四个柜脚，柜脚上预留有螺孔，可以用螺钉固定在平台上，如果平台为钢铁材质也可以直接焊接。安装平台由用户准备：平台的宽度大于1300mm，护栏的高度大于1200mm，承重500kg（应考虑同时有4名工作人员作业），且平台低于采样孔；平台设计要考虑机箱等设备的吊装，平台要求防滑；扶梯的宽度要大于600mm，护栏的高度大于1200mm，最好做成楼梯式；以上都是钢结构，要做好防锈处理；平台顶部要求有遮阳篷，可避免机箱遭受日晒、雨淋，可有效保护系统，延长系统的使用寿命；遮阳篷尺寸长3000mm，宽1500mm，安装高度离平台2200mm(遮阳篷一般在设备安装调试完成后，再安装，否则可能影响设备吊装)。建议用户选配户外空调柜，将系统置于其中。户外空调柜拥有IP54的防护等级，可直接在户外使用。空调柜内可以维持在一个稳定的温度范围，为分析系统提供一个更为恒定、优异的工作环境。户外空调柜平放在安装平台上，用螺钉或焊接固定。8 技术服务8.