莱纳克氨逃逸

一束激光，检测精度与下 不可通标气验证；
LGD-NH3101 技术特点
第三代技术：抽取式激光分析法 （北京莱纳克）
采用国际领先、具有高检测灵敏度的可调谐二极管 激光吸收光谱技术（TDLAS），通过快速调制激光频率 使其扫过被测气体吸收谱线，然后采用锁相放大技术测 量被气体吸收后透射谱线中的谐波分量来分析气体的吸 收情况。半导体激光穿过被测气体的光强衰减基于朗伯比尔（Lambert-Beer）定律，即被测组分对特定波长具 有吸收，且吸收强度与组分浓度成正比，通过测量气体 对激光的衰减来测量气体的浓度。
氨逃逸监测现 场问题
却和除湿技术。
技术分类
稀释采样法
抽取式紫外差分法
傅里叶红外技术
Themo Fisher；
立人；泽天；华创；
Horiba；
梅特勒； 港东....
市场现有产品 分析
代表厂家
因其监测过程中的复杂性， 此技术系国内代理商进口国
此技术检测下限为
氧化还原的不彻底性，以及 外核心组件，自组装品牌。 1ppm，不能满足脱硝 不能解决NH3吸附问题而淘 通过紫外技术测量总氮含量 工艺中NH3的测量需 汰。 TN，再测出NOx含量，通 分法获得NH3含量。因整套 设备不对NH3进行检测，导 技术对比 致NH3无代表性，甚至出现 负NH3； 国内组装外围设备的产品， 不能保证后续的用户服务。 要。同时不能在线试试 过NH3=NT-NOx。通过差 进行检测。
I
gas
I
LGD-NH3101 技术特点
L
I t k L 朗伯比尔定律： ( ) I e 0 光谱吸收系数: kv S (T ) (T , P, X ) X P
v
激光器寿命可达20年 激光器具有极佳的光谱分辨率，可精准测量氨 气的吸收谱线 TDLAS技术成熟、可靠，尤其针对复杂现场工 况，避免了因烟气温度高、潮湿、含尘量大等 问题带来的影响
氨逃逸监测 发展史
需要把烟气中NH3转化为NO。转化过程通过转化炉完成。
稀释采样法原理：
样气进入分析仪后分两路：
一路经过750 ℃的不锈钢转化炉，所有的NH3和NO2都被氧化 成了NO，然后进入烟气分析仪测得NT（总氮浓度）。 另一路经过氨去除器后得到不含氨的样气。其中一路经325 ℃ 的转化炉把NO2还原成NO，由分析仪测得NOx浓度。另一路 不经过任何转化进入分析仪，测得NO浓度。这两路的NO经过 计算得出NOx的总含量。 最终可计算得到氨逃逸量：NH3=NT-NOx
激光不能穿透，导致无读 只能在极短的时间内， 烟道震动，激光发射端与 间的延长，激光镜片污 接收端不对准，无读数； 染，导致无读数； 技术对比 激光镜片进行污染，导致 检测精度； 无读数； 不可通标气进行验证； 限无法保证； 激光镜片在烟道内工况 会眼中污染；
烟道内高温水汽与粉尘对 •激光束不能保证NH3的 保证了实时和真实性；
氨逃逸监测 发展史
(2) 取样无代表性:由于粉尘大，透射率不足，大多数原位式激光氨 逃逸分析仪采用对角安装，取样无代表性。 导致无读数。 (4) 测量光程短，仪表测量下限与精度不足，在很多工况震动及高 粉尘的干扰下，测量数据不准确，对喷氨工艺无实用价值。 (5) 现场粉尘造成发射端与接收端堵塞。
(3) 现场震动噪声比较大，烟道震动导致发射端与接收端不能对准，
氨逃逸在线监测系统 LGD-NH3101
一、脱硝背景 目 录 二、脱硝技术原理 三、氨逃逸检测由来 四、氨逃逸监测发展史 五、LGD-NH3101氨逃逸在线监测系统 六、技术参数
去尘
脱硝背景
脱硫
大气污染 PM2.5
脱硝
脱硝背景
目前火电厂应用的脱硝手段有三种：低氮燃烧脱硝、选择性催化还 原法(SCR)脱硝和非选择性催化还原法(SNCR)脱硝。低氮燃烧脱硝是 在燃烧过程中控制氮氧化物的产生，也称前端脱硝;SCR和SNCR是对燃 烧锅炉排放的尾气脱硝，净化尾气中的氮氧化物，也称后端脱硝。国内
氨逃逸监测 发展史
氨逃逸监测 发展史
稀释采样法原理图
稀释采样法分析：
1. 烟气经过750℃转化炉将NH3、NO2氧化成NO,这里有一个转化 率问题，高温下探头和NH3的接触反应、NH3的吸附和氨盐的形
成，转化过程中有5%-10%的烟气消耗，导致检测不准确。
氨逃逸监测 发展史
2. 氨去除器不能保证完全除去氨气，2路中的1路经325 ℃的转化 炉把NO2还原成NO，不能保证完全性，同时NO发出的红外光检 测存在偏差。 综合以上因素，不难得出以下结论： 1. 多道工序的复杂性，决定了稀释采样法的不稳定性。 2. 氨的氧化吸附损失，以及多层计算公式的多变性，决定了稀释采 样法的不准确性。 3. 整个工序无参考物进行准确性对比，检测数据不可考证。
的目的。
4NO + 4NH3 + O2 ——>4N2 + 6H2O 6NO2 + 8NH3 ——> 7N2 + 12H2O
氨逃逸监测 的由来
如果氨气加量超过实际需求，多余的氨逃逸出来，将产生副反应， 这是脱硝系统最可怕的地方。主要副反应有：
4NH3+2SO2+O2+2H2O=2(NH4)2SO4
Absorption Line Laser Line
Absorbance [a.u.]
吸收谱线线宽 = 500 到 1000 激光器线宽 = 1
Wavelength [nm]
内部模块
全程高温伴热，避免氨气吸附损失 抽取式测量的分析方式，采用全程高温伴热（≥180℃）， 使被测气体完全保持原有形态，确保无吸附损失。 系统无漂移，避免了定期校正需要 LGD系列NH3分析仪采用波长调制光谱技术，并且进行动 态的补偿，实时锁住气体吸收谱线，不受温度、压力以及环境变 化的影响，不存在漂移现象。 采用多次反射样气室，实现样气室全覆 盖检测，极大地 提高测量精度 LGD系列NH3分析仪采用多次发射样气室，解决了由于烟 气分布不均匀，短光程的光学技术不能保证其准确性的技术难题。
技术分类
原位式激光法
单侧式激光法/便携式激 光法
抽取式激光法 Reineke（莱纳克）；
市场现有产品 分析
代表厂家
因烟道内粉尘含量大， 数；
单侧法技术从图示可知， 抽取式技术解决了复杂工 况烟尘污染的问题； 的原始性； 激光检测直接对NH3测量， Reineke(莱纳克)采用的多 次反射技术，保证精度； 可随时通标气进行验证。 可测量NH3含量，随时 高温传输装置保证了NH3
氨逃逸在实际应用中面临的问题
氨逃逸的影响因素为喷氨不均匀和催化剂层的活性下 降，在实际运行中，这两者都无法及时被发现，只有利用 在线氨逃逸监测手段才能及时、准确获知氨逃逸率，因现 场工况条件的影响，氨气检测具有以下难点：
烟气温度高、潮湿、含尘量大，对光学检测系统提出高 要求； 烟气分布非常不均匀，短光程的光学技术不能保证其准 确性； (0-10)ppm级别NH3检测，对检测仪器的灵敏性要求高； 氨气的高化学活性，吸附性和水溶性极强，无法使用冷
烟道，被接收端反射或接收后，进入分析仪。发射光通过烟气时
对NH3的吸收信息保留在光信号中，即形成吸收光谱，通过对吸 收光谱的分析最终得到NH3的浓度信号。
原位式激光分析法：两种形态
氨逃逸监测 发展史
对穿式激光分析仪
对角式激光分析仪
原位式激光分析仪技术分析
(1)原位安装，仪表无法进行标定和验证，测量准确率无法保证。
氨逃逸监测 的由来
2NH3+2SO2+O2+2H2O=2(NH4)HSO4
通过以上反应式，可以分析得到以下结果：硫酸铵在高温400多度
下是固体粉末态，可能堵塞SCR催化剂、覆盖空气预热器，降低效率。
而硫酸氢铵在200多度下呈液态，具有强腐蚀性，将破坏SCR催化剂并 反应结块，还可能腐蚀影响下游设备。如空预器污损、效率下降、漏风 率增大等。过多的氨逃逸也是一种物资的浪费。氨气是一种有毒气体， 逃逸到大气中同时增加污染。 如果出现上述情况，将直接影响电厂的安全稳定运行，同时增加了 维护脱硝设备的维护费用，得不偿失。因此，检测氨逃逸量是不容忽视 的一个技术指标。
催化剂模块被堵塞、结构
氨逃逸监测 的由来
催化剂模块被腐蚀情况
第一代技术：稀释采样法
取样烟气经压缩空气按比例稀释后送入烟气分析仪分析。 其稀释系统稀释比一般在1:100-1:250之间，实际工程多使用 1:100。稀释取样法采用的烟气分析方法是化学发光法。当样 品中的NO与O3混合时生成激发态的NO2与O2。激发态NO2 在返回基态时发出红外光。这种发光的强度与NO 的浓度成线 性比例关系。由于该反应只能由NO完成，因此要测量氨逃逸
指标 TDLAS（半导体激光吸收光谱技术） 抽取式旁路测量 0~10.0ppm；0~100ppm
检测下限
检测精度 响应时间
0.1ppm
±0.1ppm ≤5s ≤±1%F.S
技术参数
线性误差
重复性误差 量程漂移 维护周期 标定周期
防护等级 报警输出 模拟量输出 继电器输出 采样流量 电 源
≤±1%F.S 无漂移 <3次/年（无消耗品清洁光学视窗） 无需标定
可调谐激光技术保证测量精度
测量精度高，不受背景气体交叉干扰
LGD-NH3101 技术特点
采用可调谐二极管激光吸收光谱技术进行气体的测量， 以红外可调谐激光器作为光源，发射出特定波长激光束，穿 过待测气体，通过探测器接收端将光信号转换成电信号，通 过分析因被测气体吸收导致的激光光强衰减，实现高灵敏快 速精确监测待测气体浓度。由于激光谱宽特别窄（小于 0.0001nm ），且只发射待测气体吸收的特定波长，使测量不 受测量环境中其它成分的干扰。
强腐蚀等恶劣工况影响。
2、烟道中心抽取式测量，取样更具代表性，极大的增 强了检测精度，并可随时通入标气进行验证。
3、全程高温伴热，保证了采样气体完全保持其原有形
态，防止氨气吸附和溶水损失。 4、TDLAS半导体激光吸收光谱技术，避免了背景气体吸
收的干扰，保证Байду номын сангаас据的准确性。
可调谐激光吸收光谱技术特点
的脱硝机组70%采用了SCR 尾气脱硝技术;低氮燃烧脱硝目前在
脱硝技术原理
300MW以上新建机组都有应用，但由于脱除效率低，需要跟SCR系统 联合使用;SNCR脱硝效率低，对温度窗口要求严格，更适合老机组改造， 目前国内应用案例不多。 原理：在一定温度和有催化剂存在的情况下，向烟气中通入作为 还原剂的NH3或者尿素等，将烟气中的NOx还原为无害的氮气（N2） 和水（H2O），从而达到脱除NOx、净化烟气和减少电厂污染物排放
3. 氨与不同物质接触在不同的温度下转化为NO的比率有很大差异。
上述分析结果，导致稀释采样法的淘汰。
第二代技术：原位式激光分析法
利用激光的单色性以及对特定气体的吸收特性进行分析。一
氨逃逸监测 发展史
般设计成探头型的结构，直接安装在烟道上。一般发射接收 （R/S）单元安装在烟道一侧或两侧，激光通过发射端窗口进入
伴热管线
结构如图所示 1. 加热丝，镍-铬合金 2. PFA特氟龙采样管 3. 铝箔 4. 玻璃纤维 5. 铝箔包裹层 6. 黑色PVC外皮
LGD-NH3101 核心部件
通过全程高温伴热，保证被测气体保持其原有形 态，解决了氨气由于问题缺失导致的吸附性和水溶 性的技术难题。
技术参数 检测原理 检测方式 检测范围
LGD-NH3101 技术特点
取样探杆（包含滤芯）
LGD-NH3101 核心部件
采样探杆直接插入烟气室，探头内带有高精密过滤芯， 不需要加热，靠烟气本身温度加热，在高温下不会与 SO2 、 NH3 等腐蚀性气体发生化学反应、其过滤芯上部带有不锈钢 挡板，防止气流直接冲刷滤芯表面，定时反吹，粉尘不会吸 附在滤芯表面，不会堵塞表面。插入炉内取样管材质为 0Cr25Ni20不锈钢，连续使用温度1150℃，同时表面采用防腐 防磨涂层的超音速电弧喷涂技术，该技术为国内取样分析系 统首创,大大提高取样管的使用寿命。
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抽取式激光检测结构原理
LGD-NH3101 技术特点
脱硝微量氨在线分析系统由三部分组成：取样、测量、预处理 ① 取样包括采样探杆与一级过滤器 ② 测量包括测量仪表及加热盒 ③ 预处理包括电控和气路
抽取式激光法检测技术特点
1、光学非接触测量，不受现场震动、高温、高粉尘和
LGD-NH3101 技术特点