《HORIBA脱销监测原理[1]》由会员分享，可在线阅读，更多相关《HORIBA脱销监测原理[1]（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、ENDA-C2000脱硝监测系统原理ENDA-C2000的方法叫做抽取式催化反应调制型交替流动化学发光法，我们从以下几个 方面来介绍一下它的原理。1. 抽取的是什么？不是氨Horiba采用抽取式催化反应法测量逃逸氨。这种方法使用了目前在脱硝中广泛使用的选择性催化还原的原理，在具体介绍这种方法 之前，我们先看看脱硝过程发生的化学反应NO+NH3+1/4O2 =N2+32H2O(1)NO+NO2+2NH3 =2N2+3H2O(2)这两个反应方程式都显示，NH3和NOx是按照1:1的比例消耗的，也就是说，反应后 烟气中减少的NOx的浓度和NH3的浓度是一样的。ENDA-C2000测量逃逸氨正是基于上
2、面的基本原理ENDA-C2000的取样探头分成两 个通道，我们称为NOX通道和NOX-NH3通道。一个通道里面配置有两层还原反应催化 齐U，让NH3和NOx进行反应；另一个通道没有配置任何催化剂，也不会进行任何反应, 就是把原始的烟气抽取到分析仪。我们假设原烟气中有100ppm的NOx，有10ppm的 NH3,这样，在配置了催化剂的通道中，假设完全反应(事实上也是基本上完全反应的)， NOx的浓度是90ppm，没有配置催化剂的通道中，浓度依然是100ppm。这样，两个通 道的差别正好是NH3的浓度。2. 交替流动调制法期蚪匸总弭扰恋方式IV岂川览亀柱并対鼻XB P 帳掛4临皓fl *|iE:鼻
3、卑匿flui哄嗽 玄农幅总方li唏音洁卞血1日宝 a简单的说，交替流动也就是参比气和样气交替进入同一个检测池，被同一路光源检测。详细描述如下在检测池之前有一个或多个储气部件（主要视有几路被测气体而定），在检测池之 后有一个或两个膨胀室。由电磁阀以1 秒为间隔，控制参比气和样气由储气室交替进入 检测池。在检测池前后各有一个高精度隔膜泵，负责等速取样和排放检测池的气体。在 参比气进入的那一秒，产生一个输出，我们以这一秒为相对零点。 下一秒进入的是样 气，我们也可以检测到一个浓度，和相对零点相比较，得到一个差值，根据这个差值可 以计算出样气的浓度。这种方法最大的好处是不需要绝对零点，从而从理论上消除
4、了零 点漂移和系统误差。通过前述方法得到的是一个相对浓度，下面解释如何计算样气绝对浓度。假设检测池体积为L,每次进气和排气为等速的1/2L。同样我们假设在TO时刻， 参比气进入检测池，这时候我们称被测气体为sO,检测到浓度为10ppm，在T1时刻，样 气进入检测池，我们称被测气体为S1,检测到浓度为20ppm。样气s的浓度显然不是 20ppm。那么到底样气的绝对浓度为多少？TO：浓度10,体积L,总量10LT1： 排放1/2L s0 抽取1/2L s 总量20L假设 S 的浓度为 D,贝91/2L*D + 1/2L*10 = 20L由此得到 D = 30ppm。以上只是简答假设的一种方式，实际
5、上等速取样可以为任何比例。 需要注意的是，这里的“调制”显然是指气体的混合调制，而不是光学检测中著名的 光谱调制的概念。值得一提的，交替流动调制法曾经是 horiba 的专利方法， Horiba 所有的光学分析仪器 全部采用这种方法。该专利于几年前到期。目前世界上采用这种方法的厂家已经有很多了， 比如日本富士的分析仪器就部分采用了这种技术。传统双光程方式是样气和参比气进入不同的检测室被检测，参比气作为绝对零点来比 较。这样零点漂移严重，也影响重复度。3. 化学发光法化学发光法是最准确的分子级检测方法，理论上说，即使只有一个分子跳变，也能准确 的扑捉到。化学发光法方程式如下：NO+O3今NO2*
6、+O2NO2* 今NO2+hvNO和臭氧发生反应，生成高能级的NO2,高能级的NO2向基态NO2跳变，同时释放 能量（紫外光）。光强度和NO2的浓度成正比。化学发光法成本高，多用于科学研究以及微浓度的测量。在美国epa中明确要求，NOX 浓度检测要用化学发光法。中国epa没有要求。4. ENDA-C2O00的进气顺序二7才卜也1/01心2無机工严亠 NOX line Zero gas line NOX-NH3 line Zero gas line三种气体按照4个时序交替进入同一个气室。这个特点常常被人忽略，其实如果没有这 个技术，抽取式化学反应法测逃逸氨就在理论上站不住脚，实践上也会完全不可用
7、。因 为抽取式化学反应方法，只要是分离的检测室，这种方法将没有任何意义。原因在于下 面第5点：5.误差如何消除分析仪表的误差一般在满量程的1%-2%。那么enda-c2000的两个通道都是测量nox,量程一般都在300ppm。这么计算，逃逸氨测量应该有一个巨大的误差，理论上存在达到6ppm的可能性。但是，enda-c2000恰恰误差非常小。首先考察系统误差社H技i Iff .：Z rt W S! 十井散H ：卜ik懺捌蛊LI心！*如左图。Enda-c2000的所有被测气体 都是在同一个检测池被检测的。他们 交替进入同一个检测池，被同一个光 源检测器检测。我们把enda-c2000 的通道定义成
8、两个，一个叫做nox通 道，一个叫做nox-nh3通道。假设如 下情况：NOX 通道：100ppm 的 NOXNOX-NH3 通道：90ppm 的 NOX。NH3 浓度：100-90 = 10ppm现在我们假设该检测器有的系统误差，只要线性度足够好，重复度足够好（后面会给 出这两个数据），那么第一秒检测和第二秒检测的结果分别如下：NOX 通道：100+ 6 ppmNOX-NH3 通道：90+ 6 ppmNH3 浓度：（100+ 6 ） （90+ 6 ） = lOppm.在这个过程中，两个通道相减，系统误差被抵消。之所以能做到这一步，就是因为两 个通道是交替进入同一个检测池。再考察随机误差检测器
9、越灵敏，检测方法越合适，随机误差越小o Horiba在这方面做了卓越的工作。首 先就是用化学发光法替代红外法测量小范围的NOX,化学发光法是最准确的光学检测方法, 可以检测到分子的个数级别，随机误差远远小于非分散红外法。至于仪表的检测部分，horiba 的光学检测仪器在业内从来都是最好的（仅仅是光学类，不包括色谱，质谱类）。从上面的分析可以看到，enda-c2000在消除误差方面有很多独到而有效的方法，在实践中也取得了很好的结果。下面是我们的几个数据以及图表线性度和准确度NH3浓度5中浓度以及测得的相关数据。6.5ppm(5.2ppm,3.9ppm,2.6ppm,1.3ppm)TJ丄一匸第一个
10、时间段，通入NH3浓度1.3ppm茁lb p.pni于丄卜Xtf- 1 2亡m/hr匚丨卩工.丄严1 IXP ： , 1r - -i.f十一卜叭ilF1!iPCl第三个时间段,NH3浓度3.9ppm第四个时间段NH3浓度5.2ppm第五个时间段NH3浓度6.5ppm第二个时间段，通入NH3浓度2.6ppm109876543210/0123456789 10测量结果1.26ppm测量结果 3.54ppm(1.26+1.28)测量结果 3.86ppm (1.26+1.28+1.32)测量结果5.18ppm测量结果6.44ppm结果：综合误差误差没有超过0.06个ppm,线性度如右图。灵敏度重复度零
11、点重复度(FS%)1st time2nd time3rd timeAverage最大漂移No.10.00.0-0.10.0-0.1No.20.00.00.10.00.1No.30.0-0.2-0.1-0.10.1No.40.00.20.10.10.1满量程重复度(FS%)1st time2nd time3rd timeAverage最大漂移No.191.491.391.591.40.1No.291.391.291.191.20.1No.391.391.591.391.40.1No.491.291.191.291.2-0.1上图中，通入了4次92ppm的量程气，进行零点和满量程重复度实验, 数据如表6. Enda-c2000 的优势和缺点缺点： 系统复杂，成本较高，业主自主维护比较困难。 在某些时刻，NOX通道和N0X-NH3通道不一定是取自绝对的同一时刻。这点时间差影响不大，但在负荷突然变化的时候，会导致闪出一个负数。优点：实践中能够准确测量逃逸氨总结：ENDA-C2000 也不可能说完美，但如果是洁净的混合气体，如果不发生积灰、沉降、 变形等情况，相对目前广泛使用的激光法更为准确。在燃煤电厂，激光法虽然在早期有 更多应用，但是也有自身无法克服的缺陷， enda-c2000 是一个真正能够安装在烟道直管 段测量的产品，已得到投运电厂技术人员的认可。
