氨逃逸激光分析仪
NLAM1512氨逃逸在线分析仪用户手册2
氨逃逸率在线监测系统（NLAM1512）用户手册北京新叶能源科技有限公司2015年12月前言尊敬的用户，在您开始使用氨逃逸率在线监测系统（NLAM1512）前，请仔细阅读本手册，本手册旨在为客户介绍本产品及产品使用说明，更好的服务客户，本手册未尽事宜，请详询我公司技术人员，本手册最终解释权为我公司所有。
目录1 安全说明 (1)1.1 安全说明的目的 (1)1.2本文的安全指示 (1)1.3 容许的使用者 (2)1.4 正确的处理 (2)1.5 安全警告 (3)1.5.1 避免伤人和仪器损坏的基本安全警告 (3)1.5.2 用电的安全警告 (3)1.5.3 测量介质的防护 (3)2系统简介 (3)2.1系统概述 (3)2.2 技术原理 (5)2.3 性能参数 (5)3 系统组成及功能说明 (6)3.1 系统组成 (6)3.2功能说明 (7)3.2.1测量探头 (7)3.2.3发射接收单元 (8)3.2.4计算控制单元 (9)3.2.5附属设备 (10)3.3流路原理 (10)3.4软件运行流程 (11)4安装条件及说明 (12)4.1测点位置选取 (12)4.2法兰接口焊接 (12)4.3管线敷设 (13)5启动 (15)5.1启动主程序 (15)5.2 参数设置 (15)5.3 系统检测 (15)6维护和维修 (16)1 安全说明描述在本手册的NLAM1512氨逃逸在线分析仪的说明和指南适用于所有用户。
1.1 安全说明的目的◆避免伤人。
◆避免破坏环境、安装测量点的周围环境和其它设备。
◆确保测量系统的正常操作和可靠性。
1.2本文的安全指示除了本章节的总说明适用于整个测量系统手册外，对每个部分还有安全提示。
通常由下列符号表示：警告：电对人体可能有伤害。
警告：对人体可能有伤害，如机械的、气体、化学品等等。
可能破坏环境，周围设备，或引起仪表功能故障。
1.3 容许的使用者规划、安装、启动、维护、维修工作必须由经过培训的人员进行，由专家检查，要确保人身安全：◆安全工作由有资格的人员进行。
LDS6激光氨逃逸说明书
危险信息
在本手册中，你可以找到关于安全和警告的所有需要信 息，它们被用来避免对使用者和/或维护人员的生命或者健 康造成危险以及避免财产遭受损失。这些信息旁会使用图 标以特别地标识出来，并附有说明性文本。这本手册中所 使用的术语和分析仪上的信息具有以下含义：
警告
!
意味着如果没有遵守相应的安全防范措施，那么将会发生
工作人员的死亡，严重受伤和/或者是财产的巨大损失。
小心
!
意味着如果没有遵守相应的安全防范措施，那么将会出现
工作人员受到轻微伤害的危险或者财产受到轻微的损失。
注 注是操作分析仪时的重要信息，或者是手册中需要被特别 注意的部分。
LDS 6-原位激光气体分析仪
6
操作说明 5AE00295894-01
1.5 认可使用
了解本手册中所出现的安全信息与警告信息以及它们技术 上的正确实现是获得所描述分析仪的无危险安装和调试的 先决条件，同时也是在分析仪运行和维修过程中保证安全 的先决条件。只有一个拥有所需专业知识的合格人才才可 以正确地理解本手册中出现的安全信息和警告，并可把这 些信息应用于特定的情形中。
氨逃逸分析仪
氨逃逸分析仪关于脱硝氨逃逸在线监测系统的发展目前国内脱硝系统陆续投运，但氨逃逸率测量的准确性始终是个问题，以下资料权作抛砖引玉，期望各电厂早日找到可靠的氨逃逸测试装置，免受脱硝负作用之沉重担忧。
1、脱硝氨逃逸在线监测系统发展史第一代技术：吸收采样法，代表厂家：热电(thermofisher)第二代技术：原位式激光分析法，代表厂家：雪迪龙(siemens代理商)；仕富梅(servomex)；纳斯克(lasergas)；优胜者(unisearch)；杭州聚光(国产掌控核心技术)第三代技术：抽取式激光分析法，如进口horiba、国内厂家北京莱纳克(国产掌握核心技术)；杭州聚光(研发中)等注：目前国产分析仪存在使用业绩不多，需进一步得到权威的试验院现场进行实际比对测试检验。
2、氨逃逸监测技术介绍（一）第一代技术：吸收采样法（1）原理：取样烟气经压缩空气按比例稀释后送入烟气分析仪分析。
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，因此要测量氨逃逸需要把烟气中nh3转化为no。
转化过程通过转化炉完成。
样气步入分析仪后分2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）。
第二路经过氨除去器后获得不不含氨的样气。
其中一路经325℃的转变炉把no2转换成no，由分析仪测出nox浓度。
另一路不经过任何转变步入分析仪，测出no浓度。
这两路的no经过排序得出结论nox的总含量。
最终可计算得到氨逃逸量：nh3=nt-nox（2）现场专工反馈问题：a)多道工序的复杂性，与否能够确保此方法的稳定性。
b)氨的氧化吸附损失，以及多层计算公式的多变性，能否保证其准确性。
c)整个工序无参考物进行准确性对比，检测数据不可考证。
（3）第一代技术淘汰原因：a)烟气经过750℃转变炉将nh3、no2水解成no,这里存有一个转化率问题，低温下探头和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。
便携式氨逃逸分析仪使用需要注意哪些问题
便携式氨逃逸分析仪使用需要注意哪些问题
便携式氨逃逸分析仪对于氨逃逸的测量，3ppmv的排放上限对于仪器的性能是很大的挑战，现有的绝大多数近红外激光氨逃逸仪表均无法在现场工况条件下达到可靠的精度。
另外，SCR出口烟道测量环境非常恶劣，传统的原位对穿式激光氨表，受粉尘的影响，光线无法穿透，同时管道会随机组负荷及温度发生热膨胀，导致激光对光打偏，信号丢失，增加了仪表维护成本。
便携式氨逃逸分析仪的使用注意事项：
1、一般氨逃逸不做防爆处理，所以不能安装在有易燃易爆气体的环境中；
2、分析系统必须安装在平稳、能承受仪器重量的场所，避免设备翻倒或坠落。
3、分析系统应该避免放置在有强光、强风、潮湿的场所，避免造成设备工作不正常。
4、分析系统安装过程中，注意要避免粉尘、水进入仪器内部，否则可能造成设备工作不正常。
5、一般氨逃逸不做防爆处理，所以不能安装在有易燃易爆气体的环境中；
6、分析系统必须安装在平稳、能承受仪器重量的场所，避免设备翻倒或坠落。
7、分析系统应该避免放置在有强光、强风、潮湿的场所，避免造成设备工作不正常。
8、分析系统安装过程中，注意要避免粉尘、水进入仪器内部，否则可能造成设备工作不正常。
氨逃逸技术方案
7、SICK氨逃逸监测仪方案介绍：1．GM700型可调谐二极管激光光谱仪技术说明GM700型二极管激光光谱仪采用半导体激光二极管作为光源，激光二极管发射的单色光的带宽只有10-4A，可以避开不同气体吸收光谱的交叉干扰。
激光二极管的温度随着自身工作电流的增加或环境温度的变化而发生变化，使其波长输出发生变化。
通过激光二极管温度控制器的扫描，可以得到与气体吸收光谱一致的激光光谱。
GM700在光路中插入稜镜将激光分成三个光束：一束进入烟道后被反射回来，称测量光束；一束被棱镜反射回来经过填充测量气体的气室，成参比光束；还有一束反射回来进行光的强度的测量。
通过对三个光束的测量数据的处理，可以计算出被测气体的浓度。
GM700设计成探头型的结构，发射接收（R/S）单元安装在烟道一侧，激光通过出射窗口进入烟道，被探头前方的反射器折回进入发射接收单元的接收器上。
通过烟道时NH3的吸收信息保留在光信号中，即测量光束。
探头型的R/S 单元和探头管是通过法兰连接的，一旦连接位置就固定了，整个测量系统成为一个整体。
环境的震动，烟道的热变形对其测量光路不会产生影响。
图1。
可选用防尘型GPP型探头。
探头的测量光路被密封在陶瓷过滤器中，NH3通过扩散的方式进入光路。
粉尘对光路没有污染。
可以适合于粉尘浓度大于30g/m3的应用场合。
图1 GM700示意图2．技术参数：●生产厂家：德国SICK 公司●产品型号：GM700●测量原理：双光程激光法●测量范围：NH3: 0-10/5000ppm（量程可根据现场自由选择）●精度：≤0.3ppm●零点漂移：≤±1% 满量程/月●量程漂移：≤±1% 满量程/月●响应时间：≤2s●输出信号： 4～20mA3．基本配置：关于选用单侧式GM700分析仪用于SCR脱硝工艺气体分析的优势如下：1、对光优势：由于SCR工艺的烟气工况：粉尘高达30g/m3；温度为350 ℃--430 ℃；水分含量8—14%，SO2：1000mg/m3以上。
氨逃逸分析仪设置说明
解决了微小信号的检测难题
逃逸氨检测系统的结构特点
激光气体分析仪的结构框图源自TDLAS分析仪接收单元
发射单元
工艺气体
激光束 工艺气体 取样和控制系统
In-Suit
Extracted
无需复杂的采样系统，人工维护极大减少 非接触测量，可适应极端的测量条件 单线光谱吸收，无交叉干扰的影响 响应速度快，实现真正意义的实时测量
逃逸氨监测系统的应用特点
锅炉 卸料压缩 机
蒸汽
稀释空气
省煤器
液氨槽车
液氨储罐
氨蒸发槽
液氨泵
SCR反 应器
空预器
氨稀释槽
废水泵
废水池
逃逸氨检测系统的取样
NH3的特性：易吸附、易溶解、有腐蚀性 取样点条件：高温、高湿、高粉尘 解决方案：热湿法取样 全程高温伴热：探头、伴热管>190℃；分析气室>210℃ 和气体接触的材料：滤芯采用不锈钢烧结；取样管和气 路采用PTFE或不锈钢（316L） 取样距离小于5米 分析气室内壁采用特氟龙涂覆，防腐防吸附
朗伯—比尔定律(Lambert-Beer law)
由于气体分子结构具有互异性，不同气体的吸收谱因 其分子结构的不同而互不相同，因此，当检测到某种特定 波长的光被吸收，就表明某种特定的气体存在。
具体的对应关系如式：
I (v) I o (v) exp[ (v)CL]
式中，Io（v）为入射光强；I(v)为被待测气体分子吸收后的透射光 强； (v) 为气体吸收系数；L为吸收路径长度；C为气体的浓度
火电厂烟气脱硝工程技术规范——选择性催化还原法 （HJ 562-2010） 火电厂烟气脱硝工程技术规范——选择性非催化还原法 （HJ 563-2010）
氨逃逸比较
70 kPag (10 PSIg)
0.1-10 L/min (60.2 to 20 scfh) Bureau of Mines Chilled Mirror or Portable TDL
100-240 VAC, 50-60 Hz standard 1 amp maximum @ 120 VAC 1.6A @ 24VDC, 3.2A @ 12 VDC Generic or Modbus RS232C 4-20mA loop 2, General Fault and Concentration Alarm Concentration, Cell Pressure and Temperature & Diagnostics
OXY4400 Fluorescent quenching O2 analyser ss2100 2-Pack & 3-Pack
*Legacy Products
ss3000 (Dual Channel H2O/CO2 or H2O/H2O) ss500e (H2O) ss2000 (CO2) ss2100 (H2S)
SERVOTOUGH Laser
Sick Maihak GM 700 系列
Sick Maihak
GM 700 直装式探头 TDLS 分析仪（测量O2, NH3, NH3 + H2O, HCl, HCl + H2O 和HF） 发射接收单元 及0.9 – 2.5m 带镜面探杆， 或者直装（双光路） 激光器安装在测量点 (非光纤连接) 可采用气体漫射探针进行原位标定 主要应用与CEMS中 (安全区域) (也应用于石化, 但应用非常有限，因为不能 用于危险区域)
TruePeak
直接吸收 O2 100 *, H2O 0.2
氨逃逸在线分析仪
逃逸氨监测系统的应用特点
锅炉 卸料压缩 机
蒸汽
稀释空气
省煤器
液氨槽车
液氨储罐
氨蒸发槽
液氨泵
SCR反 应器
空预器
氨稀释槽
废水泵
废水池
逃逸氨检测系统的取样
NH3的特性：易吸附、易溶解、有腐蚀性 取样点条件：高温、高湿、高粉尘 解决方案：热湿法取样 全程高温伴热：探头、伴热管>190℃；分析气室>210℃ 和气体接触的材料：滤芯采用不锈钢烧结；取样管和气 路采用PTFE或不锈钢（316L） 取样距离小于5米 分析气室内壁采用特氟龙涂覆，防腐防吸附
调制光谱技术
波长调制 WMS 频率调制 FMS 调制宽度大于吸收线宽 没有光源干扰
抑制干扰
锁相放大技术
信号的相关和放大
提高灵敏度 提高信噪比
谐波检测技术
二次谐波在吸收峰出现最大值
1 0.8 (b) 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 Time Second harm. Transm.
Signal
DFB( Distributed Feedback) Laser 分布式反馈激光器 近红外：700nm—2000nm
激光器自身谱线宽度窄 待测气体典型单吸收线，谱宽 0.05nm UV/IR 光源光谱线宽>1nm
其他气体(背景气体)吸收谱线
最 小 的 背 景 气 体 干 扰
激光器扫描宽度, 一般 0.2-0.3nm
逃逸氨检测系统的现场案例
现场应用（火力发电）
现场应用（陶瓷厂、玻璃厂）
陶瓷厂脱硝 玻璃厂脱硝
现场应用（垃圾焚烧）
焚烧烟气中的NH3和HCL
现场维护
SK6500的操作界面
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接收单元
实际测量光程受烟道直径限制 发射 单元 激光束 粉尘过大时影响激光透射率 工艺气体 烟道的振动影响测量稳定性 无法现场标定验证 安装和维护对技术人员要求较高
可适应绝大多数现场应用的要求 测量对象对光程有特殊要求的场合 粉尘和焦油含量过高的应用场合 安装维护简单，和CEMS系统一致
逃逸氨监测系统的应用特点
锅炉 卸料压缩 机
蒸汽
稀释空气
省煤器
液氨槽车
液氨储罐
氨蒸发槽
液氨泵
SCR反 应器
空预器
氨稀释槽
废水泵
废水池
逃逸氨检测系统的取样
NH3的特性：易吸附、易溶解、有腐蚀性 取样点条件：高温、高湿、高粉尘 解决方案：热湿法取样 全程高温伴热：探头、伴热管>190℃；分析气室>210℃ 和气体接触的材料：滤芯采用不锈钢烧结；取样管和气 路采用PTFE或不锈钢（316L） 取样距离小于5米 分析气室内壁采用特氟龙涂覆，防腐防吸附
朗伯—比尔定律(Lambert-Beer law)
由于气体分子结构具有互异性，不同气体的吸收谱因 其分子结构的不同而互不相同，因此，当检测到某种特定 波长的光被吸收，就表明某种特定的气体存在。
具体的对应关系如式：
I (v) I o (v) exp[ (v)CL]
式中，Io（v）为入射光强；I(v)为被待测气体分子吸收后的透射光 强； (v) 为气体吸收系数；L为吸收路径长度；C为气体的浓度
取样损失控制在1ppm以内
激光逃逸氨仪表的分析技术
常用方法有电化学、紫外和激光三种原理。 电化学传感器不能耐受高温条件，采用冷干法取样不能解 决取样损失问题； 紫外传感器存在背景干扰问题，当SO2浓度较高时，无法分 辨有效的逃逸氨浓度； 激光分析仪必须解决高温气室技术。 eLAS-100采用了优化的单次反射的光路设计，相比较于多次 反射气室，提高了气室的热稳定性和抗干扰性，可减少维护次数。 实际量程0-10ppm，分辨率0.2ppm，可满足逃逸氨检测要求。
基于 TDLAS 技术的 逃逸氨检测和应用
1
逃逸氨检测的关键核心技术 逃逸氨检测系统的结构特点 逃逸氨检测在脱硝中的应用 逃逸氨检测系统的现场案例
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逃逸氨检测的关键核心技术
TDLAS Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy 可调谐半导体激光吸收光谱
DFB( Distributed Feedback) Laser 分布式反馈激光器 近红外：700nm—2000nm
激光器自身谱线宽度窄 待测气体典型单吸收线，谱宽 0.05nm UV/IR 光源光谱线宽>1nm
其他气体(背景气体)吸收谱线
最 小 的 背 景 气 体 干Fra bibliotek扰激光器扫描宽度, 一般 0.2-0.3nm
逃逸氨检测系统的现场案例
现场应用（火力发电）
现场应用（陶瓷厂、玻璃厂）
陶瓷厂脱硝 玻璃厂脱硝
现场应用（垃圾焚烧）
焚烧烟气中的NH3和HCL
现场维护
SK6500的操作界面
现场维护
维护及标定调整
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调制光谱技术
波长调制 WMS 频率调制 FMS 调制宽度大于吸收线宽 没有光源干扰
抑制干扰
锁相放大技术
信号的相关和放大
提高灵敏度 提高信噪比
谐波检测技术
二次谐波在吸收峰出现最大值
1 0.8 (b) 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 Time Second harm. Transm.
Signal
解决了微小信号的检测难题
逃逸氨检测系统的结构特点
激光气体分析仪的结构框图
TDLAS分析仪
接收单元
发射单元
工艺气体
激光束 工艺气体 取样和控制系统
In-Suit
Extracted
无需复杂的采样系统，人工维护极大减少 非接触测量，可适应极端的测量条件 单线光谱吸收，无交叉干扰的影响 响应速度快，实现真正意义的实时测量
TDLAS分析仪
热湿法的取样损失问题
热湿取样高温条件下仪表的稳定性问题
工艺气体 取样和控制系统
逃逸氨检测在脱硝中的应用
烟气脱硝技术
烟气脱硝是为了控制烟气中的氮氧化物排放。 脱硝技术主要分为SCR（选择性催化还原法）和 SNCR （选择性非催化还原法）两种。其原理就是 往烟道中喷入还原剂（通常使用氨水、尿素等）， 将氮氧化物还原成氮气，达到减排的目的。
火电厂烟气脱硝工程技术规范——选择性催化还原法 （HJ 562-2010） 火电厂烟气脱硝工程技术规范——选择性非催化还原法 （HJ 563-2010）
逃逸氨检测的目的和意义
喷氨量小，达不到减排目的；喷氨量大，增加了脱硝成本 过多的喷氨造成环境空气的二次污染 氨盐的凝结和沉积会缩短催化剂使用寿命 氨盐凝结和沉积会腐蚀和堵塞烟道 飞灰和烟尘上的氨吸附不利于其回收利用 SCR 工 艺： 氨逃逸浓度宜小于2.5mg/m3（折算合3.29ppm） SNCR工艺：脱硝系统氨逃逸浓度应控制在8mg/m3以下（折算合10.54ppm）