[发明专利]一种低浓度烟气红外分析仪及检测方法

说明书

技术领域

本发明属于烟气监测设备领域，尤其是一种低浓度烟气红外分析仪及检测方法。

背景技术

现有的低浓度气体在线检测方法采用非分散红外吸收光度法居多。其基本原理为：通过非分散红外单色光源照射样品气后，样品中的分子会吸收某些波长的光；没有被吸收的光到达检测器。检测器检测到该光强后，产生交流电压信号，信号经放大处理后，通过计算机运算分析，得到气体对应的吸光度值。由于吸收度正比于试样中该成分的浓度，利用获得的吸光度的大小和光谱，并根据吸收与已知浓度的标样的比较，即可对待测样品气进行定量精确分析。例如：申请号为201110043686.9的中国发明专利申请公开了一种非分散红外多组分烟气分析仪产品，其中，样品池采用多次反射池结构，增加气体吸收光程。

上述检测方法的核心部件是红外检测器；根据应用特点的不同，可分为双光束、微流、微音器等不同类型。例如：武汉四方光电科技有限公司在《微流红外气体分析仪器在CEMS应用中的关键难点及检定方法探讨》论文中公开了该公司发明的微流红外传感器结构：检测器由前气室、后气室、微流传感器组成，前、后气室沿光路方向前后顺序布置，并充满待测组分的气体。在红外光的作用下，检测器前、后气室中的气体发生膨胀；由于存在膨胀差异，会导致前、后气室之间产生微小的流量；微流传感器检测到该流量后，产生交流电压信号，信号经处理后得到气体的浓度。

归纳起来，上述烟气红外分析仪存在如下问题：

1）样品池或吸收池，如采用多次反射池结构来增加气体吸收光程，光路设计较为复杂，镜面结构和工艺要求较高，容易产生干涉条纹、光学像差、甚至记忆效应（针对吸附性较强的气体），从而造成测量精度的降低；

2）红外检测器：前、后气室如采用沿光路方向前后顺序布置，使得穿过测量室的红外光进入吸光室后，又接着穿过另一个气室，容易干扰释电探测器的测量精度，较难稳定地实现低浓度气体的测量。

发明内容

为解决上述技术问题，提供一种高精度、高可靠性的低浓度烟气分析仪，本发明采用的技术方案如下：

一种低浓度烟气红外分析仪，包括机箱1、加热控制单元2、输出显示单元3、数据采集处理单元4、供电电源5；机箱1内设置烟气管路，滤水过滤装置6设置在烟气管路进口，烟气管路上分别设置温度传感器、压力传感器、湿度传感器、氧传感器7、气态污染物检测单元8；所述的气态污染物检测单元8包括红外光源10及设置在其后的切光器11，沿光路布置在切光器后依次为吸收池12、测量气室13、滤光器14、检测传感器15；在吸收池12上设吸收池样气进口16和吸收池样气出口17，测量气室13沿光路方向分隔分别为样品池20、参比池21，参比池21内封装标准气体，样品池20设样品池样气进口18和样品池样气出口19，吸收池样气出口17与样品池样气进口18相连通。

上述技术方案中，检测传感器15可以优选微流气动探测器，结构包括透射窗口22、吸光室23、气体补偿室24、气体过滤器25，吸光室23和气体补偿室24之间有通道26连接，通道26内设置有铂丝和气动热释电探测器，吸光室23设置在正对透射窗口22位置，气体补偿室24为环状环绕在吸光室23外围。

本发明的吸收池12的长度为100mm~240mm，长度选择取决于待测气体浓度大小；一般待测气体浓度越低，吸收池长度就越长，以便能让单色光被某种波长的气体充分吸收，在光谱图中形成明显的吸收峰特征。

本发明的参比池21内封装的标准气体为浓度为100mg/m³的NO；当待测气体浓度超标时，本发明分析仪将自动报警，判定气体不合格。如果需要兼容各种浓度的气体检测，可以根据客户要求封装特定浓度的待测气体在参比池内。

本发明的低浓度烟气红外检测方法，包括如下步骤：

步骤1、向低浓度烟气红外分析仪中通入氮气N₂，至氮气N₂充满吸收池12和样品池20；

步骤2、红外光源10发出单色光，经切光器11切光后形成两束光；一束光依次通过吸收池12、样品池20、滤光器14到达检测传感器15，测量获得光的强度I₀；另一束光依次通过吸收池12、参比池21、滤光器14到达检测传感器15，测量获得光的强度I_参；

步骤3、通过公式T_参=I_参/ I₀，获得通入氮气N₂透射率T_参；

步骤4、氮气N₂排出；