[发明专利]一种测量烟气中的二氧化碳浓度的仪器及方法

说明书

本发明涉及一种测量烟气中的二氧化碳浓度的仪器，其包括：一激光器，其输出检测用激光光束；一函数发生器，其与所述激光器连接，对激光器的电流进行调制；一光腔，待测气体位于所述光腔中；所述激光光束在所述光腔内经过多次反射，从所述光腔出射后进入光电探测器。本发明还公开了一种采用上述仪器进行测量的方法。该测量仪器和方法具有工作波长宽、结构简单、测量原理清晰和信噪比高的优点，在大气污染气体探测领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种测量仪器和方法，特别是涉及一种测量烟气中的二氧化碳浓度的仪器及方法。

背景技术

随着经济的发展和工业化水平的提高，由于化石燃料的燃烧排放和森林砍伐等人为活动加剧了温室气体浓度的增加，使全球变暖成为当今人类面临的最大挑战之一。大气中的温室气体包括二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N₂O)等。其中二氧化碳是对温室效应影响最大的气体。根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第5次评估报告，2011年大气中CO₂含量相比于1750年已经上升了40％。

温室气体的排放源主要分为分布式排放源和固定排放源，分布式排放源包括农业和人类活动等，固定排放源包括电厂和其它工业排放源，主要是通过烟囱排放，一般排放的CO₂浓度在20％左右。随着国际上对温室气体排放问题的关注度日益增强，越来越多的温室气体排放通报与减排项目要求公布排放清单，目前国际上针对固定排放源主流的碳排放清单统计方法包括不同精度等级的计算方法(排放因子或质量平衡)与直接测量方法(直接测量排放烟气中的温室气体浓度和烟气流量来测量温室气体排放量)。政府间气候变化专门委员会(IPCC)将直接测量排放量方法列为温室气体排放清单统计的最高等级，以提高数据统计精度。为了得到准确的温室气体排放数据，给未来制定碳减排及交易相关政策提供参考，固定排放源排放烟气中温室气体浓度的精确测量至关重要。

目前国内测量固定排放源的CO₂浓度采用的是气相色谱法，但是由于气相色谱仪成本高、系统比较复杂、需要多次标定等缺点使其大范围使用收到限制。近年来，随着激光器等硬件技术的发展，使得基于激光技术的测量仪器向着低成本、小型化和高精度等方向发展。激光吸收光谱技术是一种具有高灵敏、高选择性、快速检测特点的气体检测技术。

因此，利用激光吸收光谱技术实现对扫描气体的准确检测是目前亟需要实现的方向。

发明内容

本发明提供了一种测量电厂烟气浓度的测量仪器，利用基于分子吸收光谱的基本原理建立了精确测量二氧化碳浓度的相对法。

一种测量烟气中的二氧化碳浓度的仪器，其包括：一激光器，其输出检测用激光光束；一函数发生器，其与所述激光器连接，对激光器的电流进行调制；一光腔，待测气体位于所述光腔中；所述激光光束在所述光腔内经过多次反射，从所述光腔出射后进入光电探测器。

其中，在所述光腔内形成气体吸收池。

其中，所述激光器为连续可调谐分布反馈式二极管激光器或其他合适的激光器。

其中，在所述激光器与所述函数发生器之间设置有激光控制器。

其中，所述待测气体为纯CO₂或包含CO₂的混合气体。

其中，所述光电探测器将探测信号传输到数据采集和控制部分。

本发明提供了一种采用上述仪器进行测量的方法，其中，采用如下步骤：

步骤一：确定激光器的温度和电流，使激光器输出波数为预定波长的激光光束；

步骤二：将多次反射气体吸收池多次抽真空,测量本底真空数据；

步骤三：测量不同名义浓度下的待测气体压力和温度，获得待测气体的浓度。