[实用新型]一种基于可调谐半导体激光吸收光谱的烟气碳排放监测装置

说明书

本实用新型提供了一种基于可调谐半导体激光吸收光谱的烟气碳排放监测装置，包括主机、若干取样探杆组件和抽气泵；所述主机包括显示屏、控制模块、激光器、数据处理模块、电源模块和吸收池；每个所述取样探杆组件包括取样探杆本体和采样箱，所述采样箱设置在所述取样探杆本体的尾部，通过将取样探杆插入烟道上不同部位的测量孔及不同的深度，取样后经冷却及过滤的烟气通入多次反射激光的气体池中，获取并分析吸收光谱，可以实现CO₂浓度的网格化测量，提高了碳排放测量的可靠性。该装置结实坚固、测量周期短、响应快速、无需定期标定、成本低、实用性强。

技术领域

本实用新型涉及烟气碳排放测量技术领域，具体涉及一种基于可调谐半导体激光吸收光谱的烟气碳排放在线监测装置。

背景技术

我国人均碳排放量已经超过欧盟，并且总体排放量也高于美国，其中CO₂的排放量占全球排放总量的近30％。作为最大的发展中国家和世界第二大经济体，我国主动承担大国责任，积极减排。据国家统计局资料显示，2017年煤炭在中国总能源消耗结构中所占的份额为67％，而电厂则是煤炭消耗以及CO₂排放大户，是未来CO₂减排的重点部门之一。

目前火电厂通用的碳排放量获取方法大致分为五类：排放因子法、模型法、物料衡法、生命周期法和实测法。排放因子法对数据的数量和质量的要求都很高，计算难度大。模型法主要研究的是碳排放量受能源结构、技术水平的影响。物料衡法只用于炉膛内燃烧过程的碳排放计算。生命周期法理论上可以计算整个生产过程的碳排放量，但由于发电过程涉及到很多系统，排放形式复杂，难以确定计算边界。实测法测量结果直接准确，但对硬件的要求较高。电厂烟气中含有15％左右的CO₂，是重要的温室气体，也是碳排放测量的主要对象。对于煤炭燃烧后的碳排放检测至关重要，不但可以有效监控污染物生成和排放情况，同样可以用于电厂燃烧系统的控制优化，同时在中国成为全球最大的碳排放交易市场的背景下，精确的碳排放数据是碳减排措施的施行和碳交易市场发展的基础。因此，研发适用于火电厂CO₂排放在线监测系统，对实现碳排放总量的准确计量，提升企业碳排放数据管理和低碳生产评估水平，促进低碳产业创新发展，构建与国际接轨的“可监测、可报告、可核查”的碳交易技术管理体系具有重要意义。

实用新型内容

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于可调谐半导体激光吸收光谱的烟气碳排放在线监测装置，通过将取样探杆插入烟道上不同部位的测量孔及不同的深度，取样后经冷却及过滤的烟气通入多次反射激光的气体池中，获取并分析吸收光谱，可以实现CO₂浓度的网格化测量，提高了碳排放测量的可靠性。具体包括：包括主机、若干取样探杆组件和抽气泵；所述主机包括显示屏、控制模块、激光器、数据处理模块、电源模块和吸收池；每个所述取样探杆组件包括取样探杆本体和采样箱，所述采样箱设置在所述取样探杆本体的尾部，所述采样箱均与所述抽气泵的一端连接，所述抽气泵的另一端与所述吸收池连通；所述激光器与所述吸收池电连接，所述吸收池与所述数据处理模块电连接。

取样探杆通过法兰与烟道侧面连接并密封，在抽气泵的作用下，烟气通过取样探杆不断的进入取样探头，取样过程中样品气始终处于140℃～160℃的高温状态，使样品气中的水汽不发生冷凝，采样烟气经过采样管线冷却，冷却后的烟气经采样管线送入分析仪主机的吸收池中，控制器通过温度调谐和电流调谐，使得激光器发出特定波长的激光，激光在池中经过多次反射被气体吸收，通过数据采集和处理模块，得到对应的CO₂浓度测量结果。

优选的，在所述采样箱内设置有过滤器和置换阀。所述过滤器用于将采样烟气进行过滤。