實(shí)時(shí)測(cè)量CO，CO2，NO，NO2，NH3，O2，N2O等過(guò)程和排放氣體，對(duì)優(yōu)化燃燒、脫硝工藝、環(huán)?？己司浅ｊP(guān)鍵。歷經(jīng)多年的不斷研發(fā)創(chuàng)新與打磨，海爾欣重磅推出了面向工業(yè)煙氣分析市場(chǎng)的OEM產(chǎn)品——蜂鳥(niǎo)系列高精度激光氣體分析模塊。該產(chǎn)品面向廣大系統(tǒng)集成商，儀器經(jīng)銷(xiāo)商、科研院校等高端工業(yè)客戶(hù)，在硬件、軟件、光譜算法、通信協(xié)議、易用性、易維護(hù)性、性?xún)r(jià)比等方面滿(mǎn)足客戶(hù)需求。蜂鳥(niǎo)系列產(chǎn)品基于下一代紅外激光光譜技術(shù)，結(jié)合客戶(hù)自行開(kāi)發(fā)的取樣除塵預(yù)處理系統(tǒng)，只需全程高溫伴熱分析，無(wú)需冷凝除水或稀釋采樣，非常適合安裝于采樣點(diǎn)附近，產(chǎn)品運(yùn)行穩(wěn)定，精度高，實(shí)時(shí)性高，維護(hù)量小，使得下一代鍋爐燃燒、工藝控制、排放監(jiān)控成為可能。
下面我們依據(jù)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)HJ76 -2017《固定污染源煙氣（SO2、NOX、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》，以氨氣測(cè)量模塊為例，介紹蜂鳥(niǎo)模塊的各項(xiàng)核心性能參數(shù)。
以下測(cè)試中使用了高純度的氮?dú)夂蜆?biāo)稱(chēng)濃度為20.8ppm的氨標(biāo)準(zhǔn)氣體，通過(guò)使用流量計(jì)混合不同比例的氮?dú)夂桶睒?biāo)準(zhǔn)氣體獲得不同濃度的氨氣。
1）濃度梯度：
圖1. 蜂鳥(niǎo)模塊通入不同濃度氨氣的測(cè)量曲線
2）線性度：
圖2. 蜂鳥(niǎo)模塊的線性度曲線
將設(shè)定通入的濃度和測(cè)量濃度做線性擬合，可以得到線性系數(shù)為1.0005，截距為0.05，R2等于0.99982，這表明蜂鳥(niǎo)模塊具有非常高的線性度和極高的零點(diǎn)測(cè)量準(zhǔn)確度。
3）響應(yīng)時(shí)間:
圖3. 蜂鳥(niǎo)模塊的響應(yīng)時(shí)間
在通氣流量為2L/min的條件下，測(cè)量得到蜂鳥(niǎo)模塊的響應(yīng)時(shí)間(T90)為3秒，這不僅能夠滿(mǎn)足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)氨氣濃度的要求，而且使得精準(zhǔn)噴氨成為可能。
4）重復(fù)性:
圖4. 蜂鳥(niǎo)模塊的重復(fù)性
上圖是依次通入氮?dú)夂?0.4ppm氨氣的濃度測(cè)量曲線，從圖中可以看出在長(zhǎng)達(dá)一小時(shí)的測(cè)量時(shí)間內(nèi)，同一濃度測(cè)量的偏差小于0.2ppm。
5）零點(diǎn)/量程漂移:
圖5. 蜂鳥(niǎo)模塊的零點(diǎn)/量程漂移
上圖是依次通入氮?dú)夂?0.8ppm氨標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度測(cè)量曲線，根據(jù)HJ76-2017中的計(jì)算方法得到蜂鳥(niǎo)模塊的零點(diǎn)漂移(零漂)為1.01%，量程漂移為0.77%。
6）Allan偏差:
圖6. 蜂鳥(niǎo)模塊的24小時(shí)零點(diǎn)測(cè)試
圖7. 蜂鳥(niǎo)模塊的Allan偏差分析
Allan偏差分析是表征測(cè)量設(shè)備穩(wěn)定性的重要方法。關(guān)于Allan偏差的入門(mén)知識(shí)，請(qǐng)參考海爾欣科技公眾號(hào)的前一篇推送（Allan方差是什么？）。圖6給出了蜂鳥(niǎo)模塊長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)通入零氣的噪聲測(cè)試結(jié)果，可以看到在24小時(shí)內(nèi)，傳感器的均值漂移不超過(guò)0.2ppm。圖7是根據(jù)圖6的零點(diǎn)噪聲計(jì)算得到的Allan偏差。從圖中可以看出，蜂鳥(niǎo)模塊1秒平均時(shí)間的測(cè)量精度為0.04ppm，當(dāng)平均時(shí)間達(dá)到500秒左右時(shí)可實(shí)現(xiàn)0.003ppm的極限測(cè)量精度。目前的測(cè)量精度和零點(diǎn)漂移能夠完全滿(mǎn)足工業(yè)氨逃逸測(cè)控的需要。
7）通信接口:
蜂鳥(niǎo)模塊采用標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口，提供易于使用的上位機(jī)軟件，選配的WIFI功能和4-20mA模擬輸出極大地方便用戶(hù)在不同應(yīng)用場(chǎng)景的使用。為方便物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能終端接入，海爾欣的蜂鳥(niǎo)模塊開(kāi)發(fā)了移動(dòng)端監(jiān)控軟件，用以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)多點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)測(cè)量，如圖8所示。
圖8.蜂鳥(niǎo)移動(dòng)端監(jiān)控界面（樣例）
燃煤電廠煙氣脫硝出口的氨氣濃度（氨逃逸率）是反映脫硝系統(tǒng)運(yùn)行狀況的重要參數(shù)，也是優(yōu)化煙氣脫硝工藝的關(guān)鍵指標(biāo)。過(guò)高的氨逃逸率會(huì)形成硫酸氫銨引起空預(yù)器堵塞和催化劑失活，從而增加脫硝運(yùn)營(yíng)成本，甚至影響機(jī)組的安全運(yùn)行。因此為了控制脫硝過(guò)程中氨逃逸的排放以及保護(hù)設(shè)備，必須在線監(jiān)測(cè)脫硝后的氨逃逸率。在燃煤電廠選擇性催化還原(SCR)脫硝工藝中，要求氨逃逸率低于3ppm，這需要氨逃逸檢測(cè)儀器在量程范圍內(nèi)的準(zhǔn)確性和分辨率至少優(yōu)于0.2ppm。
而目前市場(chǎng)上存在基于各種不同技術(shù)原理的氨逃逸檢測(cè)儀表，表1給出了不同技術(shù)的具體對(duì)比。
表1. 不同氨逃逸檢測(cè)技術(shù)的對(duì)比
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