脱硝高温抽取式激光氨逃逸技术方案（TK-1100 型）

　　第1章 项目介绍

　　山东新泽仪器有限公司生产的 TK-1100 型氨逃逸在线监测系统采用高 温伴热抽取技术，对脱硝过程中的逃逸氨进行连续在线监测,系统由取样及 传输单元、预处理及控制单元、分析单元三部分构成， 主要应用于众多工业 领域气体排放监测和过程控制， 例如:燃煤发电厂、铝厂、钢铁厂、冶炼厂、 垃圾发电站、水泥厂和化工厂、玻璃厂等。

　　分析仪采用 TDLAS 技术(可调谐半导体激光光谱吸收技术Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)，为目前国际最先进的气体测量方 法之一， 该仪表具有灵敏度高、响应速度快、不受背景气体干扰、非接触式

　　测量等特点，为实时准确地反映 NH3 变化提供了可靠保证。

　　1 、项目总则

　　本技术附件阐明了在############锅炉脱硝用氨逃逸在线检测仪工程项目 中关于分析仪表以及配套样品系统的技术方案， 并约定了买卖双方的职责及工作 范围。需方提供本项目现场工艺参数、公用工程和其他配合条件， 供方按本协议 要求提供设备和技术服务。供方保证完全遵照技术规范的要求， 所提供的系统完 全满足国家（行业）标准规格要求，能在工艺流程上长期满意的运行。

　　本技术附件作为商务合同附件， 经甲乙双方签字后生效，生效后的版本将作

　　为商务合同的技术附件，与商务合同具有同样法律效力。

　　2 、概述

　　根据############锅炉脱硝用氨逃逸在线检测仪招标要求， 本技术方案详细 说明了所有 TK-1100 型氨逃逸监测系统在 SCR/SNCR 脱硝及烟气排放工程中应用 的技术细节。所配置的产品基于工艺参数， 在技术性能上满足买方工艺参数限定 的测量要求。

　　我们提供的所有分析仪及附件和附属设备的制造质量、供货、技术规格， 文 件的图纸资料、技术服务、工程服务、包装运输、开箱检验、安装指导、现场调 试、设备调试运行等各个环节负有完全责任。

　　我们提交的技术文件遵守本项目的标准、规定和本询购文件的要求， 并保证 供货商及相关的文件也遵守本项目的标准、规定和本询购文件的要求。

　　3 、项目方案及优势

　　由于工况恶劣，样气中含有大量粉尘及饱和水蒸气，我们采用当前最先进 的 TK-1100 型激光气体分析仪（基于 TDLAS 技术） 分析微量 NH3。系统（包括测 量池） 采用全程加热， 保证样品气体温度， 防止有水析出而对 NH3 的大量溶解影 响分析结果。探头采用电加热过滤探头， 在取样出来就完成样品的净化， 减小了 后级预处理的负荷， 大大降低了器件的故障率。系统设计有探头自动反吹程序及 仪表自动标零程序，正常运行后仅需要正常的巡检即可。传输管线采用定制 230℃以上高温复合电伴热管缆，并控制在 2m 以内（确保尽量少的 NH3 吸附）， 整个预处理全部集成在高温加热盒内， 系统紧凑以避免长距离传输管路对 NH3

　　的吸附。

　　4、方案产品比较

　　与传统的分析方式相比较，系统有以下明显优势：

　　01.利用半导体激光良好的单色性，避免背景气体吸收的干扰；

　　02.利用半导体激光波长的可调谐性解决粉尘、视窗污染对测量的影响；

　　03.实地测量，气体信息不易失真，响应速度快，便于对生产过程进行控制；

　　04.系统支持自动校准，减少人工维护；

　　05.仪器无运动器件，可靠性高，维护方便，运行费用接近于零（仅为电费）；

　　06.可自动修正环境温度、压力变化对测量的影响，确保测量精度；

　　07.非接触测量，有非常强的高温、高粉尘和强腐蚀等恶劣工业环境的适应能力；

　　08.往复回返式长光程的分析仪测量池，确保分析灵敏度的同时又大大减小了仪器的体积； 09.全程180C以上伴热保温，热法测量，避免样品中水分冷凝吸收NH3；

　　10.系统紧凑，结构精巧，便于现场安装；

　　11.系统自动化程度高，便于长期稳定运行，维护量小。

　　第2章 项目设计依据

　　乙方所提供的分析仪系统遵循下述标准和规范：

　　第3章工作范围

　　乙方工作范围

　　在线分析系统的内部设计；

　　分析系统的运输和现场开箱验收工作；

　　指导甲方进行分析系统的安装和调试；

　　系统安装完成后对甲方人员在现场进行仪表培训：基本操作和日常维护知识。

　　甲方工作范围

　　提供正确完整的工况数据表，以便于乙方设计在线分析系统；

　　负责提供在线分析系统公用工程条件，并负责分析系统的现场安装和相关公 用条件的施工建设，例如公用工程管线（电源、电信号）等的敷设；

　　第4章 项目设计方案

　　4.1 测量项目

　　测量参数：NH3；

　　4.2 测量位置

　　测量位置：SCR 脱硝反应器出口

　　4.3 测量方法

　　? 烟气采样方法：高温抽取式；

　　? NH3 测量方法：可调谐半导体激光光谱吸收技术 TDLAS；

　　4.4 系统特点

　　氨逃逸在线监测主要具有以下技术优势： ? 可靠的长光程加热气室设计，光程可达 3 米 ? 超低浓度测量，分辨率可达 0.1ppm

　　? 特殊的多线光谱扫描算法，动态的粉尘和水份干扰补偿

　　? 免标定设计，维护简单，使用成本低

　　4.5 典型应用

　　? SCR/SNCR 脱硝工艺控制

　　? 发动机尾气排放控制

　　? 大气环境监测

　　? 化工工艺控制

　　第5章系统配置清单

　

　　第6章 系统组成部分介绍

　　6.1 取样探头

　　

　　SNI-1010 型取样探头用于本系统的样气采样，具有滤尘和伴热的功能，可以有效的防止采集的样气的冷凝，独特的结构设计使采样系统更加可靠，样气丢失率更小，保证分析系统的稳定和真实。

　　6.1.1产品特点

　　该装置与样品接触的部分全部采用316L不锈钢材料加工制成，高温条件下 抗腐能力很强。配制防雨罩完全可以胜任室外工作环境。

　　■在设计上采用等温加热体，结构紧凑，加热温度稳定。

　　■过滤器滤芯采用SiC陶瓷过滤器，具有过滤面积大，过滤精度高等特点， 更换时可将其从装置中整体拉出，操作简单，无需工具，大大地缩短维 护更换的时间，并降低了劳动强度。

　　■该装置除设有一样气输出口外，还设置有一个可复用的反吹/校准口， 在配置时可灵活安排气路。

　　■操作简单，带有低温报警.

　　■ 滤芯更换无需工具 。

　　■开关方便，带扣锁保护罩

　　■高效过滤清洁系统

　　6.1.2技术参数

　　■最高采样温度： 300°C

　　■最大工作压力： 5bar

　　■采样腔加热温度： 200C （出厂设定，温度可调）

　　■电源： 220VAC 50/60Hz 400W

　　■环境温度：一20~80°C

　　■最大粉尘浓度：100g/m3

　　■陶瓷滤芯过滤精度： 2^ m （其它精度可选，1-10M m）

　　■滤芯尺寸：150*40/20mm

　　■反吹气接口： OD8/6卡套式接头。

　　■采样气出口： OD8/6卡套式接头

　　■含采样探杆：C25X 1200mm/长度可选

　　■安装附件:安装法兰盘对装法兰盘安装螺栓法兰盘密封平垫

　　6.2预处理及控制单元

　　

　　6.2.1 工作流程

　　如系统流程图所示， 样气经采样探头， 由采样伴热管输送至预处理单元， 预 处理单元包括常闭型高温阀 SV1， 精密过滤器、射流泵， 其中 SV1 阀用于在停止 采样时切断气路， 精密过滤器用于进一步净化样气， 去除样气中的粉尘等， 射流 泵则用于提供样气传输时的动力， 系统由 PLC 控制实际自动周期采样及吹扫。所 有样气流经元件及管路均置于恒温加热盒中， 防止管路被铵盐堵塞， 减少样气损 失。

　　6.2.2 技术参数

　　机柜： 1200H×850L×400Wmm，防护等级 IP65；

　　材质：采用 2mm 钢板静电喷涂；

　　控制系统：采用 PLC 控制，实现自动采样、吹扫、故障报警等；

　　射流泵：使用 0.2-0.6MPa 压缩气源经预加热后进入射流泵产生采样动 力， 采样流量最大8L/min，316L 材质， 防腐蚀， 无机械部件， 保障长时 间稳定运行，；

　　除尘：经过采样探头除尘的气体再经过一级 0.2um 级过滤器再到气体分 析仪，确保分析仪的长期稳定运行；

　　加热： 所有样气流经元件及管路均置于恒温加热盒中,加热控制温度 190℃;

　　系统供电:AC220V,3000W。

　　6.3 激光 NH3 分析单元

　　

　　6.3.1 测量原理

　　激光气体分析仪的测量原理是可调谐半导体激光光谱吸收技术 Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)，TDLAS 最早于 20 世纪 70 年代提出。 初期的 TDLAS 技术只是一种实验室研究用技术，随着半导体激光技术在 20 世纪 80 年代的迅速发展，特别是 20 世纪 90 年代以来，基于 TDLAS 技术的现场在线 分析仪表已逐渐发展成熟， 能够在各种高温、高粉尘、高腐蚀等恶劣的环境下进 行现场在线的气体浓度测量。

　　可调谐半导体激光光谱吸收技术 TDLAS 本质上是一种光谱吸收技术，通过 分析激光被气体分子的选择性吸收来获得气体的浓度。它与传统红外光谱吸收技 术的不同之处在于，半导体激光光谱宽度远小于气体吸收谱线的展宽，因此， 半导体激光吸收光谱技术是一种高分辨率的光谱吸收技术。系统采用特定 波长的激光束穿过被测气体， 激光强度的衰减与气体的浓度满足朗伯.比尔定理， 因此可以通过检测激光强度的衰减信息分析获得被测气体的浓度。采用半导体激 光吸收光谱技术的激光气体分析仪可从原理上抗背景气体的干扰， 测量结果可靠 性高。

　　6.3.2 产品优点

　　不受背景气体的影响

　　传统非色散红外光谱吸收技术采用的光源谱带很宽， 其谱宽范围内除了被测 气体的吸收谱线外， 还有很多基他背景气体的吸收谱线。因此， 光源发出的光除 了被待测气体的多条谱线吸收外还被一些背景气体的吸收， 从而导致测量的不准 确性。 而半导体激光吸收光谱技术中使用的半导体激光的谱宽小于 0.001nm， 远小于被测气体一条吸收谱线的谱宽。如图 2-1 所示的“单线吸收光谱”数据。 同时在选择该吸收谱线时，就保证在所选吸收谱线频率附近约 10 倍谱线宽度范 围内无测量环境中背景气体组分的吸收谱线， 从而避免这些背景气体组分对被测 气体的交叉吸收干扰，保证测量的准确性。

　　不受粉尘干扰

　　如图 2-1 激光气体分析仪通过调制激光器的频率使之周期性地扫描被测气 体的吸收谱线， 激光频率的扫描范围被设置为大于被测气体吸收谱线的宽度， 从 而在一次扫描中包含有不被气体吸收谱线衰减的图 2-1 中的黄绿区（ 1 区） 和被 气体吸收谱线衰减的红色区（2 区） 。从 1 区得到的测量信号包含粉尘和视窗污 染的透过率， 从 2 区得到的测量信号除包含粉尘和视窗污染的透过率还包含被气 体吸收的光强衰减。因此， 通过在一个激光频率扫描周期内对 1 区和 2 区的同时 测量可以准确获得被气体吸收衰减掉的透光率， 从而不受粉尘及视窗污染产生光 强衰减对气体测量浓度的影响。

　　6.3.3 技术指标

　　1 .测量参数

　　

　　第7章 氨逃逸系统安装

　　7.1 系统安装总图

　　

　　7.2 取样探头安装

　　焊接对装法兰

　　在工艺管道上开孔，开孔尺寸 60mm，将预装法兰套件焊接在工艺管道上，

　　安装方式如下图所示：

　　

　　固定采样探头

　　安装法兰的固定孔与对装法兰相对应。将采样器的安装法兰通过螺栓固 定在对装法兰上， 如下图。固定时须注意检查安装法兰与对装法兰密封面相 对应， 同时在安装法兰和对装法兰之间必须有密封垫圈， 防止采样器出现泄 漏影响烟气分析的真实值。

　　

　　7.3 机柜安装

　　7.4 气路连接

　　

　　7.5 电路连接

　　电路安装所需电缆信息见下表,具体接线请参照电气接线图纸。

　　

　　第8章 系统操作

　　8.1 系统上电

　　上电前应做好以下检查:

　　外观检查：确认分析柜内部件齐全，无损伤

　　电气连接检查：对照接线图检查接线是否正确可靠

　　电源检查：用万用表确认电源电压为 AC220V

　　管线连接检查： 确认所有管线均正确敷设， 并已与系统对应接口正确连 接，包括：采样管线、尾气排放管线、压缩气管线等。

　　

　　8.2 系统运行

　　确认所有阀门处于正确位置，确认压缩气源压力正常， 按下柜内启动按钮， 系统即可投入自动运行。系统包括三种工作状态:

　　采样状态： 在此状态下， 射流泵、采样截止阀开启， 样气由采样探头经 伴热管进入系统，仪表实时反映当前 NH3 浓度；

　　反吹状态: 系统每采样 2 小时执行一次探头吹扫操作，此时，射流泵、 采样截止阀关闭， 探头箱反吹阀开启， 压缩气进入探头对滤芯进行吹扫。 也可在停止状态时，按反吹按钮执行反吹操作；

　　报警状态:当系统有以下情况时， 将停止系统正常工作流程， 发出报警信 号， 报警信号灯亮， 包括伴热管温度低、加热箱温度低、压缩气源压力 低。

　　再次按下启动按钮时，启动按钮弹起，系统可停止。

　　8.3 仪表操作

　　8.3.1 测量界面

　　系统上电后仪表自动进行测量界面，如下所示:

　　

　　8.3.2 设置界面

　　

　　8.3.3 标定界面

　　

　　按下 CALI 键，仪表进入标定界面，此时系统应处于停止状态，将标定阀置 于开状态，通入相应标气，即可对仪表进行标定操作。标定量程点时，通过 方向键将游标移至上图所示 20.00 处， 按 ENT 键， 游标闪烁， 可输入标气的 实际浓度值， 然后再按 ENT 键确认。当测量值稳定后， 再将游标移至 SAVE SPAN 处， 按 ENT 键， 弹出确认框， 选择 YES 即可保存标定记录。零点标定 与量程标定方法相同。 标定时需注意:

　　系统应处于热稳定状态；

　　标定流量应稳定在 2L/min。

　　第9章 日常维护

　　9.1 系统维护

　　

　　9.2 仪表维护

　　仪表维护主要包括仪表标定和镜片清洗，由于本仪表采用稳定的激光光源， 仪表长期稳定性较好， 所以一般出厂标定后， 在现场可不需再次标定， 仅当对测 量有疑问时可执行此操。

　　镜片清洗工作是本仪器在现场使用过程中需要进行的主要维护工作， 当光强 降到 80%以下时， 即应进行此操作， 正常情况下， 操作周期在 3 个月左右。镜片 清洗时需停止仪表工作， 先拆下两端仪表端盖， 然后取下镜框进行清洗， 清洗时 用干净纸巾揩清水轻轻擦拭即可， 取下镜框时应戴手套， 以免高温烫伤。镜片装 配图如下:

　　

　　第10章 项目执行

　　10.1 工程计划表

　　下述工程计划表为一般情况下计划周期。具体计划周期， 根据实际商务合同 而定。

　　工作内容 甲方 乙方

　　时间节点

　　合同签订 √ √ 7 天

　　企业准备 √ 15 天

　　系统集成 √ 30 天

　　系统安装 √ 指导 1~2 天

　　系统调试 参与 √ 1 天

　　系统测试验收 √ √ 1 天

　　工程准备

　　工程前期准备分三部分进行： 明确双方权利和义务并签订合同； 现场勘察和 企业准备、系统设计、集成安装和调试，联网以及运行。

　　人员准备

　　在线监测工程的专业公司配有电子仪表、计算机软件、通讯网络专业技术人 员， 具有雄厚的技术实力。为了及时优质完成烟气在线监测项目， 公司将抽调由各专业技术骨干组成的强有力的工程项目部。

　　技术准备

　　工程项目部根据以往在线监测系统工程的经验， 专门对本次在线工程的技术 路线和规范要求， 仪器设备的防雷， 除水、以及现场情况、计算机软件功能和应 用、数据传输和通讯模式等关键技术都作了反复研究论证， 从技术上作了充分的 准备。

　　10.2 用户培训

　　我公司历来十分重视用户培训工作， 通过对用户技术人员的培训， 公司与用 户进一步了解和沟通， 同时， 公司通过培训用户技术人员， 听取用户意见， 了解 用户的需求，以便公司进一步提高产品质量，为用户提供更优质的服务。

　　为了使业主的工作人员能完全掌握烟气连续在线监测系统的工作程序、操作 规范、运行规范、常规维护等基本知识， 我公司将在充分征求用户意见后编制一 套完整的培训计划和培训课程大纲，提供培训所需的教材并指派工程师讲解说 明，并负责对业主操作及维护管理人员进行包括烟气连续在线监控系统的使用、 系统和设备的操作和维修的全面培训。通过讲授系统的性能、结构原理、维护管 理技术及上机实际操作等培训， 使甲方人员能独立进行管理、运行、故障处理及 日常测试维护，确保系统能正常安全运行。

　　我公司提供的培训指导人员污染源在线监控领域都具有丰富的应用和维护 经验。未经业主项目代表批准， 不得随意更换已确定的培训指导人员。如果业主 认为培训指导人员不合适可要求更换。

　　所有本项目有关的员工和将来的操作员都将根据项目的要求进行充分的培

　　训，满足系统的设计和维护的需要。

　　a.现场培训

　　培训目的：培养仪表间的日常操作人员，掌握设备的日常操作与维 护。

　　培训对象：业主单位现场操作人员，有一年以上相关仪器设备操作 维护经验。

　　培训地点：设备安装现场。

　　b.集中培训

　　时间安排 系统调试完成后培训：系统安装调试完成后由甲方参与进行。

　　培训教材

　　相关设备使用说明书。

　　培训方式

　　专业技术人员授课、现场实际操作演示与指导。

　　培训地点

　　设备安装现场。

　　c.培训内容

　　系统基本原理和操作规范；

　　系统的工作流程及注意事项；

　　常规维护的基本知识；

　　一般性故障处理；

　　软件操作培训；

　　d.培训讲师

　　现场培训由我公司现场工程师负责实施。

　　10.2.1 验收测试

　　系统安装调试完毕后 1 天内由甲方进行验收；验收方式为将标气通入仪器， 若仪器测量结果在仪器的测量误差内， 视为验收合格； 系统验收合格， 甲方在《现 场服务确认单》上签字生效； 如系统安装调试完毕后甲方未签字且一周内未提出 书面疑义的，视为系统验收合格。

　　10.3 质量保证

　　10.4 质量保证期

　　质保期为分析仪制造商发货之日起 13 个月或系统验收之日起 12 个月， 二者 以先到时间为准。

　　非因乙方产品自身存在的品质质量问题引起的问题均不在质保范围内， 超过 质保期或者在质保期内发生如下故障，均属于保外维修，不提供免费保修服务， 故障包括但不限于：

　　1）由于使用不当（进水、腐蚀、失火、强电串入等）； 2）不可抗力（地震、雷击、洪水等）造成的损坏； 3）未经允许，产品内部擅自改动； 4）现场不符合设备使用环境要求的； 5）未按照要求进行操作、维护、保养的； 6）其他未按用户手册及培训规定使用，引起产品损坏的。

　　10.5 性能保证

　　乙方提供的系统是先进、可靠、有效和完备的。在质保期内， 乙方负责更换 有故障的器件。

　　标气、滤芯等消耗品不在此质保范围之内。

　　10.6 质量保证

　　根据甲方技术要求，乙方做以下保证：

　　保证所供设备为全新的；

　　保证所供设备的设计、制造是无缺损的、完整的；

　　保证所供设备能够在本次招标文件指定环境现场正常运行，数据准确、 稳定、可靠；

　　保证所供设备在使用正常寿命期限内能够正常运行，令甲方满意；

　　保证提供现场指导安装、调试、直至设备投运的完整服务；

　　保证所供资料真实有效，设备的操作与维护可完全按乙方所供资料进行 操作维护；

　　10.7 其它

　　未经乙方允许， 甲方不得将乙方提供给甲方的任何资料、文件和技术内容透 露给第三方， 否则乙方保留追究甲方责任， 要求甲方赔偿由此给乙方造成的损失 的权利。

　　本技术方案签字、盖章生效,本协议与合同具有同等法律效力。如果本协议 条款与商务合同条款冲突，以商务合同条款为准。

　　本方案未尽事宜,双方友好协商解决。