TDLAS可调谐半导体激光吸收光谱技术氨逃逸在线监测

可调谐半导体激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy）技术主要是利用可调谐半导体激光器的窄线宽和波长随注入电流改变的特性实现对分子的单个或几个距离很近很难分辨的吸收线进行测量。TDLAS通常是用单一窄带的激光频率扫描一条独立的气体吸收线。为了实现的选择性，分析一般在低压下进行，这时吸收线不会因为压力而加宽。这种测量方法是Hinkley和Reid提出的，现在已经发展成为了非常灵敏和常用的大气中痕量气体的监测技术。具有高灵敏度、实时、动态、多组分同时测量的优点。由于半导体激光器的高单色性，可以利用待测气体分子的一条孤立的吸收谱线进行测量，避免了不同分子光谱的交叉干扰，从而准确的鉴别出待测气体。可调谐红外激光光谱技术独特的优势以及在许多领域有着潜在的重要应用价值，是近年来非常热门的研究领域之一。

可调谐半导体激光器，目前常用于TDLAS技术的可调谐半导体激光器包括：法珀（Fabry-Perot）激光器、分布反馈式(Distributed Feedback)半导体激光器、分布布喇格反射（Distributed Bragg reflector）激光器、垂直腔表面发射（Vertical-cavity surface-emitting）激光器和外腔调谐半导体激光器。

红外激光光谱学独特的优势以及在许多领域有着潜在的重要应用价值，是近年来非常热门的研究领域之一。主要的应用有：

(1) 高选择性，高分辨率的光谱技术，由于分子光谱的“指纹”特征，它不受其它气体的干扰。这一特性与其它方法相比有明显的优势。

(2) 它是一种对所有在红外有吸收的活跃分子都***通用技术，同样的仪器可以方便的改成测量其它组分的仪器，只需要改变激光器和标准气。由于这个特点，很容易就能将其改成同时测量多组分的仪器。

(3) 它具有速度快，灵敏度高的优点。在不失灵敏度的情况下，其时间分辨率可以在ms量级。应用该技术的主要领域有：分子光谱研究、工业过程监测控制、燃烧过程诊断分析、发动机效率和机动车尾气测量、爆炸检测、大气中痕量污染气体监测等。

因此，可调谐红外激光光谱新方法及其环境污染时空分布监测研究对国家可持续发展和解决环境领域中***的监测分析新方法与新技术有重要的科学意义和实用价值。

产品特点

可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）

该技术主要是利用可调谐半导体激光器的窄线宽和波长随注入电流改变的特性实现对分子    的单个或几个距离很近很难分辨的吸收线进行测量。

PUE-9000 型脱硝氨逃逸在线监测系统主要部件：可调谐半导体激光器，目前常用于 TDLAS 技术的可调谐半导体激光器包括：法珀（Fabry-Perot）激光器、分布反馈式(Distributed Feedback)半导体激光器、分布布喇格反射（Distributed Bragg reflector）激光器、垂直腔表面发射（Vertical-cavity surface-emitting）激光器和外腔调谐半导体激光器。

可调谐半导体激光吸收光谱原理

TDLAS 通常是用单一窄带的激光频率扫描一条独立的气体吸收线。为了实现的选择性， 分析一般在低压下进行，这时吸收线不会因为压力而加宽。这种测量方法是 Hinkley 和 Reid 提出的，现在已经发展成为了非常灵敏和常用的大气中痕量气体的监测技术。

可调谐半导体激光吸收光谱的主要特点包括

高选择性，高分辨率的光谱技术，由于分子光谱的“指纹”特征，它不受其它气体的干    扰。这一特性与其它方法相比有明显的优势。

它是一种对所有在红外有吸收的活跃分子都***通用技术，同样的仪器可以方便的改成测量其它组分的仪器，只需要改变激光器和标准气。由于这个特点，很容易就能将其改成    同时测量多组分的仪器。

它具有速度快，灵敏度高的优点。在不失灵敏度的情况下，其时间分辨率可以在 ms 量级。应用该技术的主要领域有：分子光谱研究、工业过程监测控制、燃烧过程诊断分析、发    动机效率和机动车尾气测量、爆炸检测、大气中痕量污染气体监测等。

研发背景

在大规模燃烧矿物燃料的领域，例如燃煤技电力、钢铁、水泥、建材、食品等，都安装了前燃(pre—combustion)或后燃(post combustion)NOx 控制技术的脱硝装置，后燃 NOx 控制技术可以是选择性催化还原法(SCR)也可以是选择性非催化还原法(SNCR)，但是无论应用哪种方法，基本原理都是一样的，即都是通过往反应器内注入氢与氮氧化物技生反应，产生水和 N2。注入的氨可以直接以 NH 的形式，也可以先通过尿素分解释放得到 NH3，再注入的形式。无论何种形式，控制好氨的注入量和氨在反应区的空间分布便可以尽可能的降低NOx 排放。氨注入的过少，就会降低还原转化效率，氨注入的过量，不但不能减少 N0x 排放，反而因为过量的氨导致 NH3 逃逸出反应区，逃逸的 NH3，会与工艺流程中产生的硫酸盐发生反应生成硫酸铵盐，且主要都是重硫酸铵盐。铵盐会在锅炉尾部烟道下游固体部件表面上沉淀，例如沉淀在空气预热器扇面上，会造成严重的设备腐蚀，并因此带来额外的维护费用。在反应区注入的氨分布情况与 NO 和 N02 的分布不匹配时也会出现氨逃逸现象， 高氨量逃逸的情况伴随着 N0，转化效率降低是一种非常糟糕的现象和很严重的问题。

氨逃逸的危害

逃逸掉的氨造成资金的浪费，环境污染；

氨逃逸将腐蚀催化剂模块，造成催化剂失活（失效）和堵塞，缩短催化剂寿命；

逃逸的氨，会与烟气中的 SO3 生成硫酸氨（具有腐蚀性和粘结性）使位于脱硝下游的空气预热器蓄热原件堵塞与腐蚀；

过量的脱硝氨会被飞灰吸收，导致细灰（灰砖）无法销售；

传统方法技术难点

传统方法包括：传统抽取法，激光原位测量，半原位半抽取等；

由于 NH3 是一种很活跃的气体，在采样过程中会发生化学反应，而且绝大多数注氨脱硝法都是高温高尘布置，传统的测量方法烟道直接安装测量法（光路贯穿管道）存在光学仪器发    射与接受探头易被腐蚀、烟气烟尘影响光强造成测量精度不足、机械振动引起部件松动、测    量受温度和压力等过程参数影响、运行维护不便等问题；同时抽取式方法由于伴热管线较长    会在抽取过程中 NH3 发生化学反应，测量也会造成偏差。