烟气中紫外吸收检测方案(光纤光谱仪)

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/相关产品/Add：Room 413，4F， No.l， Lane 111，Zhiye Road，PuDong District， Shanghai，P.R.C /导读/ 随着我国能源工业和经济的快速发展，能源与环境问题已经成为人们关注的热点，建设“美丽中国”提出京津冀和周边区域的城市，要实现空气质量的持续改善，到2025年，NOx、PM2.5、VOCs、SO，要比2016年减少排放35%、45%、35%、50%，到2035年要分别减排55%、65%、65%、75%。因此，对这些大气污染物的实时和在线监测就显得尤为关键。 烟气测量是指对发电厂的燃然烟囱，钢铁厂、水泥厂、硝酸厂、石油化工厂的工业烟囱等固定污染源排放的微量有害气体组分如SO，、NOX、HCL、H，S等进行的浓度和排放量测量。 总部地址：上海市浦东新区置业路111号1号楼413室 Shanghai Oceanhood opto-electronics tech Co.， LTD Tel：400-820-7939 /紫外差分吸收光谱法/ 目前常用的烟气测量方法是紫外差分吸收光谱法，简称 DOAS。该方法是紫外吸收法和差分算法的结合，利用烟气中 NOx、SO， 等气体在紫外波段存在窄带吸收特性，通过数学方法对紫外光谱进行差分处理后，再进一步通过最小二乘法或傅立叶转换等数学方法反演计算出待测气体浓度。差分算法是将吸收光谱分成快变化和慢变化两部分，利用快变化部分来反演气体浓度的同时排除了烟气中粉尘、水汽等慢变化的影响，提高测量的准确度。 图1DOAS差分算法原理 表1不同烟气组分的紫外吸收波段 标准如何要求/ 依据紫外差分吸收光谱法研制开发的烟气在线监测系统已经应运而生，国内多家厂商已推出成套系统用于在线检测烟气中 SO，、NO、NO，和 NH，等气体的浓度和排放量。该系统由样品采集和输送单元、样品预处理单元、烟气参数监测单元和分析检测单元组成。 生态环境部相继出台了多项标准，对烟气检测方法和烟气检测设备的技术指标做出了要求。 表2HJ 1045-2019，HJ1131-2020，HJ1132-2020 对烟气测量设备的部分性能指标要求 序号 项目 指标要求 1 最低检出限 SO2：2mg/m3，NO：1mg/m3，NO2：2mg/m3 2 重复性 相对标准偏差≤2% 3 示值误差 不超过±2%满量程 4 1h零点漂移和量程漂移 不超过±2%满量程 5 环境温度变化(0~40C)影响 不超过±5%满量程 6 平行性 三台仪器RSD≤5% /如海应对之道/ 如海作为光谱仪专业生产厂家，在光纤光谱仪和光源方面有着丰富齐全的产品线。如海针对烟气测量设备的核心-分析检测单元提供模块化解决方案，助力烟气检测行业厂商生产出符合标准要求的测量设备。 使用如海 XS11639-180-540-25搭建紫外吸收测量装置，如下图所示。对该装置的技术指标进行评价： 1.波长范围：180-540nm 测试条件：光谱仪积分时间100ms，氙灯闪烁次数5次，平均次数5次。 如下图，在200-220nm 波长段内，氙灯强度明显提高；在200-500nm 波长段内，能量相对均衡。 2.光谱分辨率：<0.7nm@25um 测试方法：将汞氩灯接入光纤光谱仪，选取3个光谱峰位，重复测量7次，计算每个峰位的分辨率，取平均值作为每个峰位的分辨率，取其最大值作为仪器的光谱分辨率。 波长/nm 分辨率均值/nm 253.6675 0.3964 404.6501 0.6864 435.8555 0.663 3.重复性 测试方法：待光源和光谱仪稳定后，采集氙灯光谱，重复采集6次；光谱仪积分时间100ms， 氙灯闪烁次数5次，平均次数1次，气体池光程80cm。如图所示，6次氙灯采集谱图一致性好。 4.信噪比：2700： 1 测试方法：关闭氙灯，采集光谱仪暗噪声，计算标准偏差((SD)；打开氙灯，相同测试条件下采集氙灯光谱，光谱强度为扣除暗背景的强度，按照信噪比(SN)=光普强度/暗噪声，计算光谱仪的 SN。光谱仪积分时间5ms，氙灯闪烁次数5次，平均次数5次。 测试了不同温度下(0-50℃)光谱仪暗噪声，如下图。结果表明不同温度下暗噪声的一致性好，均在±20counts 左右。 5.波长示值误差：<0.3nm 测试方法：将汞氩灯接入光纤光谱仪，分别测量不同波长段谱峰峰位，测量值与参考值的差值作为仪器在各波段的波长示值误差，取其最大值作为仪器的波长示值误差。 标准波长 实测波长 波长偏差 nm 253.652 253.8531 -0.201 296.728 296.8572 -0.129 302.15 302.249 -0.099 313.155 313.3377 -0.183 334.148 334.2512 -0.103 365.015 365.2834 -0.268 404.656 404.8199 -0.164 407.783 407.9144 -0.131 435.833 435.8484 -0.015 6.1h 漂移 测试条件：50℃条件下测试氙灯 1h 漂移，积分时间 100ms，氙灯闪烁次数5次，平均次数1次。 选择217.6nm、301.4nm 和424.2nm 三个波长检查氙灯的1h 强度变化，发现氙灯长期稳定性较好，变化均在400counts 以内。 50℃1h氙灯稳定性—217.656nm 9400 9200 14800 14600 14400 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 光谱仪采用三明治结构，隔离电路板和光路，热传导低，光谱仪温漂小； 光谱仪可直接控制氙灯，实现单帧多次闪烁和平均，提高光源稳定性； 光谱仪采用空间滤光，实现光谱均衡，保证各波段信噪比一致； 采用11639紫外增强检测器，提高信噪比； 软件提供卡尔曼滤波等多种平滑算法； 使用 USB 通信，保证信号传输的可靠性和稳定性； 软件支持Andorid、Windows、Linux等操作系统； 应用范围广，适用于工业废气、汽车尾气等大气污染物和有害气体的测量。 型号 XS11639-180-540-25 尺寸 76.5×63.5×35.5mm 重量 220g 探测器 Hamamatsu S11639 光谱范围 180~540nm 像素 2048pixels 狭缝宽度 25um(10um、25um、50um、100um、200um可选) 光谱分辨率 <0.7nm@25um 信噪比 2700：1 波长稳定性 <0.3nm 热稳定性 <0.04nm/℃ A/D分辨率 16-bit 暗噪声 40RMS@100ms 动态范围 3500：1 积分时间 lms~65s 输出接口 Micro USB/RS232 工作温度 0-50°℃ 工作湿度 0-80% 如海烟气测量方案，为蓝天保卫战护航~建设“美丽中国”提出京津冀和周边区域的城市，要实现空气质量的持续改善，到2025年，NOx，PM2.5，VOCs，SO2要比2016年减少排放35%、45%、35%、50%。因此，对这些大气污染物的实时和在线监测就显得尤为关键。烟气测量是指对发电厂的燃煤烟囱，钢铁厂的工业烟囱等固定污染源排放的微量有害气体组分如SO2、NOX、HCl、H2S 等进行的浓度和排放量测量。紫外差分吸收光谱法目前常用的烟气测量方法是紫外差分吸收光谱法，简称DOAS。该方法是紫外吸收法和差分算法的结合，利用烟气中NOx、SO2等气体在紫外波段存在窄带吸收特性，通过数学方法对紫外光谱进行差分处理后，再进一步通过最小二乘法或傅立叶转换等数学方法反演计算出待测气体浓度。 标准回顾依据紫外差分吸收光谱法研制开发的烟气在线监测系统已经应运而生，国内多家厂商已推出成套系统用于在线检测烟气中SO2、NO、NO2和NH3等气体的浓度和排放量。该系统由样品采集和输送单元、样品预处理单元、烟气参数监测单元和分析检测单元组成。生态环境部相继出台了多项标准，对烟气检测方法和烟气检测设备的技术指标做出了要求。对烟气测量设备的部分性能指标要求：序号项目指标要求1最低检出限SO2:2mg/m3, NO: 1mg/m3, NO2: 2mg/m32重复性相对标准偏差≤2%3示值误差不超过±2%满量程41h零点漂移和量程漂移不超过±2%满量程5环境温度变化（0~40℃）影响不超过±5%满量程6平行性三台仪器RSD≤5% 如海应对之道如海作为光谱仪专业生产厂家，在光纤光谱仪和光源方面有着丰富齐全的产品线。如海针对烟气测量设备的核心-分析检测单元提供模块化解决方案，助力烟气检测行业厂商生产出符合标准要求的测量设备。使用如海XS11639-180-540-25搭建紫外吸收测量装置，特点如下：l 波长范围：180-540nm在200-220nm波长段内，氙灯强度明显提高；在200-500nm波长段内，能量相对均衡。l 光谱分辨率：<0.7nm@25μm（取最大值）l 重复性：6次氙灯采集谱图一致性好。l 信噪比：2700：1按照信噪比=光谱强度/暗噪声计算。光谱仪积分时间5ms，氙灯闪烁次数5次，平均次数5次。不同温度下（0-50℃）光谱仪暗噪声一致性好，均在±20counts左右。l 波长示值误差：<0.3nm（取最大值）l 1h漂移氙灯长期稳定性较好，217.6nm、301.4nm和424.2nm波长下强度变化均在400counts以内。 结语如海XS11639-180-540光谱仪可以轻松应对烟气监测设备生产厂商对检测器的要求，信噪比高，稳定性好，分辨率高，轻松实现对SO2、NOx等烟气组分的测量。大气环境安全监管刻不容缓，如海烟气解决方案助您从容应对。光谱仪采用三明治结构，隔离电路板和光路，热传导低，光谱仪温漂小；光谱仪可直接控制氙灯，实现单帧多次闪烁和平均，提高光源稳定性；光谱仪采用空间滤光，实现光谱均衡，保证各波段信噪比一致；采用11639紫外增强检测器，提高信噪比；软件提供卡尔曼滤波等多种平滑算法；使用USB通信，保证信号传输的可靠性和稳定性；软件支持 Andorid、Windows、Linux 等操作系统；应用范围广，适用于工业废气、汽车尾气等大气污染物和有害气体的测量。