CN218974167U - 一种电厂锅炉烟气监测*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电厂锅炉烟气监测***，所述***包括：红外激光发射装置；红外激光接收装置；光转换模块；信号处理模块；所述红外激光发射装置和红外激光接收装置分别设于烟道的两侧，所述光转换模块连接所述红外接收装置，所述信号处理模块连接所述光转换模块，用于分析处理采集的数据。所述***采用TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)技术在电厂锅炉的烟气通道设置硬件设备，通过软硬件结合的方式实现对烟气的检测，可精准获取烟气成分以及含量，可用于燃烧物质的判断，用于调整分煤配比以及烟气泄露检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及烟气监测领域，特别涉及一种烟气监测***
背景技术
在电厂锅炉的运行过程中会排放出大量的烟气，而在烟气的再利用和净化的过程中烟气中又会混杂各种其他的气体组分，这就使得烟气的成分更加复杂。如果能对烟气成分中的某一气体的浓度值进行监测的话可以了解锅炉燃烧时的风煤配比是否合适并加以调整，也可以通过监测判断烟气换热器等设备是否发生泄漏并及时更换模块减少损失。
目前的监测手段无法满足监测的实时性，快速性，无法满足烟气成分快速变化下的监测需求，此外锅炉中的某些设备如果发生泄漏的话初期的泄漏量非常小，传统监测手段无法监测到，这就需要一种灵敏度高，准确度高的方法来进行监测。
实用新型内容
本实用新型其中一个实用新型目的在于提供一种电厂锅炉烟气监测***，所述***采用TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)技术在电厂锅炉的烟气通道设置硬件设备，通过软硬件结合的方式实现对烟气的检测，可精准获取烟气成分以及含量，可用于燃烧物质的判断，用于调整分煤配比以及烟气泄露检测。
本实用新型其中一个实用新型目的在于提供一种电厂锅炉烟气监测***，所述***在红外激光发射装置和接收装置设有保护装置，可有效地避免烟气的灰尘等杂质的粘覆影响检测效果。
本实用新型其中一个实用新型目的在于提供一种电厂锅炉烟气监测***，所述***在红外激光发射装置和接收装置上设有抗干扰装置，通过抗干扰装置可以增强***的鲁棒性。
本实用新型其中一个实用新型目的在于提供一种电厂锅炉烟气监测***，所述***具有自校准模块，在经过光电转换后进行增益调节，从而在获取到烟气的浓度数据时更准确。
本实用新型其中一个实用新型目的在于提供一种电厂锅炉烟气监测***，所述***采用现有的不同成分的红外激光吸收图谱进行标定，从而可以实现烟气成分的快速的精准识别。
为了实现至少一个上述实用新型目的，本实用新型进一步提供一种电厂锅炉烟气监测***，包括：
红外激光发射装置；
红外激光接收装置；
光转换模块；
信号处理模块；
所述红外激光发射装置和红外激光接收装置分别设于烟道的两侧，所述光转换模块连接所述红外接收装置，所述信号处理模块连接所述光转换模块，用于分析处理采集的数据。
根据本实用新型其中一个较佳实施例，所述红外激光发射装置和红外激光接收装置分别相对设置，所述红外激光发射装置的发射口正对所述红外激光装置的接收口。
根据本实用新型另一个较佳实施例，所述红外激光发射装置连接光纤，所述光纤用于向所述红外发射激光发射装置传输预设波长的红外激光。
根据本实用新型另一个较佳实施例，所述红外激光发射装置包括激光准直器，所述激光准直器设置在红外激光发射装置的发射通道。
根据本实用新型另一个较佳实施例，所述红外激光发射装置和红外激光接收装置分别具有除灰气道，所述除灰气道分别设置于红外激光发射装置和红外激光接收装置开口，且所述除灰气道横向设置，所述除灰气道连接气泵，用于在所述红外激光发射装置和红外激光接收装置分别形成活动气流。
根据本实用新型另一个较佳实施例，所述红外激光发射装置和红外激光接收装置的发射口分别设有石英窗层。
根据本实用新型另一个较佳实施例，所述光转换模块包括光电探测器，所述红外激光接收装置底部设有所述光电探测器，用于将接收到的红外激光转换为电信号。
根据本实用新型另一个较佳实施例，其中光电探测器的输入端连接接收通道，所述光电探测器的输出端连接信号处理模块，所述信号处理模块用于解析烟气成分和浓度。
根据本实用新型另一个较佳实施例，所述红外激光接收装置的接收通道内设有滤波片和聚焦透镜，其中所述滤波片设置在所述石英窗层和聚焦透镜之间，所述聚焦透镜用于聚焦入射的红外激光。
根据本实用新型另一个较佳实施例，所述激光发射装置包括激光自校准传感器，用于发射激光的自校准。
根据本实用新型其中一个较佳实施例，述红外激光接收装置的接收通道内设有聚焦透镜，所述聚焦透镜设置于靠近所述光电探测器端。
根据本实用新型其中一个较佳实施例，所述***包括波长标定模块，用于标定红外激光发射波长。
为了实现至少一个上述实用新型目的，本实用新型进一步提供一种电厂锅炉烟气监测方法，所述方法包括如下步骤：
设置目标探测气体，根据TDLAS技术获取目标探测气体的Voigt线型；
根据设置的目标探测气体设置红外激光发射波长；
将选定发射波长的红外激光向烟道内发射；
获取烟道内的红外激光的衰减程度，建立探测气体的Voigt线型；
和目标探测气体的Voigt线型对比，若相同则计算目标气体的浓度。
根据本实用新型其中一个较佳实施例，对发射的红外激光进行准直，并补偿和修正激光漂移。
根据本实用新型另一个较佳实施例，设置目标探测气体的浓度阈值，若目标探测气体的探测浓度大于所述浓度阈值，则生成警报信息，用于对外发出警报。
附图说明
图1显示的是本实用新型一种电厂锅炉烟气监测***结构示意图；
图2显示的是本实用新型一种电厂锅炉烟气监测***中红外激光发射装置连接结构示意图；
图3显示的是本实用新型一种电厂锅炉烟气监测***中红外激光接收装置连接结构示意图；
图4显示是本实用新型一种电厂锅炉烟气监测方法流程意图。
其中，烟道-10，红外激光发射模块-20，光纤-21，激光准直器-22，红外激光接收模块-30，滤波片-31，聚焦透镜-32，除灰气道-40，石英窗层-50，光转换模块-40，光电探测器-41，同轴电缆-42，信号处理模块-50，标定模块-60。
具体实施方式
以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
请结合图1-4，本实用新型公开了一种电厂锅炉烟气监测***和方法，所述***将TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)技术应用于电厂锅炉，实现电厂锅炉燃烧的成分检测以及气体泄漏检测等目的。
需要说明的是，TDLAS技术的原理是不同气体存在独特的不被其他气体干扰的吸收图谱。因此采用特定波长的红外激光照射对应的气体可以判断是否存在该气体。在本实用新型其中一个较佳实施例中，由于混合气体的的不同成分的吸收图谱对应的波长不同，因此通过计算需要探测气体对应的波长范围，通过发射需要的波长范围内的红外激光可以分别探测对应气体是否存在以及对应气体的浓度。
由于不同气体吸收光谱线的频率宽度受到多种展宽条件的限制，本实用新型采用两种标准线型：Lorentz线型和Gauss线型，进一步将上述两种线型进行组合卷积后得到可以诠释气体吸收图谱的佛克脱(Voigt)线型。需要说明的是上述线型的选择和组合是基于TDLAS技术的现有技术，本实用新型对此不再详述。
本实用新型还可以基于TDLAS技术从国内外的已经经过测定的数据库中直接获取目标气体的图谱佛克脱(Voigt)线型，所述目标气体线型包括但不仅限于SO2、NO2等气体的线型。
具体的，所述***包括红外激光发射装置、红外激光接收装置、光转换模块和信号处理模块，其中所述红外激光发射装置和红外激光接收装置分别设置于烟道的两侧，其中所述红外激光发射装置和红外激光接收装置相对设置，使得所述红外激光接收装置可接收来自所述红外激光发射装置发射的红外激光。
所述红外激光发射装置包括发射口，所述发射口下方具有发射通道，对应的发射通道内设有石英窗层，所述红外激光发射装置的发射通道内设有激光准直器，用于调整发射的红外激光角度，所述红外激光发射装置底部还连通光纤，所述光纤用于传输选定波长的红外激光，并通过所述红外激光发射装置对外发射。
值得一提的是所述红外激光发射装置的发射口边缘设有横向排列的除灰气道，所述除灰气道连接气泵，所述除灰气道在所述发射口的两端分别具有一开口，当气泵工作时，所述除灰气道内的气流从一个开口喷出，所述除灰气道的另一个开口可以吸取所述发射口上的气流，从而使得所述发射口上保持一定的气流流动，可以有效地避免灰尘等杂质在所述发射口上聚集，同理，在所述红外激光接收口上设有和所述发射口相同结构的除灰气道。从而使得灰尘等杂质避免在所述接收口上聚集。
所述红外激光接收装置的接收口内具有接收通道，所述接收通道内设有石英窗层，具体的，为了使得采集的激光信号更加清楚，本实用新型在所述接收通道内设置滤波片和聚焦透镜，所述滤波片可以有效地过滤环境内的杂质波长的光。
所述聚焦透镜可以将分散的红外激光聚集，可有效地提高光探测的效果。
所述***包括光转换模块，所述光转换模块包括但不仅限于光电探测器，在本实用新型其中一个较佳实施例中，所述光电探测器设置于所述接收通道的底部，所述光电探测器用于将接收到的光信转化为电信号，所述光转换模块还包括同轴线缆，用于将转换的电信号上传。
所述***还包括红外激光补偿模块，所述红外激光补偿模块连接所述光转换模块，用于补偿接收通道内的红外激光的波长漂移进行修正，所述红外激光补偿模块包括但不仅限于温度调节装置，通过提高或降低接收红外激光的温度来修正激光波长漂移。
所述***还包括信号处理模块，所述信号处理模块可由包括但不仅限于具有数据处理功能的CPU组成，所述信号处理模块连接光转换模块，并将光转换模块转换的电信号进行数据处理，数据处理的方法采用上述TDLAS技术，计算特定波长吸收图谱线型，并根据吸收图谱线型判断是否存在对应的气体，并根据吸收率计算对应气体的浓度。
所述光电探测器还用于对接收的红外激光进行增益处理，提高接收红外激光的光强，从而可以更好地光转换效果。
进一步的，所述光电探测器还包括波长标定模块，所述波长标定模块获取目标检测气体对应吸收图谱的标准波长，调整激光发射发射装置发射的红外激光，使得发射的红外激光满足目标检测气体需要的波长。
附图中的流程图和框图，图示了按照本实用新型各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型，本实用新型的目的已经完整并有效地实现，本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (9)
1.一种电厂锅炉烟气监测***，其特征在于，包括：
红外激光发射装置；
红外激光接收装置；
光转换模块；
信号处理模块；
所述红外激光发射装置和红外激光接收装置分别设于烟道的两侧，所述光转换模块连接所述红外激光接收装置，所述信号处理模块连接所述光转换模块，用于分析处理采集的数据；
所述红外激光发射装置和红外激光接收装置分别具有除灰气道，所述除灰气道分别设置于红外激光发射装置和红外激光接收装置开口，且所述除灰气道横向设置，所述除灰气道连接气泵，用于在所述红外激光发射装置和红外激光接收装置分别形成活动气流。
2.根据权利要求1所述的一种电厂锅炉烟气监测***，其特征在于，所述红外激光发射装置和红外激光接收装置分别相对设置，所述红外激光发射装置的发射口正对所述红外激光接收装置的接收口，所述红外激光发射装置连接光纤，所述光纤用于向所述红外激光发射装置传输预设波长的红外激光。
3.根据权利要求1所述的一种电厂锅炉烟气监测***，其特征在于，所述红外激光发射装置包括激光准直器，所述激光准直器设置在红外激光发射装置的发射通道。
4.根据权利要求1所述的一种电厂锅炉烟气监测***，其特征在于，所述红外激光发射装置和红外激光接收装置的发射口内分别设有石英窗层。
5.根据权利要求4所述的一种电厂锅炉烟气监测***，其特征在于，所述光转换模块包括光电探测器，所述红外激光接收装置底部设有所述光电探测器，用于将接收到的红外激光转换为电信号。
6.根据权利要求5所述的一种电厂锅炉烟气监测***，其特征在于，其中光电探测器的输入端连接接收通道，所述光电探测器的输出端连接信号处理模块，所述信号处理模块用于解析烟气成分和浓度。
7.根据权利要求6所述的一种电厂锅炉烟气监测***，其特征在于，所述红外激光接收装置的接收通道内设有聚焦透镜，所述聚焦透镜设置于靠近所述光电探测器端。
8.根据权利要求7所述的一种电厂锅炉烟气监测***，其特征在于，红外激光接收装置的接收通道内设有滤波片，其中所述滤波片设置在所述石英窗层和聚焦透镜之间，所述聚焦透镜用于聚焦入射的红外激光，所述激光发射装置包括激光自校准传感器，用于红外激光发射的自校准。
9.根据权利要求1所述的一种电厂锅炉烟气监测***，其特征在于，所述***包括波长标定模块，用于标定红外激光发射波长。
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| CN202120630775.2U CN218974167U (zh) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | 一种电厂锅炉烟气监测*** |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112858207A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-05-28 | 浙江浙能嘉华发电有限公司 | 一种电厂锅炉烟气监测***和方法 |
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- 2021-03-29 CN CN202120630775.2U patent/CN218974167U/zh active Active
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