高溫多光譜耦合光機系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】高溫多光譜絹合光機系統(tǒng)
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于煙氣分析領(lǐng)域，涉及一種高溫多光譜耦合光機系統(tǒng)，在同一個測量池里實現(xiàn)了紫外光譜(200nm-400nm)、激光(lOOOnm-lOOOOnm)的同時測量。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS,Continuous Emiss1n Monitoring System)是指導(dǎo)電廠脫硫、脫硝系統(tǒng)閉環(huán)運行的重要監(jiān)控設(shè)備，同時又是煙氣排放的重要監(jiān)測設(shè)備。隨著我國節(jié)能減排工作的不斷推進(jìn)，氣態(tài)污染物中S02、NOx,冊13等的排放濃度越來越低，原來單一紅外吸收光譜技術(shù)與單一紫外差分吸收光譜技術(shù)既難以適應(yīng)目前的高溫高濕、低排放工況，又不能實現(xiàn)對多種組分的同時測量。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種高溫多光譜耦合光機系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、安裝調(diào)節(jié)操作方便，可實現(xiàn)了紫外光譜、激光同時工作。
[0007]—種高溫多光譜耦合光機系統(tǒng):包括氣池組件、紫外光發(fā)射與接收組件、激光發(fā)射與接收組件、及加熱組件，所述氣池組件包括測量池、調(diào)節(jié)組件、及左、右反射鏡，激光發(fā)射與接收組件均安裝于測量池同側(cè)，并分別設(shè)于氣池的上、下兩端；所述紫外光發(fā)射與接收組件分別安裝于測量池左、右兩側(cè)，且紫外光發(fā)射與接收組件對應(yīng)氣池的中間位置；左/右反射鏡上開有三個通孔，分別為中間的大孔和兩側(cè)的小孔，中間大孔對應(yīng)紫外光發(fā)射或接收組件，兩側(cè)小孔分別對應(yīng)激光發(fā)射與接收組件；右/左反射鏡中間也開有相應(yīng)大孔。
[0008]本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)計在于:
可調(diào)組件包括壓圈、和調(diào)準(zhǔn)座，反射鏡由壓圈壓緊在調(diào)準(zhǔn)座內(nèi)，調(diào)準(zhǔn)座通過調(diào)準(zhǔn)螺釘安裝在測量池端部，調(diào)準(zhǔn)座外表面設(shè)計成球面。
[0009]測量池腔體內(nèi)壁為鏡面加工內(nèi)壁。
[0010]所述測量池內(nèi)壁表面設(shè)有防腐涂層。
[0011]所述測量池采用耐高溫氟橡膠密封圈密封。
[0012]紫外發(fā)射組件包括光源與準(zhǔn)直組，光源包括氘燈、氘燈座；準(zhǔn)直組包括準(zhǔn)直透鏡、鏡管和可調(diào)光纖耦合座，用于將光纖傳輸?shù)淖贤獍l(fā)散光準(zhǔn)直成平行光；紫外接收組件包括聚光透鏡、鏡管和可調(diào)光纖親合座。
[0013]激光發(fā)射組件包括透鏡組、微調(diào)螺釘、固定架和微動架；激光接收組件包括聚光透鏡、鏡管及光電探測器。
[0014]所述加熱器包覆在氣池外圍，由內(nèi)向外依次包括加熱片、發(fā)泡保溫隔熱層和外皮。
[0015]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下效果:
本發(fā)明提供一種高溫多光譜耦合光機系統(tǒng)，該系統(tǒng)在同一個測量池里實現(xiàn)了紫外光譜(200nm-400nm)、激光(lOOOnm-lOOOOnm)的同時工作，一個系統(tǒng)能同時對多種組份進(jìn)行檢測，既適合目前的高溫高濕、低排放工況，又實現(xiàn)對多種組分的同時測量分析。
[0016]本發(fā)明解決了現(xiàn)有儀器測量準(zhǔn)確度差、測量組分簡單、靈敏度低、檢測下限高等突出問題；實現(xiàn)了不同光譜技術(shù)信息融合、多波長多組分同時探測、長光程高靈敏監(jiān)測等關(guān)鍵技術(shù)途徑。
[0017]本發(fā)明系統(tǒng)中將紫外光單元與激光單元設(shè)計在一個系統(tǒng)中，一個位于中間位置，一個位兩端，設(shè)計巧妙，既不影響紫外光譜的發(fā)射與接收，又可保證紅外激光在兩個反射鏡之間來回多次反射，互不影響。
[0018]兩種單元在一個系統(tǒng)中結(jié)合，整個系統(tǒng)工作在200° C高溫狀態(tài)，既要保證其熱穩(wěn)定性、又要整體密封，技術(shù)上的很多難點需要解決。如:測量池腔體內(nèi)壁鏡面加工與表面防腐涂覆處理工藝；耐高溫氟橡膠密封與隔熱處理技術(shù)。
【附圖說明】
[0019]圖1為發(fā)明本發(fā)明多光譜耦合光機系統(tǒng)實施的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明紫外光源組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明紅外激光發(fā)射組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明右反射鏡調(diào)準(zhǔn)組的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明加熱器組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:101-激光發(fā)射組件、102-激光接收組件、103-紫外光發(fā)射組件、104-測量池、105-反射鏡組、106-紫外光接收組件；
201-氘燈座、202-紫外光譜耦合光機、203-光纖耦合頭；
301-微調(diào)螺釘、302-固定架、303-微動架、304-透鏡組；
401-壓圈、402-右反射鏡、403-調(diào)準(zhǔn)座；
501-加熱片、502-發(fā)泡保溫隔熱層、503-外皮、504-喇叭口。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述:
實施例一:
本發(fā)明的煙氣分析多光譜耦合光機系統(tǒng)包括氣池組件、紫外光發(fā)射與接收組件、激光發(fā)射與接收組件、加熱組件。
[0022]如圖1所示，激光發(fā)射與接收組件包括激光發(fā)射組件101和激光接收組件102 ;紫外光發(fā)射與接收組件包括紫外光發(fā)射組件103、紫外光接收組件106 ;氣池組件包括測量池104、反射鏡組105 (包括反射鏡和可調(diào)組件)等。激光發(fā)射組件與接收組件均安裝于測量池左側(cè)，并分別設(shè)于氣池的上、下兩端；紫外光發(fā)射與接收組件分別安裝于測量池左、右兩側(cè)，且紫外光發(fā)射與接收組件對應(yīng)氣池的中間位置，即對應(yīng)氣池的中間通道；左反射鏡上開有三個通孔，分別為中間的大孔和兩側(cè)的小孔，中間大孔對應(yīng)紫外光發(fā)射或接收組件，兩側(cè)小孔分別對應(yīng)激光發(fā)射與接收組件；右反射鏡中間也開有大孔與左反射鏡中間大孔對應(yīng)，形成紫外光發(fā)射與接收通路。
[0023]如圖2所示，紫外光發(fā)射組件103包括光源與準(zhǔn)直組；光源包括氘燈座201、紫外光譜耦合光機202、光譜耦合頭203。氘燈發(fā)射錐形光柱，氘燈座的上有國定氘燈法蘭的螺釘孔，能實現(xiàn)對氘燈的精確實定位，同時通過熱平衡設(shè)計保證氘燈工作在最佳狀態(tài)。紫外光譜耦合光機由耦合透鏡組、鏡管、可調(diào)光纖座組成。透鏡組由JGSl和0六匕兩種材料優(yōu)化設(shè)計將紫外光最大化耦合進(jìn)入到入射光纖里。紫外光發(fā)射與接收組件采用對稱式設(shè)計，由透鏡、鏡管、可調(diào)光纖座組成。
[0024]如圖3所示，激光發(fā)射組件由微調(diào)螺釘301、固定架302、微動架303、透鏡組304組成，透鏡材料可根據(jù)激光器的波長不同選用不同的紅外玻璃。
[0025]氣池組件包括測量池、進(jìn)氣管/出氣管、左、右(球面)反射鏡、可調(diào)組件，進(jìn)氣管/出氣管設(shè)計為不銹鋼管通過螺紋固定測量池上。左、右球面反射鏡分別通過可調(diào)組件安裝在測量池內(nèi)，如圖4所示，可調(diào)組件包括壓圈401和調(diào)準(zhǔn)座403，如右反射鏡402安裝經(jīng)壓圈401壓緊在調(diào)準(zhǔn)座403內(nèi)，調(diào)準(zhǔn)座通過調(diào)準(zhǔn)螺釘安裝在測量池端部。調(diào)準(zhǔn)座一面設(shè)計成球面，通過調(diào)準(zhǔn)螺釘，能實現(xiàn)對反射鏡的三維調(diào)準(zhǔn)。
[0026]如圖5所示，加熱器由內(nèi)向外依次包括加熱片501、發(fā)泡保溫隔熱層502、外皮503組成，加熱器的底部還設(shè)有喇叭口 504用于引線。該加熱器包覆在測量池104的外圍，加熱片的厚度優(yōu)選1mm，發(fā)泡板厚度優(yōu)選10mm，外皮厚度優(yōu)選0.8mm。通過功率密度優(yōu)化設(shè)計與特種成型工藝保證加熱器既加熱均勻、外形小、安全可靠。
[0027]激光發(fā)射與接收組件，通過三維微調(diào)整實現(xiàn)激光在兩個反射鏡之間來回反射30多次以實現(xiàn)煙氣對激光的長光程吸收，并通過接收組的探測器對出射激光進(jìn)行分析。
[0028]實施例二:
本實例中，測量池材料選用有良好的成形加工性能、抗蝕性與焊接性優(yōu)良，中等強度鋁合金5052，內(nèi)壁表面精加工后通過研磨后光滑平整，同時內(nèi)壁表面作防腐處理，以利于測量氣體流動與減少表面吸附。為保證其熱穩(wěn)定性、又要整體密封，測量池采用耐高溫氟橡膠密封圈密封。本實例中，氣池組側(cè)還可以設(shè)置溫度傳感器，溫度傳感器緊貼在測量池外壁，用于測量氣池內(nèi)溫度，以便控制加熱溫度。
【主權(quán)項】
1.一種高溫多光譜耦合光機系統(tǒng):包括氣池組件、紫外光發(fā)射與接收組件、激光發(fā)射與接收組件、及加熱組件，所述氣池組件包括測量池、調(diào)節(jié)組件、及左、右反射鏡，其特征是:激光發(fā)射與接收組件均安裝于測量池同側(cè)，并分別設(shè)于氣池的上、下兩端；所述紫外光發(fā)射與接收組件分別安裝于測量池左、右兩側(cè)，且紫外光發(fā)射與接收組件對應(yīng)氣池的中間位置；左/右反射鏡上開有三個通孔，分別為中間的大孔和兩側(cè)的小孔，中間大孔對應(yīng)紫外光發(fā)射或接收組件，兩側(cè)小孔分別對應(yīng)激光發(fā)射與接收組件；右/左反射鏡中間也開有相應(yīng)大孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高溫多光譜耦合光機系統(tǒng)，其特征是:可調(diào)組件包括壓圈、和調(diào)準(zhǔn)座，反射鏡由壓圈壓緊在調(diào)準(zhǔn)座內(nèi)，調(diào)準(zhǔn)座通過調(diào)準(zhǔn)螺釘安裝在測量池端部，調(diào)準(zhǔn)座外表面設(shè)計成球面。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述高溫多光譜耦合光機系統(tǒng)，其特征是:測量池腔體內(nèi)壁為鏡面加工內(nèi)壁。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述高溫多光譜耦合光機系統(tǒng)，其特征是:所述測量池內(nèi)壁表面設(shè)有防腐涂層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述高溫多光譜耦合光機系統(tǒng)，其特征是:所述測量池采用耐高溫氟橡膠密封圈密封。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述高溫多光譜耦合光機系統(tǒng)，其特征是:紫外發(fā)射組件包括光源與準(zhǔn)直組，光源包括氘燈、氘燈座；準(zhǔn)直組包括準(zhǔn)直透鏡、鏡管和可調(diào)光纖耦合座，用于將光纖傳輸?shù)淖贤獍l(fā)散光準(zhǔn)直成平行光；紫外接收組件包括聚光透鏡、鏡管和可調(diào)光纖耦合座。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述高溫多光譜耦合光機系統(tǒng)，其特征是:激光發(fā)射組件包括透鏡組、微調(diào)螺釘、固定架和微動架；激光接收組件包括聚光透鏡、鏡管及光電探測器。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述高溫多光譜耦合光機系統(tǒng)，其特征是:所述加熱器包覆在氣池外圍，由內(nèi)向外依次包括加熱片、發(fā)泡保溫隔熱層和外皮。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高溫多光譜耦合光機系統(tǒng)，在同一個測量池里實現(xiàn)紫外光譜、激光的同時工作，解決了現(xiàn)有儀器測量準(zhǔn)確度差、測量組分簡單、靈敏度低、檢測下限高等突出問題；該系統(tǒng)包括氣池組件、紫外光發(fā)射與接收組件、激光發(fā)射與接收組件、及加熱組件，激光發(fā)射與接收組件均安裝于測量池同側(cè)，并分別設(shè)于氣池的上、下兩端；所述紫外光發(fā)射與接收組件分別安裝于測量池左、右兩側(cè)，且紫外光發(fā)射與接收組件對應(yīng)氣池的中間位置；左/右反射鏡上開有三個通孔，分別為中間的大孔和兩側(cè)的小孔，中間大孔對應(yīng)紫外光發(fā)射或接收組件，兩側(cè)小孔分別對應(yīng)激光發(fā)射與接收組件；右/左反射鏡中間也開有相應(yīng)大孔。
【IPC分類】G01N21/31
【公開號】CN105067546
【申請?zhí)枴緾N201510516720
【發(fā)明人】彭樟, 湯光華, 韓少鵬, 邱曙光, 孔紅兵, 苗豐, 黃鎮(zhèn), 洪道恒, 陶杰
【申請人】南京國電環(huán)?？萍加邢薰?br>【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月21日