第35卷，第6期 2015年6月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
基于可调谐激光吸收光谱技术的脱硝过程中
微量逃逸氨气检测实验研究
张立芳，王飞*，俞李斌，严建华，岑可法浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，浙江杭州310027
Vol.35,No. 6 -pp1639-1642
June,2015
摘要为了对电厂脱硝过程中逃逸的微量氨气进行在线检测，实验室采用可调谐激光吸收光谱技术对常温常压下以及不同温度下的低浓度氨气进行了测量试验，其中电厂逃逸安气检测处温度约为650K。通过分
选取2.25um附近的十达谱线作为浓度检测谱线。为了验证所选谱线对低浓度NHs的测量能力，实验对 H:O，CO.和NH：的吸收谱线进行模拟，发现低浓度NH：受较大浓度的H2O和CO：谱线的干扰较小，尤其是CO2谱线的干扰可以忽略不计，且2.25m处谱线强度远远大于通讯波段1.53um处的谱线。基于新型Herriott池以及高温管式炉，结合可调谐激光吸收光谱中的直接吸收技术和波长调制技术，实现了对不司温度下超低浓度NH：的高分辨率快速检测。常温常压下其线型函数可以利用落伦慈线型来近似描述，直接吸收测量技术可以使探测极限降低到0.225×10-。通过采用简单降噪处理技术如多次平均、简单小波分析等，得到不同温度下的谐波信号与浓度具有良好的线性关系，为采用可调谐激光吸收光谱技术进行现场低浓度逃逸氨气检测提供了很好的依据。
关键词可调谐激光吸收光谱；近红外；NH：浓度测量；探测极限
中图分类号：0657.31
文献标识码：A
引言
DOI : 10, 3964 /j. issn. 1000-0593(2015 )06-1639-04
作以TDLAS为基础，采用2.25um处的可调谐激光，利用长光程Herriot池以及高温管式炉，分别搭建广常温条件下和不同温度下的低浓度NH：测量系统，通过静态实验探究
在燃烧领域，NH：一般作为还原剂，应用于电厂脱硝过程中，通过利用选择性催化还原（SCR)技术以及选择性非催化还原(SNCR)技术，脱除尾部烟气中的NO，，从而满足严格的烟气排放要求。对燃烧后烟气中的NO.进行脱除时，确定最优的喷氨量以及尽可能减少NH：的逃逸是非常重要的。电厂脱销过程中逃逸的NH：量一般非常小，传统的 NH：检测方法如气相色谱法或者纳氏剂比色法等，存在延时和二次反应等间题且很难实现被测气体在线低浓度检测可调谐吸收光谱（TDLAS)技术是一种气体浓度检测方法，具有非接触、高灵敏度、高选择性和高分辨率以及实时监测等优点，是当前重要污染指标和污染源在线监测技术的发展方向和技术主流3]。目前，对于NH:浓度的测量主要采用 1.5m附近的吸收谱线，设备的价格相对较低，但探测极限较低，满足不了当前低浓度逃逸NH:的探测要求3.4]。本工
收稿日期：2014-04-14，修订日期：2014-07-10
不同检测方法所能达到的NH3的最低探测极限。
测量基本原理
可调谐激光吸收光谱技术的基本原理是气体的受激吸收。一束单色激光通过被测气体后，激光强度的衰减遵循 Beer-Lambert定律
()
,=exp(SPXL)
(1)
其中，1和I分别为激光入射光强和透射光强，S(cm-2， atm-1)为气体特征谱线的线强，P(atm)为气体介质的总压， X：为气体的体积浓度，g（cm)为线型函数，L(cm)为光程长度。直接吸收技术通过衰减后的激光强度可以直接反算出气体的体积浓度
对于较低浓度的检测，一般采用波长调制技术（WMS），
基金项目：国家自然科学基金项目(51276165)和高等学校博士学科点专项科研基金项目(20110101110019)资助
作者简介：张立芳，1988年生，浙江大学能源清洁利用国家重点实验室博士研究生e-mail：21227023@zju.edu.en
*通讯联系人e-mail：wangfei@zju.edu.cn