烟气中的氨气浓度检测装置和氨气浓度检测方法

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，具体地涉及一种烟气中的氨气浓度检测装置和氨气浓度检测方法。

背景技术

富煤、贫油、少气的能源结构决定了煤炭资源在我国能源结构中具有不可替代的地位。煤炭的燃烧却又伴随着含有二氧化硫、氮氧化物和粉尘的烟气的大量排放。为了减少大气污染，需要对排放的烟气进行脱硫脱硝。

工业氨是脱硫脱硝过程中的重要原料，但是最终反应不完全的氨气会随着烟气逃逸到大气中，造成环境的二次污染甚至加剧雾霾产生。由于氨气的逃逸的浓度一般在20ppm甚至1ppm以下，因此对测试设备的精度要求极高，现有的氨逃逸设备主要来自国外，价格昂贵且性能不稳定。

目前，主要采用激光测定法或是红外线测定法来测量氨气的浓度，但是由于激光法和红外线测定法都易于受到烟气中的粉尘的干扰，因此，测量结果并不准确。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的脱硫脱硝后的烟气中的氨气的浓度测量结果不准确的问题，提供一种烟气中的氨气浓度检测装置，该烟气中的氨气浓度检测装置能够准确测量烟气中的氨气的浓度。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种烟气中的氨气浓度检测装置，所述烟气中的氨气浓度检测装置用于检测所述待检测烟气中的氨气的浓度，所述烟气中的氨气浓度检测装置包括：

第一检测单元，所述第一检测单元包括第一检测装置，所述第一检测装置设置为能够接收所述待检测烟气中的部分烟气且能够检测该部分烟气中的氮氧化物的浓度；以及

第二检测单元，所述第二检测单元包括反应装置，所述反应装置设置为能够接收所述待检测烟气中的剩余烟气且使得所述剩余烟气中的氨气和氮氧化物反应得到含有反应物的烟气，所述第二检测单元还包括设置在所述反应装置的下游且与所述反应装置相连通的第二检测装置，所述第二检测装置设置为能够接收含有反应物的烟气并检测含有反应物的烟气中的氮氧化物的浓度。

在上述技术方案中，通过设置第一检测单元和第二检测单元，从而能够对通过所述第一检测单元和第二检测单元各自所检测出的氮氧化物的浓度求取差值得出所述待检测烟气中的氨气的浓度，不仅提高了检测结果的精确度，有效监控了所述待检测烟气中的氨气的浓度，而且便于操作，另外，无需选用昂贵的仪器，大大降低了成本。

优选地，所述第一检测单元包括供部分烟气通过的第一管线，所述第一检测装置设置在所述第一管线上。

优选地，所述第二检测单元包括供剩余烟气通过的第二管线，所述反应装置和所述第二检测装置均设置在所述第二管线上。

优选地，所述第二检测单元包括设置在所述反应装置上游的加热装置，所述加热装置设置在所述第二管线上，并且所述加热装置设置为能够将剩余烟气加热到预设温度。

优选地，所述烟气中的氨气浓度检测装置包括导入总管，所述导入总管分别与所述第一管线和所述第二管线相连通，所述导入总管能够将所述待检测烟气分别导入所述第一管线和所述第二管线。

优选地，所述烟气中的氨气浓度检测装置包括连接于所述导入总管且与所述导入总管相连通的采样件，所述采样件设置有能够采集所述待检测烟气的采样孔。

优选地，所述采样件为选自下述结构中的任意一种或多种：

所述采样件包括连接于所述导入总管且与所述导入总管相连通的第一采样管，所述第一采样管上开设有第一采样孔；

所述采样件呈网状，所述采样件包括横纵交叉的多个第二采样管，多个所述第二采样管的彼此相连处相互连通，所述第二采样管上开设有第二采样孔，其中：横向设置的所述第二采样管连接于所述导入总管且与所述导入总管相连通。

优选地，所述烟气中的氨气浓度检测装置包括设置在所述导入总管上的输送泵，所述输送泵能够将所述采样件中的所述待检测烟气泵入所述导入总管。

本发明第二方面提供一种氨气浓度检测方法，所述氨气浓度检测方法包括：

步骤S10、将待检测烟气分成两部分；

步骤S20、检测其中一部分烟气中的氮氧化物的浓度；

步骤S30、使得另一部分烟气中的氮氧化物和氨气反应生成含有反应物的烟气，并检测所述含有反应物的烟气中的氮氧化物的浓度，氨气的浓度为在所述步骤S20中检测得到的氮氧化物的浓度与在该步骤中所检测得到的氮氧化物的浓度的差值。

优选地，在所述步骤S30中，在使得另一部分烟气中的氮氧化物和氨气反应之前，先将另一部分烟气加热至预设温度。

附图说明

图1是本发明优选实施方式的烟气中的氨气浓度检测装置的结构示意图；

图2是本发明优选实施方式的烟气中的氨气浓度检测装置中的采样件的优选的剖面结构示意图；

图3是本发明优选实施方式的烟气中的氨气浓度检测装置中的采样件的另一优选的剖面结构示意图；

图4是本发明优选实施方式的烟气中的氨气浓度检测装置中的采样件的另一优选的剖面结构示意图。

附图标记说明

10-烟气中的氨气浓度检测装置；12-第一检测单元；120-第一检测装置；122-第一管线；14-第二检测单元；140-反应装置；142-第二检测装置；144-第二管线；146-加热装置；16-导入总管；18-输送泵；190-第一采样管；192-第一采样孔；194-第二采样管；196-第二采样孔。

具体实施方式

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指结合附图和实际应用中所示的方位理解，“内、外”是指部件的轮廓的内、外。

本发明提供了一种烟气中的氨气浓度检测装置，烟气中的氨气浓度检测装置10用于检测所述待检测烟气中的氨气的浓度，烟气中的氨气浓度检测装置10包括第一检测单元12，第一检测单元12包括第一检测装置120，第一检测装置120设置为能够接收所述待检测烟气中的部分烟气且能够检测该部分烟气中的氮氧化物的浓度，需要说明的是，此处待检测烟气为利用氨进行脱硫脱硝后的烟气，也就是说，待检测烟气中的硫含量和氮含量均较低，其中，可选用能够检测烟气中的氮氧化物的浓度的测试仪作为第一检测装置120；氨气浓度检测装置10还包括第二检测单元14，第二检测单元14包括反应装置140，反应装置140设置为能够接收所述待检测烟气中的剩余烟气且使得所述剩余烟气中的氨气和氮氧化物反应得到含有反应物的烟气，需要说明的是，反应装置140设置有可以促进氨气和氮氧化物反应的催化剂，其中，催化剂为金属复合氧化物，金属复合氧化物中的金属可选自Fe、Mn、Cu、V、Ce、Sb、Nb、Y、W、Mo中的一种或多种，催化剂可选自V

如图1中所示，第一检测单元12可包括供部分烟气通过的第一管线122，也就是说，第一管线122可供所述待检测烟气中的第一部分烟气通过，第一检测装置120设置在第一管线122上，这样，通过第一管线122的第一部分烟气可进入到第一检测装置120中。

另外，第二检测单元14可包括供剩余烟气即第二部分烟气通过的第二管线144，反应装置140和第二检测装置142均可设置在第二管线144上，可以理解的是，通过第二管线144的第二部分烟气可首先进入到反应装置140中进行氨气与氮氧化物的反应，反应后的烟气再进入到第二检测装置142中进行氮氧化物的浓度的检测。

为了使得氨气与氮氧化物进行更好的反应，可在反应装置140的上游设置加热装置146，加热装置146可设置在第二管线144上，并且加热装置146设置为能够将剩余烟气加热到预设温度例如可加热到180℃以上，其中，可选用加热器作为加热装置146。可以理解的是，通过第二管线144的剩余烟气在进入到反应装置140之前，可先进入到加热装置146中进行加热，以利于氨气与氮氧化物二者之间的反应。

另外，为了节约能源和提供检测效率，加热装置146可包括加热主体和设置在所述加热主体内的温度感应器，加热装置146还可包括分别与所述加热主体和所述温度感应器相连的控制单元，所述控制单元根据所述温度感应器检测到进入所述加热主体内的剩余烟气的温度控制所述加热主体的加热状态，当检测到进入所述加热主体内的剩余烟气的温度大于等于第一预设温度如大于等于180℃时，可无需启动所述加热主体，而当检测到进入所述加热主体内的剩余烟气的温度小于第一预设温度如180℃时，可启动所述加热主体以加热剩余烟气。

如图1中所示，烟气中的氨气浓度检测装置10可包括导入总管16，导入总管16可分别与第一管线122和第二管线144相连通，导入总管16能够将所述待检测烟气分别导入第一管线122和第二管线144。可以明白的是，所述待检测烟气首先进入导入总管16，之后分成两股，其中一股进入到第一管线122中，另一股进入到第二管线144中。

为了进一步提高检测结果的准确性，烟气中的氨气浓度检测装置10可包括连接于导入总管16且与导入总管16相连通的采样件，所述采样件设置有能够采集所述待检测烟气的采样孔，所述待检测烟气可首先通过采样孔进入到采样件，之后再进入到导入总管16中，这样，可提高检测结果的准确性。

所述采样件可优选为选自下述结构中的任意一种或多种：

结合图2和图3中所示，所述采样件可包括连接于导入总管16且与导入总管16相连通的第一采样管190，可在第一采样管190上开设第一采样孔192，这样，所述待检测烟气可首先进入到第一采样孔192中，之后通过第一采样管190进入到导入总管16中；优选地，可在第一采样管190上设置多个第一采样孔192，这样，多组待检测烟气可分别进入到相应的第一采样孔192中，之后通过第一采样管190进入到导入总管16中。

如图4中所示，所述采样件可呈网状，所述采样件可包括横纵交叉的多个第二采样管194，多个第二采样管194的彼此相连处相互连通，第二采样管194上可开设有第二采样孔196，优选地，可在第二采样管194上开设多个第二采样孔196，其中：横向设置的第二采样管194连接于导入总管16且与导入总管16相连通。由此，多组待检测烟气可分别进入到相应的第二采样孔196中，之后通过第二采样管194进入到导入总管16中。

可以理解的是，通过设置多个第二采样孔196，可采集多组待检测烟气，最终对得到的浓度差值取平均值便可得到每组待检测烟气中的氨气浓度，大大提高了检测准确度，并且提高了数据代表性。

如图1中所示，可在导入总管16上设置输送泵18，输送泵18能够将所述采样件中的待检测烟气泵入导入总管16，具体来讲，输送泵18能够将第一采样管190或是第二采样管194内的待检测烟气抽吸到导入总管16内，提高了检测效率。

本发明还提供了一种氨气浓度检测方法，优选地，可利用本发明所提供的烟气中的氨气浓度检测装置检测氨气浓度，其中，烟气中的氨气浓度检测装置在前述内容中已被详细描述，此处不再赘述；所述氨气浓度检测方法包括：步骤S10、将待检测烟气分成两部分；步骤S20、检测其中一部分烟气中的氮氧化物的浓度；步骤S30、使得另一部分烟气中的氮氧化物和氨气反应生成含有反应物的烟气，并检测所述含有反应物的烟气中的氮氧化物的浓度，氨气的浓度为在所述步骤S20中检测得到的氮氧化物的浓度与在该步骤中所检测得到的氮氧化物的浓度的差值。

需要说明的是，待检测烟气分为两部分，第一部分烟气进入到第一检测单元12中检测氮氧化物的浓度，第二部分烟气进入到第二检测单元14中首先使得氨气和氮氧化物二者之间进行反应，之后再检测反应后的烟气中所含有的氮氧化物的浓度，由此，烟气中的氨气的浓度便为第一检测装置120所检测出的氮氧化物的浓度与第二检测装置142所检测出的氮氧化物的浓度的差值。

另外，在步骤S30中，烟气中的氮氧化物和氨气优选在催化剂的作用下进行反应，其中，催化剂的种类、粒度等在前述内容中已被提及，此处不再赘述。

为了使得氨气和氮氧化物之间进行更好的反应，可使得所述第二部分烟气经过反应装置140的流速为4m/s-9m/s。

优选地，在所述步骤S30中，在使得另一部分烟气中的氮氧化物和氨气反应之前，先将另一部分烟气加热至预设温度，由此，可使得氮氧化物和氨气反应的更好。至于预设温度的设置已在前述内容中被提及，此处不再赘述。

另外，为了提高检测结果的准确度，在所述步骤S10之前，可将多组待检测烟气混合后，再将混合后的待检测烟气分成两部分并分别进行相应的检测，最终对得到的氨气浓度差值求取平均值便可得到每组待检测烟气中的氨气的浓度。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。