基于可调谐激光吸收光谱技术的气体在线检测及二维分布重建研究

发布时间：2021-01-03 19:06

　　近年来，随着国家对于环境保护的日趋重视，以及出于保证工业生产安全高效进行的需要，光学非接触式的气体检测技术发展十分迅速。基于可调谐激光吸收光谱的气体测量技术具有无需预处理，响应快速，数据准确，多参数同时检测等优势，成为了当前气体实时在线检测的代表性技术之一。本文研究的主要目的是利用可调谐激光吸收光谱技术，针对于燃烧领域中具有重要意义的气态物质进行在线检测，并同时对气体温度，以及气体分布的二维重建进行研究。本文首先利用工作波长位于1．53μm波段的可调谐激光二极管，针对于利用SCR技术脱除燃烧产生烟气中NOx的工作环境，对其中的NH₃浓度进行了在线测量。实验室内借助于波长位于1527nm的NH₃特征气体吸收谱线，在常温常压下利用直接吸收测量的方法达到10ppm-m的浓度测量下限。在小型燃烧试验台上，通过对燃烧产生的烟气中喷洒NH₃，以模拟现场测量工况，实现对烟气中NH₃的实时在线检测。其次，利用工作波长位于1．58μm处的可调谐激光二极管，针对于泛频区内的CO₂与CO气体吸收谱线... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：217 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

990年至2004年间我国火电厂建设情况与对应的大气污染物排放情况

卜卜1勺阳.目自自口‘飞O毛，图1一2目前在近红外波段范围内商业化的DFB激光器可以用于探测的气体成分图1一2给出了商业化的DFB激光器，在近红外光谱范围内可以进行TDLAS测量的气体成分126]。在近红外波段，部分气体的特征谱线强度较强，在10一21cm’’ /(moleeuleem‘2)的数量级，因此可以在现场在线测量中实现ppm量级甚至更低浓度的检测，如利用在1.53林m处的吸收谱线对于NH3的检测，在1.65卿处对于C场浓度的检测，在 2.3林m处对于CO以及在2脚处对于CO:的测量等等.但是对于另外一部分气体，由于其泛频区内的谱线强度较弱，因此在线测量的浓度下限受到很大限制。如利用0.76娜处的O:吸收谱线对其进行的测量

这样在单次测量中不但可以获取多种气体组分信息，还可以同时得到该光路中的温度值.采用光纤连接，简化了现场的安装布置，从而极大的体现出了TDLAs测量的优势，如图1一3所示。Furfong等[3’】针对于50Kw的焚烧炉燃烧中产生的气体浓度与温度，首次将波分复用的TDLAS测量技术与闭环控制相结合，用于减少co与未燃尽碳的含量。Ebert等132]也同样利用波分复用技术，采用2.3脚与0.76卿处的激光二极管对回转窑中燃烧产生co与。:浓度进行测量监控.Mul众modes﹄月誉习争.乙‘图1一3TDLAS波分复用测量原理示意图 1.5TDLAS技术应用于沮度及沮度分布方面的研究现状对于温度的测量，目前最为常见的是接触式的热电偶等测量设备，虽然其成本低廉，但是响应时间慢，只能针对于单点来进行，且会对被测温度场产生扰动而造成测量误差，易于受到高温或腐蚀性气体介质的影响而损坏或减少使用寿命。新一代的测量技术，通过利用光学、声学等信号对于温度的响应来?


本文编号：2955331