一种基于全反射棱镜的插入式氨逃逸检测装置的制作方法

本实用新型涉及脱硝工艺中对烟气进行检测分析的技术领域，尤其是一种基于全反射棱镜的插入式氨逃逸检测装置。

背景技术：

在脱硝系统运行时，准确测量反应后烟气中剩余氨气的含量（氨逃逸率），这对合理地控制喷氨量，防止因过量喷氨导致尾部烟道和空预器腐蚀、堵塞有重要的经济和安全价值。

当前，脱硝系统采用的氨逃逸测量装置为主流的光谱分析式。参见图1，在该测量装置中，设置了两个互为对射布置的激光发射机1和激光接收机2，其中激光发射机1和激光接收机2安装在烟道3相邻的两个炉墙上，激光接收机2连接激光光谱分析仪。激光发射机发出的激光束从烟道中穿过并被激光接收机接收，烟气中氨气含量的不同，将导致激光接收机接收到的光束光谱发生变化，在一定的光程下，可以根据光谱的变化测算出烟气中的氨气含量。

在实际进行检测作业时，为了实现准确测量氨气含量，就必须保证激光发射机和激光接收机布置在同一条中轴线上，否则将导致非常大的误差甚至完全测不准，因而，需要进行“对光”操作。然而，由于激光发射机和激光接收机分别安装在烟道的两个炉墙上，两者相隔的距离比较远，在脱硝系统运行时，由于振动、热膨胀等外界干扰因素的影响，经常会出现光束偏离中轴线的情况，导致氨逃逸率的测量值很不准确。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是要解决采用现有的光谱分析式检测装置在对烟气中的氨逃逸率进行检测时，采用互为对射的光传导方式容易受到脱硝系统运行时产生的振动、热膨胀等外界干扰因素的影响，导致光束偏离中轴线，进而影响到测量结果准确性的问题，为此提供一种基于全反射棱镜的插入式氨逃逸检测装置。

本实用新型的具体方案是：一种基于全反射棱镜的插入式氨逃逸检测装置，具有用于安装激光发射机和激光接收机的本体，其特征是：本体由对穿管和安装室组成；对穿管前侧的管壁上开设有对穿孔，后侧的管壁上配装有对接法兰；对穿管的前端封口，并在其前端的管体内装有全反射棱镜；全反射棱镜的端面呈等腰直角三角形，全反射棱镜的轴对称线与对穿管的中轴线重合；在对穿管后端的管体内装有端板；所述激光发射机和激光接收机置于安装室内，并沿着对穿管的中轴线左、右对称安装在端板上，激光发射机和激光接收机的发射头与接收头均垂直朝向全反射棱镜的底面；在对穿管内装有与其中轴线相垂直的平面透镜，平面透镜将对穿管上开设有对穿孔的一端与其另一端相隔离。

本实用新型中所述对穿管内装有沿其中轴线布置的喷吹管，喷吹管固定在端板上；喷吹管前端的喷吹口穿过平面透镜后与全反射棱镜的底面呈相对布置；喷吹管的后端通过对接的通气管路连接空压机，在通气管路上装有控制阀，控制阀采用手动调节阀或由控制器定时控制开关状态的电磁阀。

本实用新型中所述全反射棱镜和平面透镜均由耐高温玻璃制成。

本实用新型的工作原理如下：

在实际测量时，将本实用新型所述的对穿管插入至烟道内，并通过对接法兰与烟道上预设的法兰进行紧固。烟道中流经的烟气（含氨气）会通过对穿管上的对穿孔进入对穿管内。

根据全反射棱镜与激光发射机、激光接收机的位置布置关系，激光发射机发出的激光束垂直穿透平面透镜后，会垂直射向全反射棱镜的底面。由于全反射棱镜的端面呈等腰直角三角形，根据光学原理可知，从全反射棱镜的底面穿入的激光束会在其的两个侧面上依次发生全反射，并沿着与入射时相反的方向从其底面平行射出，在再次穿过平面透镜后被激光接收机。由于激光束在对穿管内传输时会受到烟气（含氨气）的影响，从而可由激光光谱分析仪对激光接收机接收到的光束的光谱进行分析，并根据光谱的变化测算出烟气中的氨气含量。

本实用新型具有的有益效果如下：

(1)本实用新型结构简单、设计巧妙，通过将激光发射机、激光接收机安装在同一个本体内，并由全反射棱镜对激光传导的光路进行优化，在测量时，脱硝系统工作所产生的振动、热膨胀等外接因素皆为同步效应，可以有效避免因外界干扰导致光程不在同一中轴线的问题，确保了氨逃逸率测量的稳定性和可靠性；

(2)本实用新型中通过具备抗高温和腐蚀功能的平面透镜将对穿管隔离分成两部分，在确保光路畅通的前提下，有效防止了烟气中所含的氨气对激光发射机、激光接收机可能造成的腐蚀，确保了其使用寿命；

(3)本实用新型通过喷吹管的定时喷吹作业，有效防止了烟气中的烟尘在全反射棱镜和平面透镜上的附着，确保了光路的畅通，进而确保了测量结果的准确性。

附图说明

图1是当前氨逃逸测量装置进行氨气检测的结构示意图；

图2是本实用新型的结构示意图。

图中：1—激光发射机，2—激光接收机，3—烟道，4—本体，4a—对穿管，4b—安装室，5—对穿孔，6—对接法兰，7—全反射棱镜，8—端板，9—平面透镜，10—喷吹管，11—通气管路，12—控制阀。

具体实施方式

参见图2，一种基于全反射棱镜的插入式氨逃逸检测装置，具有用于安装激光发射机1和激光接收机2的本体4，本体4由对穿管4a和安装室4b组成；对穿管4a前侧的管壁上开设有对穿孔5，后侧的管壁上配装有对接法兰6,对接法兰6用于与烟道3上预设的法兰相匹配，并实现对检测装置的紧固；对穿管4a的前端封口，并在其前端的管体内装有全反射棱镜7；全反射棱镜7的端面呈等腰直角三角形，全反射棱镜7的轴对称线与对穿管4a的中轴线重合；在对穿管4a后端的管体内装有端板8,端板8与对穿管4a的中轴线相垂直；所述激光发射机1和激光接收机2置于安装室4b内，并沿着对穿管4a的中轴线左、右对称安装在端板8上，激光发射机1和激光接收机2的发射头与接收头均垂直朝向全反射棱镜7的底面；在对穿管4a内装有与其中轴线相垂直的平面透镜9，平面透镜9将对穿管4a上开设有对穿孔5的一端与其另一端相隔离。

本实施例中所述对穿管4a内装有沿其中轴线布置的喷吹管10，喷吹管10固定在端板8上；喷吹管10前端的喷吹口穿过平面透镜9后与全反射棱镜7的底面呈相对布置；喷吹管10的后端通过对接的通气管路11连接空压机，在通气管路11上装有控制阀12，控制阀12采用手动调节阀或由控制器定时控制开关状态的电磁阀,所述控制器采用西门子S7-1500系列的PLC控制器，电磁阀选用上海台鸣电磁阀有限公司生产的高压电磁阀。在实际工作中，通过定时操控控制阀12的开关状态，定时对全反射棱镜和平面透镜上的附着灰尘进行吹扫，以确保光路的畅通，这有利于确保测量结果的准确性。

本实施例中所述全反射棱镜7和平面透镜9均由耐高温玻璃制成，其中全反射棱镜7和平面透镜9可选用由天津锦泰特种玻璃科技有限公司生产的产品，其参数指标为：抗弯强度200～210 MPa；热冲击温度：＞200℃；软化温度：＞900 ℃；膨胀系数：42～46×10-7/K；产品使用条件：≤500 ℃， ≤3Mpa；耐水性：﹤0.5mg/c㎡；耐酸性：﹤0.5mg/c㎡；耐碱性：﹤80mg/c㎡。