大气中HF检测方案(空气检测仪)

北京大方科技有限责任公司BEIJING DEFINE TECHNOLOGY CO.， LTD. DLGA-8000-2-开放式光程遥测分析仪(一拖二)技术方案 2021年1月19日 目录 1概述 .3 2技术指标. .4 3技术方案.... .4 3.1测量原理.. 5 3.2产品组成.. 5 3.2.1发射单元 .6 .3.2.2反射单元1..m. .7 3.3现场安装.. .7 3.3.11安装. .7 3.3.2接线. .C 3.4技术特点及优势. .C 4供货清单1. 11 5售后服务. 11 1概述 铝电解的生产采用冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，氧化铝为熔质组成多相电解质体系。其中 Na2AIF6-AI203 二元系和 Na3AIF6-AIF3-AI203三元系是工业电解质的基础。电解铝生产中会排放以 HF 气体为主的气-固氟化物等。HF是一种剧毒气体，通过皮肤或呼吸道进入人体，仅需1.5g便可以致死。 北京大方科技有限责任公司研制生产的激光光线 HF气体分析仪具有原位安装和开放式光程两个系列产品，可监测电解铝过程 HF 排放，包括： 总排污口HF监测； 净化后烟气(HF吸附回收后) HF监测； 净化前原烟气(HF吸附回收前)HF监测； 电解车间的 HF 监测； 工 图1 本文为开放式光程分析仪(以下简称分析仪)系列中的 DLGA-8000-2!一拖二产品，即一个发射单元两个反射单元，两条光路同时实时测量的技术方案。 2技术指标 测量组分 HF 检测下限 0.5ppb (光程>500米) 示值误差 ±1%FS 有效光程 ≤500米 反射单元与反射器距离≤250米，无尘工况 响应时间(T90) ≤1秒 漂移 无漂移 出厂后无需标定 模拟量输出 两路 4~2mA输出 最大负载7500 模拟量输入 4~20mA、0~5V (温度、压力补偿) 开关量输出 24V 2A 3 通道 输出为： 超限报警 光强低报警 设备故障报警 数字输出 RS485 双端隔离， MODBUS 协议 以太网 电源 AC220V 50Hz 发射单元 100W， 反射单元1500W 三路，发射单元仪表 供电，两个反射单元 加热 环境适应性 -40~70℃ 防护等级 IP65 3技术方案 3.1测量原理 开放式光程遥测分析仪采用可调谐二极管激光吸收光谱技术 (TDLAS)进行气体的测量，以可调谐激光器作为光源，发射出特定波长激光束，穿过待测气体，通过探测器接收端将光信号转换成电信号，通过分析因被测气体中气体分子吸收导致的激光光强衰减，实现高灵敏快速精确监测气体浓度。可调二极管激光吸收光谱技术可以分为两类：直接吸收光谱技术和波长调制吸收光谱技术，开放式光程遥测分析仪采用波长调制吸收光谱技术，见图2，在激光器的锯齿波驱动电流上叠加高频调制正弦信号，探测到的信号经过锁相放大后解调出二次谐波信号，以计算气体的浓度信息，与直接吸收光谱技术相比，波长调制技术提高了检测精度及灵敏度，测量、计算在高频域，不受低频(例如：振动、低频电磁干扰)的噪声影响，仪表的稳定性更高。 图2波长调制吸收光谱技术基本原理及模型 3.2产品组成 开放式光程分析仪由一个发射单元、两个反射单元、接线盒组成。 图3DLGA-8000-2开放式光程分析仪 3.2.1发射单元 发射单元内部示意图见图4，内部包括基于先进的32 位 ARM 处理器的数据处理单元，精密的光机结构组成的激光发射、接收单元、标定气室，尺寸：306x306x700mm， 重量：≤3.5kg。 图4分析仪主机内部示意图 数据处理单元以基于 ARM Cortex 内核的 CPU 做为主要处理器，具有实时性强、数字信号处理能力强、低功耗、集成程度高的优点，同时数据处理单元具有锁相放大电路，该电路可以从干扰强度极大的环境中检测并提取信号，特别适合于具有大干扰源或微弱信号的提取。 精密光机结构主要包括发射光的准直，反射光的聚焦探测，安装在发射单元的两侧，激光器输出光束通过分光器分光，分光后分别连接到标定气室、左右两侧的准直器，测量光通过左右两侧的准直分别发射至远端的反射单元。 发射光的准直：将激光器发射的光转换成平行光，使得光束能够经过250米后打到反射器上。 反射光的聚焦探测：将反射回分析仪主机的光聚焦至探测器，探测器进行光电转换，转换成电信号，接入到数据处理单元进行解调，微弱信号提取，计算浓度信息，分析仪同时采集左右两侧的探测信号进行浓度分析。 标定气室：密封标准物质，用于分析仪的自动标定及激光器实时波长锁定。3.2.2反射单元 分析仪反射单元由多个高精度反射镜组成，具有加热器、防护罩，反射器内部示意图见图5. 图5反射单元外形尺寸 3.3现场安装 3.3.1安装 分析仪的发射单元安装在现场两个天窗的中间，见图6的红色位置，反射单元分别安装在左右两侧256米位置处。开放式光程分析仪支持立面安装、平台安装两种方式，立面安装示意图见图7，平台安装示意图见图8. 图6 立面安装 图7立面安装示意图 北京大方科技有限责任公司BEIJING DEFINE TECHNOLOGY CO.， LTD. 平台安装 图8平台安装示意图 3.3.2接线 一拖二分析仪使用 AC220V 电源供电共需三路，发射单元端提供一路电源，两个反射单元端各提供一路电源用于反射单元加热除湿等。 设备提供 RS485 (MODBUS)输出。 3.4技术特点及优势 (1)不受背景气体交叉干扰 开放式光程遥测分析仪采用可调谐半导体激光吸收光谱技术进行气体的测量，激光谱宽特别窄(小于0.0001nm)， 见图9，且只发射待测气体吸收的特定波长，使测量不受测量环境中其其成分的干扰。 Wavelengih [nm] 图9激光器线宽与吸收谱线线宽的对比 (2)测量精度高 开放式光程分析仪采用波长调制吸收光谱技术，提高了检测精度及灵敏度，测量、计算在高频域，不受低频(例如：振动、低频电磁干扰)的噪声影响。 (3)分析仪无漂移，避免了定期校正需要 分析仪内部设计有标定气室，用于设备自动标定及实时的气体吸收谱线锁定，设备通过该气室自动标定，无需人为定期标定。同时测量时进行实时动态补偿，使测量不受温度、压力以及环境变化的影响，不存在漂移现象。 (4)抗干扰能力强 开放式光程遥测分析仪主机壳体(屏蔽壳)采用双层屏蔽盖结构，该结构适用于强电磁场环境可以进一步提高屏蔽的效能，屏蔽盒的接缝缝隙处使用电磁密封衬垫保持缝隙处的导电的连续性，从而保证设备的抗干扰能力。 (5)低维护成本 分析仪发射单元及反射单元光学窗口、反射单元件均设计有保护装置，避免设备在运行时光学器件受到污染，且反射单元设计有除雾功能，极大的降低了运行维护的工作亮，降低了维护成本。 (6)分析仪自检及自恢复功能 分析仪带有智能自检及自恢复功能，软件可以自动探测分析仪的测量异常状态，可以通过自检及自恢复，使分析仪重新恢复最佳工作状态。 (7)远程专家技术支持系统(选配) 远程专家技术支持系统(分析仪集成4G 无线网络模块)通过中国移动、中国联通或中国电信网络实现即时技术支持和指导，包括远程调试，诊断，维护。 4供货清单 名称 型号 数量 生产厂商 备注 发射单元 DLGA8000-FAS-2 1 北京大方科 技有限责任 公司 反射单元 DLGA8000- FANS 2 北京大方科 技有限责任公司 接线盒 DLGA8000-JX 1 北京大方科 技有限责任 公司 安装辅料 DLGA8000-AZ 1 北京大方科 技有限责任 公司 5售后服务 北京大方科技有限责任公司具有专业的售后团队，售后服务达到GB/T27922-2011《商品售后服务评价体系》规定的五星级要求。 开放式光程分析仪整套设备都是大方科技自主研发生产，能够进行深度维修、维护。质保期内若仪器发生问题，大方科技4个工作小时内响应，及时对问题进行排查和远程解决。若确认仪器故障无法解决，乙方会委派工程师赶到现场进行维修。质保期后长期优惠提供备品备件和及时的售后服务。 电解铝车间激光氟化氢遥测分析仪一拖二方案1.项目概述      电解铝生产工艺中会排放以氟化氢（HF）气体为主的气-固氟化物。HF是一种剧毒气体，通过皮肤或呼吸道进入人体，仅需1.5g便可以致死。所以，电解铝工艺过程中产生的HF气体需要实时监测，以了解工艺进行的状况。本方案采取一拖二开放光程遥测分析的方式，实时监测电解铝车间环境空气中HF气体浓度，以保障环境安全。方案采用一体化设计，具有占用空间小，覆盖范围广，测量精度高，响应速度快等特点。本方案同时也适用于厂界环境空气中HF气体实时监测。2.测量原理      系统采用可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术进行HF的测量，以可调谐激光器作为光源，发射出特定波长激光束，穿过待测气体，通过分析被测气体中HF分子吸收导致的激光光强衰减，根据朗伯比尔定律，气体浓度与其吸收光强成比例关系，从而实现高灵敏快速精确监测待测气体中HF浓度。因为激光谱宽特别窄（小于0.0001nm），且只发出待测气体吸收的特定波长，使得测量不受测量环境中其它成分的干扰，相比其它复合光源而言，具有极高的测量精度。   3.测量方案      根据电解铝车间范围广、距离远、测量浓度低、测量精度要求高等特点，方案采用了国际上先进的开放光程遥测TDLAS技术，并结合一拖二技术，设备覆盖范围广，测量精度也得到了极大的提高。      系统由一个分析单元和两个反射单元组成，分析单元同时向两路反射单元发射激光，经反射后进入分析单元接收和解析测量。分析单元一体化设计，小巧轻便。反射单元采用自主开发的高反装置，可以覆盖车间要求的距离。 4.系统特点4.1 采用TDLAS技术，不受背景气体影响      系统系统采用可调谐二极管激光吸收光谱技术进行气体的测量，由于激光谱宽特别窄（小于0.0001nm），且只发射待测气体吸收的特定波长，使测量不受测量环境中其它成分的干扰。4.2 系统无漂移，避免了定期校正需要      系统内部设计有标定气室，用于设备自动标定及实时的气体吸收谱线锁定，设备通过该气室自动标定，无需人为定期标定。同时测量时进行实时动态补偿，使测量不受温度、压力以及环境变化的影响，不存在漂移现象。4.3 覆盖范围广      系统采用一拖二开放光程测量方式，覆盖范围更广。4.4 测量精度高      采用开放光程测量光程长，测量精度高。4.5 响应速度快      TDLAS技术实现毫秒级扫描，系统响应速度快。4.6 抗干扰能力强      开放光程遥测分析仪主机壳体（屏蔽壳）采用特殊屏蔽结构，该结构在强电磁场环境可以进一步提高屏蔽的效能，从而保证设备的抗干扰能力。4.7 可靠性高、运维成本低      分析仪一体化设计，无任何运动部件。系统光学部件均设计有保护装置，避免设备在运行时光学器件受到污染，极大的降低了运行维护的工作量和成本。4.8 仪表自检及自恢复功能      大方科技分析仪带有智能自检及自恢复功能，软件可以自动探测分析仪的测量异常状态，可以通过自检及自恢复，使分析仪重新恢复最佳测量工作状态。4.9 自主知识产权      大方科技深耕TDLAS技术领域20年，针对国内应用现场监测难点进行专业和定制化开发，拥有数十项发明专利和软件著作权，对产品拥有完全自主知识产权，产品具有高可靠性和适用性。5.系统技术指标项目指标检测下限 0.5ppb示值误差 ±1% F.S. 响应时间（T90）≤1秒漂移无报警输出（种类/点数）系统故障报警，浓度超限报警，运行状态异常报警模拟量输出4~20mA输出，隔离，最大负载750Ω继电器输出3路，触点负载24V,2A数字输出RS485双端隔离，MODBUS协议，以太网电源AC220V 50Hz 发射单元100W，反射单元1500W环境温度-40~70℃防护等级IP65附注：本公司也提供电解铝行业原位式HF分析仪监测方案