基于TDLAS的工业过程燃烧效率及碳排放检测技术

成果编号：15753

价格：面议

完成单位：江苏师范大学

单位类别：其他高校

完成时间：2016年

成熟程度：研制阶段

服务产业领域：能源环保

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发布人：高光珍离线

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本项目将使用室温延长波段DFB型可调谐半导体激光器，结合准固定波长的调制光谱（WMS）技术、长程吸收技术及频分复用技术，在分析极端条件下背景信号对2-6次谐波信号影响的基础上，利用高次谐波探测代替传统的二次谐波探测方式，实现对化石燃料燃烧过程中温度及CO2和CO浓度的同时空测量（相同路径、相同时间），进而分析不同氧化条件下化石燃料的燃烧充分程度及规律，为高效燃烧机理及概念模型的建立提供数据支持及为燃烧机理研究提供研究手段，进而促进先进燃烧基础科学研究的发展。

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成果介绍

科技计划：

成果形式：新技术

合作方式：技术咨询、技术服务、其他

参与活动：

专利情况：未申请专利

成果简介

综合介绍

创新要点

1．多参数的同时空测量利用频分复用技术把两台激光器的输出光束进行耦合，再入射到长程吸收池中，同时利用相同频率的正弦波代替三角波对激光器波长进行扫描，在有助于高速扫描频率时的信号解调的前提下，实现对燃烧气体中温度及碳氧化合物浓度在相同路径上的同时测量。另外长程吸收技术的使用使得CO2位于2.0 μm处的一些较弱谱线能被用到温度测量中，从而在单台DFB型半导体激光器的一次扫描内即可完成对可测温谱线对的同时探测，有助于简化系统结构。 2．测量的高准确度和高灵敏度以准固定波长的WMS技术代替传统固定波长方法，可在高扫描速率下得到谱线峰值附近的波形，消除了高压环境下压力位移的影响，提高了测量的准确度；以高次谐波代替二次谐波的探测方式，可消除极端条件下背景信号的影响；激光器波长高速扫描及及限制通光孔径等方法可充分消除背景热辐射及其他吸收、散射系列的干扰等因素对测量的影响，提高测量灵敏度。

技术指标

根据所选谱线线强大小及吸收程长，结合本项目中将采取的准固定波长WMS技术和高次谐波探测方法，同时考虑到高速扫描下的探测器噪声带宽等问题，预计利用该方法在温度200-1300 °C及压力1-20 atm范围内对CO2及CO的探测灵敏度可到ppb水平，对于温度的测量准确度优于±0.5%。

其他说明

目前我国能源消耗高、环境污染严重等问题十分突出，，特别是近期各地雾霾天气频发，虽然产生的原因目前各界结论不一，但可以肯定的是化石燃料的燃烧对此具有重要影响，另外也使人们认识到环境污染的治理任重而道远；同时2014年北京APEC蓝的出现，也更加坚定了人们对环境治理的信心。化石燃料的燃烧作为目前能量的最主要来源，被广泛应用于生产生活的各个方面，如燃煤电厂生产、发动机工作过程及工业锅炉的运转等；但化石燃料燃烧过程中产生的灰粒、硫氧化物、烟尘、氮氧化物、碳黑粒子、二氧化碳等多种有害物质，会造成环境恶化。因此对燃烧诊断中的高温过程参数测量、有害气体排放检测等相关支撑技术的研究，对发现燃烧新现象、提出燃烧新概念，进而提高燃烧效率、实现节能减排及减轻环境污染等均具有重要意义。

完成人信息

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