O sistema de monitoramento contínuo de emissões de gás de fumaça (CEMS) é amplamente utilizado em várias caldeiras e fornos de geração de energia térmica, indústria química, petroquímica, aço, queima de resíduos, coxação e cimento, para monitorar on-line as emissões de gás de fumaça de fontes de poluição fixas durante o processo de produção industrial e orientar a operação e o controle do sistema de desenxofre e desnitrificação de gás de fumaça.

Nos últimos anos, novos sistemas CEMS baseados na tecnologia de espectroscopia de absorção diferencial (DOAS) se tornaram gradualmente a rota tecnológica principal. Espectrómetro de fibra óptica como componente central do sistema CEMS, seu papel principal é converter o sinal óptico no sistema em sinal elétrico, e depois do tratamento relacionado do sinal após a conversão fotoelétrica pode medir com precisão o conteúdo de SO2, NO, NO2 e outros gases antes e depois da desnitrificação e desenxofre.

Destacamos a estrutura típica do sistema de teste que usa espectrômetros de fibra óptica e DOAS para reverter a concentração de gás, a seleção dos parâmetros do espectrômetro e seu impacto no sistema de teste.

Sistema de teste DOAS típico

Um sistema típico de medição de concentração de gás DOAS consiste em uma fonte de luz contínua (lâmpada de xenon, lâmpada de deutério, etc.), uma câmara de gás (ou via aberta de luz), um detector. Figura 1 é o esquema do sistema:

DOASO dispositivo de ensaio para medição da concentração de gás de fumaça é mostrado na Figura 2. O dispositivo de ensaio é dividido em duas partes: via de ar e via de luz. A parte da via de gás consiste principalmente em quatro partes de fonte de gás, gabinete de distribuição de gás, piscina de medição e piscina de recuperação de gás de escape. A parte do caminho óptico é composta principalmente por uma fonte de luz, uma lente direta/focal, uma piscina de gás e um espectrómetro de fibra óptica. Nitrogeno puro e SO₂Não, não.₂O gás padrão é misturado através dos respectivos tubos através do controlador de fluxo de massa para entrar no tubo de mistura, que pode ser ajustado para controlar e exibir o fluxo através do monitor de fluxo. O gás misturado é acompanhado por um tubo de calor que entra na piscina de medição e as duas extremidades da piscina de medição são seladas com lentes de quartzo. Na saída da piscina de medição, uma resistência térmica é instalada para medir a temperatura do gás que passa pela piscina de medição, enquanto um pressômetro diferencial é instalado no centro da piscina de medição para medir a pressão do gás. Os gases que saem da piscina de medição são absorvidos pela piscina de recuperação de gases de escape.

Escolha do espectrômetro e seu impacto nos resultados do teste

Os principais parâmetros de desempenho do microespectrómetro de fibra óptica são a faixa espectral, a resolução espectral (FWHM), a luz dispersa, a estabilidade do caminho óptico, os efeitos não lineares e muito mais.

1.Gama espectral

Determinar a faixa de comprimento de onda do espectrômetro de acordo com a necessidade de analisar a gama de linhas espectrais de absorção das características do tipo de gás, ao mesmo tempo em que a resolução é equilibrada, quanto maior a faixa espectral, menor a resolução.

2.Resolução espectral

A resolução espectral também é conhecida como largura de banda espectral e é geralmente expressa em nm ou cm-1. Quanto maior a resolução, maior a capacidade de resolver detalhes espectrais, a imagem abaixo é o resultado do teste do espectrômetro em diferentes resoluções,

3.Luz dispersa

A luz difusa refere-se a toda a luz não-sinalizadora detectada no caminho da luz. A presença de luz difusa afeta o limite de detecção, a relação sinal-ruído e a precisão da medição da concentração do sistema CEMS, e quanto menor a luz difusa, menor o erro do sistema.

4.Estabilidade da via óptica

A estabilidade do caminho óptico refere-se principalmente ao desvio de comprimento de onda e amplitude devido à deformação da plataforma óptica devido à temperatura e à aceleração externa. A estabilidade do caminho óptico tem um grande impacto nos resultados da medição de concentração, e a série de espectrômetros AvaSpec-ULS reduz significativamente a dispersão da luz e melhora a estabilidade mecânica e térmica, com um eliminador de padrão duplo incorporado e uma máscara parabólica composta de múltiplos níveis com uma resistência mecânica 10 vezes maior.

5.Não linear

A definição não linear é a relação entre a amplitude real e a amplitude teórica medida pelo espectrómetro. Como um erro do sistema, os efeitos não lineares afetam a forma da curva, os valores numéricos e as proporções de cada intervalo ao medir a absorção.

IV. Conclusões

Espectrometria diferencial ultravioleta para o sistema de emissão contínua de gás de fumaça do processo de desenxofreamento e desnitrificação úmido tem vantagens innatas, o sistema comercial CEMS baseado em algoritmo DOAS doméstico está sendo melhorado e atualizado constantemente de acordo com diferentes necessidades e ambientes de aplicação. O espectrómetro de fibra óptica em miniatura tem as vantagens de pequeno volume, sem dispositivo de varredura, robustez e estabilidade, e é a escolha do detector espectral do sistema CEMS.