一种高炉烟气中微量硫化氢监测的紫外光谱检测方法及装置制造方法及图纸

一种高炉烟气中微量H

【技术实现步骤摘要】
一种高炉烟气中微量硫化氢监测的紫外光谱检测方法及装置
本专利技术涉及光谱检测领域，具体涉及痕量气体的紫外光谱检测技术。
技术介绍
紫外光谱在痕量气体检测中正发挥越来越重要的作用，该技术相比于化学检测方法，不需要对待测气体进行特殊处理即可完成检测，属于检测领域中的非接触检测技术，因此具有操作方便快捷的优点。另外，随着紫外光源的普及，可以产生所需的光强以及波长范围，因此对待测物种类的限制也越来越小，特别是结合了差分光谱技术，使检测的精度又有了新提高。但也发现针对特别环境，例如高炉烟气，其气体组分比较复杂，各组分的吸收波长相互交叠，另外吸收峰不明显，易受到环境噪声例如实时的温度、湿度、压强以及检测仪器本身的影响，从而对部分待测物的检测带来影响。针对上述紫外差分光谱检测出现的各类问题，本专利技术在紫外差分光谱的基础上提出全新的解决方案，实验表明，克服上检测中不同组分相互影响的问题，且环境噪声和仪器本身对该实验结果的影响也大大降低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术还提供一种高炉烟气中H2S气体浓度的检测方法，该检测方法包括根据式(1)计算H2S气体在高炉烟气中的浓度；其中式(1)为其中：式(1)中L为检测H2S气体用样品池的光程；σ′m(λ)是该待测物质的吸收系数的慢变部分；I(λ)是测量得到的采样光谱的光强值；而I′0(λ)是通过拟合I(λ)的慢变化得到的光强值；I″(λ)是将所述高炉烟气中H2S气体全部吸收后再次测量得到的采样光谱的光强值；而I″0(λ)则是可通过拟合I″(λ)的慢变化得到的光强值。本专利技术还提供一种混合组分中某一成分的检测方法，其中所述混合组分中的所述成分是一种可使光透过的物质；该检测方法包括如下步骤：步骤S1：一光源入射至一充满混合组分的样品池，一探测器探测该透射光；步骤S2：将该混合组分泵入一组分消除装置，该组分消除装置能够消除所述成分；步骤S3：待步骤S2中所述成份被所述组分消除装置消除尽后，再次通入所述样品池；重复所述步骤S1的过程；步骤S4：所述探测器对步骤S1和步骤S4中的检测结果进行处理，得到所述成分在混合组分中的浓度；其中所述处理包括差分处理。优选的，所述步骤S1还包括将光射到参比池检测透射光的步骤。本专利技术还提供了一种光谱测量装置，该装置包括有光源1、分光镜9、样品池2、参比池3、探测器4、运算单元5、反射镜10；所述光谱测量装置还包括有组分消除装置6、泵P1以及阀门V1-V4；所述光源1发出的入射光经分光镜9为了光强相同的透射光和反射光；其中透射光入射至样品池2中的所述混合组分；反射光入射至无所述混合组分的参比池3；所述探测器4探测所述透射光和所述反射光的透射光光强；所述运算单元5对探测器4得到的所述透射光光强进行差分处理以得到所述组分浓度；所述测量装置还包括一组分消除装置6，所述组分消除装置6用于检测时消除待测成分。本专利技术还提供一种根据上述的光谱测量装置检测高炉烟气中H2S的方法，所述方法包括步骤1：高炉7中高炉烟气含有H2S痕量气体；打开所述阀门V1，V3，同时关闭所述阀门V2和V4，使含有所述H2S痕量气体的所述高炉烟气充满样品池2中；步骤2：待样品池2中充满所述高炉烟气后，关闭所述阀门V1，V3；打开所述光源1，包括有紫外波段的光强相等的入射光分别入射到所述样品池2中以及所述参比池3后透射，所述探测器4分别对这两透射信号进行检测，该检测信号传输到所述运算单元5进行运算处理，得到OD′；步骤3：打开所述阀门V4，保持所述阀门V1，V2，V3关闭；将测量完的高炉烟气通过泵P1泵入气体消除装置6对待测物质进行消除。例如待测物质为高炉烟气中的H2S痕量气体，则可以采用化学方式，例如在气体消除装置6中加装有蒸馏水，常温下H2S溶解于水中，从而对H2S进行充分消除；步骤4：关闭阀门V4，V1，打开阀门V2，V3；使消除了待测H2S的高炉烟气再次通入样品池2中进行第二次的紫外分光光谱检测，得到OD″；其检测过程与步骤2相同；步骤5：将两次检测得到的OD′以及OD″和已知的L、进行运算，由得到H2S痕量气体在高炉烟气中的含量；其中：式(1)中L为检测H2S气体用样品池的光程；是该待测物质的吸收系数的慢变部分；I(λ)是测量得到的采样光谱的光强值；而I′0(λ)是通过拟合I(λ)的慢变化得到的光强值；I″(λ)是将所述高炉烟气中H2S气体全部吸收后再次测量得到的采样光谱的光强值；而I″0(λ)是通过拟合I″(λ)的慢变化得到的光强值。优选的，还包括检测高炉烟气中SO2含量的紫外差分光谱检测方法。优选的，检测所述SO2的检测方法中的实际使用的波长区间是比所述SO2气体吸收波段区间更短的波长区间。本专利技术还提供一种检测高炉烟气中至少两种气体A和B浓度的方法，该方法使用一紫外差分光谱测量装置，该测量装置包括有光源1、分光镜9、样品池2、参比池3、探测器4、运算单元5、反射镜10；所述光源1发出的入射光经分光镜9为了光强相同的透射光和反射光；其中透射光入射至样品池2中的所述混合组分；反射光入射至无所述混合组分的参比池3；所述探测器4探测所述透射光和所述反射光的透射光光强；所述运算单元5对探测器4得到的所述透射光光强进行差分处理以得到高炉烟气中所述气体成份；其特征在于所述运算单元5选择性地对不同的波段的差分光谱数据进行处理；所述运算单元5对数据的处理包括采用式(2)计算其中的A气体浓度:其中K和ODB均可通过差分光谱测量、拟合计算得到；另外，其中L为所样品池2的光程；Δλ是所述A气体检测用吸收波长区间；σ′A(Δλ)是所A气体在Δλ的快变吸收部分；I′(Δλ)是测量A气体得到的采样光谱光强值；I′0(Δλ)则是通过拟合I′(Δλ)的慢变化得到的光强值；I′(Δλ′)是测量B气体得到的采样光谱光强值；I″0(Δλ′)则是可通过拟合I′(Δλ′)的慢变化得到的光强值。Δλ′是B气体检测用吸收波长区间。优选的，所述光源发出的光包括紫外光波段。优选的，所述Δλ和/或Δλ′比所述气体吸收波段更短的波长区间；优选的，所述Δλ和Δλ′不存在波长交叠区间；本专利技术还包括实现上述方法的差分光谱装置。本专利技术还提供一种检测高炉烟气中至少三种气体浓度的方法，所述方法包括采用上述的的方法(权利要求9)检测吸收波长存在交叠的气体浓度；再采用上述的方法(权利要求1)测量剩下的未测量的另外一种气体浓度。本专利技术的专利技术点在于：(1)在光谱检测中多次使用差分光谱技术，利用参比池可以有效的消除测量实时温度、湿度以及压力等外界环境对测量准确性的影响。现有技术中也有使用参比池的，但用于差分光谱技术中的并未发现，主要原因在于对后期数据处理带来的压力，但该参比池的加入同时配合本专利技术的二次差分运算处理，综合上看，反而有效的降低了后期数据处理的压力。(2)高炉烟气中部分痕量气体直接采用差分检测，因使用了参比池，虽然部分消除了温度、湿度以及压力等外界环境，但因气体含量较少，检测限并不高；本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高炉烟气中微量H

【技术特征摘要】
1.一种高炉烟气中微量H2S监测的紫外光谱检测方法，其包括根据式(1)计算H2S气体在高炉烟气中的浓度cm；所述式(1)为:
其中：所述式(1)中L为检测H2S气体的样品池(2)光程；σ′m(λ)是该待测物质的吸收系数的慢变部分；I(λ)是测量得到的采样光谱的光强值；而I′0(λ)是通过拟合I(λ)的慢变化得到的光强值；I″(λ)是将所述高炉烟气中H2S气体全部吸收后再次得到的采样光谱的光强值；I″0(λ)是通过拟合I″(λ)的慢变化得到的光强值。


2.一种光谱测量装置，该装置包括有光源(1)、分光镜(9)、样品池(2)、参比池(3)、探测器(4)、运算单元(5)、反射镜(10)；所述光谱测量装置还包括有组分消除装置(6)、泵P1以及阀门V1-V4；所述光源(1)发出的入射光经分光镜(9)后成为光强相同的透射光和反射光；其中透射光入射至样品池(2)中的所述混合组分；反射光入射至所述混合组分的参比池(3)；所述探测器(4)探测所述透射光和所述反射光的透射光光强；所述运算单元(5)对探测器(4)得到的所述透射光光强进行差分处理以得到所述组分浓度；所述测量装置还包括一组分消除装置(6)，所述组分消除装置(6)用于检测时消除待测成分。


3.一种根据权利要求2所述的光谱测量装置测量混合组分中至少一成分的检测方法，其中所述混合组分中的所述成分是能光透过的物质；该检测方法包括如下步骤：
步骤S1：所述光源入射至一充满混合组分的所述样品池，所述探测器探测该透射光；
步骤S2：将该混合组分泵入所述组分消除装置，所述组分消除装置能够消除所述成分；
步骤S3：待所述步骤S2中所述成份被所述组分消除装置消除尽后，再次通入所述样品池；重复所述步骤S1的检测过程；
步骤S4：所述探测器对步骤S1和步骤S4中的检测结果由所述运算单元进行处理，得到所述成分在混合组分中的浓度；其中所述处理包括差分处理。


4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓轩，王斌，文虹镜，车颖，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12