在线式傅立叶变换红外分析(Fourier Transform Infrared,简称FT-IR)是基于红外吸收原理的广谱分析技术,在一般的应用中,其光谱波数范围为900~4200cm-1。光源发射的红外光线经过振动镜面的迈克尔逊干涉仪被调制形成干涉红外光线,进入样品池后被烟气中的化学组分吸收,最终达到对红外光敏感的检测器。收集到的讯号是振幅和时间的函数,经过傅立叶变换处理改变为振幅和频率的函数,即样气红外吸收光谱。在国内,傅立叶变换红外分析应用于烟气排放连续监测已经有十几年的历史,这种方法将取样预处理技术、光学分析技术和计算机技术完美结合在一起,使FT-IR技术从实验室走向工业应用。由于它具有许多优点,如湿法分析、多组分监测、低检测限和极高的仪表稳定性,是一般红外分析技术望尘莫及的,特别适合垃圾焚烧发电厂的烟气监测。
FT-IR分析系统由三部分组成:气体取样预处理、傅立叶变换红外分析仪和中央处理单元。取样预处理与常规方法不同之处在于它所有的部件均处于高温180℃状态下工作,并不除去水分。傅立叶变换红外分析仪分析部分也恒温在180℃,主要部件是光源、样品池、干涉仪和检测器组成。干涉仪将红外光进行调制后对被分析仪气体进行扫描,由于样品池的光学通道长达5米(最大可以10米),故能得到极佳的讯号,被吸收后的光讯号用MCT红外检测器进行检测。检测到的红外光谱讯号经过计算机进行傅立叶变换数据模型处理过后与计算机数据库中的标准谱图进行比较,对样气中的成分进行定性和定量分析。
其分析流程如图所示
FT-IR分析系统分析流程图
FT-IR系统优点
● 快速定性、定量分析
● 分析组分多,最多可测量525种气体,同时分析最多50种气体
● 灵活的量程设置
● 分析系统全部处于180℃高温下运行,不会造成微量组分溶解于水而造成分析失效,不会造成分析系统的腐蚀和堵塞
● 自动干扰校正
● 自动零点校准,不需要满度校准
● 稳定性好,维护量小,使用寿命长
● 响应迅速,50个组分的全分析小于120秒
● 增加测量组分无需更改任何的机械部件的增加,只需要增加相应的谱图即可。
● 检测限低,适合微量气体的分析。
系统技术指标
(1)测量原理:傅立叶变换红外吸收
(2)零点漂移:≤2%F.S.(24h)
(3)量程漂移:≤2%F.S.(24h)
(4)线性偏差:≤2%F.S.(24h)
(5)响应时间:≤120s
(6)防护等级:IP65
(7)迈克尔逊干涉仪
分辨率:4 cm-1 / 8 cm-1
扫描速度:10次/秒
检测器:MCT(帕尔制冷)
红外光源:碳化硅,1550K
分光器材质:BaF2
镜面窗口材质:BaF2
波长范围:900~4200cm-1
(8)数据接口:RS-232 D型9孔
(9)电源:220VAC,50Hz
(10)样气室
工作温度:180℃
光程:2.5米 / 5米 / 10米
材质:100%黄金镀层
气室反射镜面:固定曲率,黄金镀层
容积:0.4L
接口:Swagelok 6mm
密封:Viton. O-rings
(11)采样
采样泵:180℃恒温膜式泵
采样流量:2~6L/min
尘过滤要求:0.5μm
(12)内置数据处理
A/D转换器:动态范围95Db
信号处理器:32bit 浮点DSP
运算速度:120 MFLOPS
典型测量成分表
序号 | 成分 | 单位 | 小量程 | 典型量程 | 序号 | 成分 | 单位 | 小量程 | 典型量程 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | H2O | Vol% | 10 | 40 | 7 | SO2 | mg/m3 | 50 | 200 |
2 | CO | mg/m3 | 100 | 300 | 8 | NH3 | mg/m3 | 10 | 50 |
3 | CO2 | Vol% | 10 | 20 | 9 | HCL | mg/m3 | 10 | 100 |
4 | N2O | mg/m3 | 50 | 200 | 10 | HF | mg/m3 | 10 | 20 |
5 | NO | mg/m3 | 50 | 200 | 11 | CH4 | mg/m3 | 200 | 300 |
6 | NO2 | mg/m3 | 50 | 200 | 12 | TOC | mg/m3 | 可选 | 可选 |
( 注:可根据实际需要,进行修改。)
典型应用
● 脱硝氨逃逸监测
● 化工厂TOC监测
● 火灾气体成分分析
● 海事船舶烟气排放监测
● 铝工厂
● 肥料和硝酸厂
● 实验工厂和其他研究与发展活动
● 温室气体排放监控