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北京航天易联 魏占峰:面向复杂工况的激光高温湿度仪在环保监测领域的应用

时间:2018-05-19  来源:北极星节能环保网  浏览次数:1346

  各位专家,各位用户,各位同行大家上午好。一天多的会议受益匪浅也学习了很多新政策,新知识,也被像苍教授这样的老专家学识深深的折服,很荣幸有机会在这里向各位环保同行、钢铁焦化的企业的领导介绍一下我们中国航天在烟气治理行业的一点新成果。

  北京航天易联科技发展有限公司 营销总监 魏占峰

  我今天交流的题目是激光烟气湿度分析仪在环保检测方面的应用。我们提出这个题目的背景是这样的,去年新修订的气雾标准对烟气湿度测量提出更高要求,这是以往制度中标准中从来没有涉及的很多地方标准中也明确提出有色烟羽治理、消白的要求,所有政策的变化都对以前我们所不重视的烟气湿度的测量提出了一个新的要求。

  我们烟气不单单是湿度,所有烟气里面气体浓度测量常常面临这样很复杂的工矿条件,高温高湿烟尘很大,气溶胶、经典、液滴复式、气体流速,大动态范围的要求,耐高温、耐腐蚀抗干扰。

  纵观国内外目前的湿度测量方法,像常见的干湿球法,冷凝法,重量法,以及我们工厂最常用的在线的湿敏电容法,无论在准确性,可靠性,寿命方面都不能适应我们新政策的变化。我们提出了基于TDLAS,激光技术的激光湿度分析仪,这是我今天所交流的题目的背景所在。

  下面简单介绍一下我们这个单位,我们单位叫中国航天空气动力技术研究院,我们成立于1956年,中国航天起步的第一年,我们以前是701所,当时是第一个所,701所,当时也是钱学森回国之后主导成立的.

  在我们航空航天有一句话叫做气动先行,我们要先保证我们飞行器它的外形在空气中能飞起来的,我们是中国第一架中国空气动力学的研究机构,是中国科技集团的八个院之一,中国载人航天的单位,我们院四千多人,很多听众觉得为什么你们一个研究院会来到这个会议上。

  我们院有四大业务板块,前两个是我们两个军用业务板块,后面是民用业务板块,第一个空气动力学,第二个是做无人机,无人机是中国谱系最全的无人机,也是中国出口量最大的军用无人机,占到一个是80%左右,关系比较好的一些第三世界国家巴基斯坦,还有西亚国家。

  我们还有两大民用业务板块,我们有一个公司航天环境公司,这个很多朋友听说过,他也是做一些烟气的治理,水处理、固废,我们还有一个业务板块是做传感器、侧重系统,我今天讲的是这个业务板块下的专业公司,航天易联公司的业务。

  航天易联公司前身是航天事业院下属事业部,从事传感器,测试控制系统研制单位第一,2010年的时候,那时候我们院所有的民用业务改制,从院里的事业部都改制成独立法人公司。2010年的时候易联公司由事业部改制而来,现在在光学传感、气体分析、太赫兹安检做一些研究和产品推广。我们客户涵盖了国防、化工、环保能源方方面面。

  简单讲一下企业荣誉,我们是北京市国际科技合作基地,有原始专家工作站,分布式光纤传感工程实验室,2015年军民两用技术十大创新企业,还有北京市科技进步奖,等奖项,中国改制过来有七年多时间,我们差不多积累了一百多项专利,我们专利也大部分都是发明专利。

  航天易联有几大块业务,其中一块做气体分析业务,下面要讲到的在烟气治理方面的新产品。公司基于TDLAS可调节激光光谱吸收技术开发了一系列激光气体分析的产品,这个产品特别适合在复杂的工况条件下,水汽、甲烷、一氧化碳、二氧化碳,氧气等气体浓度准确测量.

  我们的产品可以应用在环境分析、安全报警一些方面。我们产品现在也比较丰富,用于快速的抽检,快速检验的手持便携式仪器,还有现场在线测量固定式的气体分析仪,当然还有一些多通道的分布式的气体分析系统,还有现场多组分的集体分析系统。

  我们公司凭借雄厚的科研实力处于中国TDLAS研究前沿,承担政府、部委科研项目,这三个是最近两三年,这一个小方向上我们承担的重要课题,第一个国家科技部的重大仪器开发专项,面向复杂工矿的高温湿度传感器的研发,第二个是北京市的课题,基于激光调制吸收的无人机气象载荷湿度研制,第三个分布式的,这是三个比较重要的省部级课题。

  下面讲一下国家课题部重大专项,题目依托于专项而来,这个专项针对我们烟气治理行业的需要,能够在这种复杂工况下,高温20—350度情况下提供准确湿度传感器,这个课题有这样几项关键技术图过,第一个半导体激光器的研制,以及波长锁定的关键技术,这个专业检查我就不细讲了。

  还有大动态范围自适应水气浓度检测算法模型建立。多波长水气吸收峰测量技术及信号预处理算法的研究。非接触式耐高温,耐复式光学气室的设计,以及高温湿度标定方法,这几个方面是我精炼出来比较大的几个课题做出来的技术突破。

  到今天在这个课题上我们取得阶段性成果已经很多了,现在已经推出了几款不同形式的烟气湿度分析仪,在线式的,有便携式的,也有摊入型和抽取型产品。这是我们非常独特的非接触式测量探头的设计,大家看到的这个探头是一个全光学的结构设计。

  它是没有任何的电子期间,不用供电,这个探头是处于复杂工况的烟道里,这个探头不带电,带来一个很高的稳定性可靠性,这个区别于传统的接触式测量最大的特点和优势。阻容法传统的接触式测量,在烟道很复杂的工况条件下存在先天性的劣势,复杂的工矿条件下,接触式测量没有办法,高温高湿,腐蚀性很强的条件下,直接接触的方式很容易存在影响。

  比如说存在液态水,很容易吸附液态水产饱和中毒现象,还有直接接触容易受腐蚀,它的敏感材料也就是容易加速老化,所以造成传感器的漂移,所以需要频繁校准,定期更换,这种传感器通常采用加热的方式,加热方式更缩短寿命。

  我们提炼总结了TDLAS技术测湿度的优势,一是可靠性寿命长,因为我们主机的部分是不接触带色气体的,所以他的寿命会大大的提高,超过五年,同时我们探头作为一个无缘的设计,虽然是易耗品也可以长期使用这样大大降低维护费用。因为我们核心传感器激光器不受复杂工矿干扰,长期稳定,不需要频繁校准。

  精度高,我们感湿特性曲线性度很好,通过校准我们所达到的精度参数远高于最新的气物标准里面规定的要求。我们可以做到真正的全量程测量,虽然看到很多传感器写0—100相对湿度测量,低和高两个区域可能都很吃力做不到一个真正的全量程,在下线可以做到一个PPMV,高在100%相对湿度情况下可以做稳定的输出,实现4个数量级大跨度范围的测量。

  这个表是TDLAS技术的烟气分析仪和阻容法指标对比,温度测量范围仪器专项提到350度,目前推出产品到240度,240度能够足够用了,传统的主流的组溶法是0—20度,客户有需求也可以给出350度的测量范围,湿度范围可以到60%,阻容法最多40%的含湿量。

  准确度这个指标阻容法只是标出了看到气物的标准,1.5和20%的参数,长期测量之后应该达不到这个指标,我们准确度指标是给出1和5,我们会比这个还高,大家看这个是我们上海最新的校准证书,在湿度小于5%的时候,气物标准里面提到绝对误差小于1.5,我们结果是0.02,大于5%的时候要求相对误差小于20%,我们小于5%,我们指标远远高于标准要求,我们的产品在环保局这些执法机构抽检的时候可以保证我们抽肯定会过。

  这是这个产品涉及的几条专利,航天企业一直自主研发,2016年的时候中国高科技产业化研究会组织的成果坚定我们这项技术也达到了一个国际先进的水平,我们这个产品是北京市2017年新技术,新产品,接下来我把我们在湿度测量方面的几个案例给大家展示一下。

  这是我们石家庄藁城烟囱上湿度测量,去年12月到现在至今很稳定运行,零维护。这是我们浙江龙盛集团无聊干燥工艺烟囱上进行气体湿度测量,这个也是有接近一年时间。以上是一些和我们工业相关的,后面还有其他行业的我们湿度测量的案例,国家气象局提供大气湿度的测量,目前我们国家大气湿度测量被国家的产品垄断,气象局也很想找到一个国产产品替换掉,我们应他的要求提供了一种激光的新的湿度表。

  这是我们做的无人高空机载湿度颊侧,大家看到这款无人机是上一代卖的最好的,一个产品一般用在航空航天上机的话证明产品非常高的可靠性,在高空非常极端环境下我们产品能够很快速很稳定输出我们的预想的测量值。

  这是在文物保护行业,这很有特色,这是我们为我们国家的文物还有国宝级馆藏文物提供环境气体在线检测方案,这是我们在山东定陶汉代的古墓,这是中国国家遗产文化研究院他把全世界的湿度传感器找了一遍,也没发现在古墓里接近饱和环境里做稳定输出的产品,最后找到我们,我们给他提供了一个分布式24点的气体检测方案,至今稳定三年多了。我们是在故宫还有西安兵马俑铜车马的展柜,我们可以隔着玻璃展测气体的浓度。

  那个照片是我国的一个风洞,我们可以在风洞真空状态下气体浓度和湿度的测量。我们实验时间有几十毫秒,我们要把风洞里面的气体浓度要测出来,这个几乎是非常高的一个世界级的难题,我们是为风洞提供一氧化碳和湿度的测量。

  这是我们为航空航天发动机火焰、温度场、湿度场、气体浓度场做的项目,火焰某一个截面的图形。以上是我汇报的内容,最后感谢北极星提供这样一个平台向大家汇报,也想说几句,在咱们国内也有像我们这样一部分人在做我们国产高端分析仪器,大家看自己实验室和工厂会发现你们的仪器大部分都是进口的,为了中国制造2025,我们也会持续的投入,同样也需要你们支持,谢谢。

  (发言为环保头条APP根据速记整理,未经本人审核)

  会议直播:

  直播|2018钢铁、焦化烟气治理技术与应用研讨会

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