基于光学方法的“零排放”SF_6现场检测技术研究

研究基于光学方法的SF_6分解产物检测技术,包括基于红外吸收的SF_6纯度检测、基于紫外荧光的SO_2检测及基于TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectrum)的H_2S,CO检测技术。进而研制"零排放"检测装置,进行标定、温度及流量补偿以及各类气体的检测等试验,结果发现SF_6纯度检测数据的精度在0.04%之内,H_2S和SO_2的检测精度在2%以内,CO的检测精度在1%以内,符合相关检测标准。所研制的设备具有检测精度高、响应时间短、安全环保等特点。     

紫外差分吸收光谱法定量分析SF6分解物SO2和H2S技术

分解物SO_2和H_2S表征SF_6电气设备内部缺陷,是SF_6电气设备试验必检项,对两种气体的准确定量分析直接关系到SF_6电气设备内部缺陷种类和定位的正确判断。现有的现场检测技术不足以解决气体组分之间的干扰问题,因此,本文开展了相关选型和设计工作,获得基于紫外差分吸收光谱法的SO_2和H_2S混合气体检测装置。采用差分法提取SO_2和H_2S紫外吸收光谱的快变部分,通过吸光度的扣减和浓度反演,去除在紫外吸收光谱区域H_2S和SO_2的交叉干扰问题。对其测试的原始谱图进行数字滤波处理,去噪后获得平滑波形,进一步进行FFT变换和线性拟合,拟合优度达到0.999 9,提高了SF_6背景气体中SO_2和H_2S混合气体检测的灵敏度。所研制装置在系统信噪比为1时,混合气体中SO_2在190～230 nm和280～320 nm波段的检测极限分别为0.108μL/L和0.444μL/L,H_2S在190～230 nm波段检测极限为0.490μL/L,为现场检测应用奠定了基础。     

基于红外和紫外光谱的现场SF6气体综合检测技术

通过研究基于红外和紫外光谱SF_6气体检测技术,采用紫外光谱法检测特征分解物SO_2和H_2S含量,采用可调谐激光法检测分解物CO和水分含量,采用红外吸收光谱法检测SF_6纯度,长效高精度检测保证了SF_6设备状态的正确判断,并实现了模块化集成,节约人力物力。     

基于光腔衰荡光谱法检测SF6/N2混合电气设备中特征组分H2S技术

H_2S气体是SF_6/N_2混合电气设备潜伏性故障的特征分解组分之一。现有的现场技术均需标定,腔衰荡光谱法无需标定且能检测到低极限的H_2S浓度。根据光腔衰荡光谱的检测原理,对激光器、光隔离器、低损耗光学腔、光电探测器等光路和电路器件进行选型和设计,配合软件设计、编程和数据处理完成了装置的研制,研制的光腔衰荡光谱法检测H_2S装置无需光开关,对其进行定性定量试验,光谱图正确,H_2S气体检测低限值达到1μL/L,符合现场检测的需要,为现场检测技术奠定了基础。     

SF_6电气设备绝缘状态在线监测系统的研制及应用

对前期研制的在线监测系统不足之处进行优化,研制出SF_6电气设备绝缘状态在线监测系统,实现了单对多的监测目标。一台系统可同时监测3台SF_6设备中SO_2含量、SF_6纯度及湿度,并通过61850转换模块,将监测信息接入贵州电网变电设备在线监测及状态评价系统主网平台,全网远程监控,便于对设备状态进行综合评估。经第三方检验和现场应用,研制的SF_6电气设备绝缘状态在线监测系统满足应用要求。     

煤的低温氧化及指标气体实验研究

本文主要利用自制研发的煤自燃特性测试系统,通过程序升温加热的方法,分析了桃园煤矿10煤和8煤在不同温度环境下氧化的气体组分及其浓度分布,以此来分析煤在低温条件下的氧化规律,并综合分析判定煤自然发火标志气体。实验结果表明,随着煤温的升高,煤的氧化速度越来越快,煤氧化速度的拐点温度为100℃~120℃;10煤出现C_2H_4和C_2H_6的温度均在80℃~100℃,而8煤在35℃~40℃下就有C_2H_6生成,但出现C_2H_4的温度高达150℃;10煤以CO为主标志气体,以C_2H_4、C_2H_6、C_3H_8作为辅助指标气体;8煤以CO、C_2H_6为主标志气体,以C_2H_4、C_3H_8作为辅助指标气体。     

基于TDLAS的火灾气体探测系统研制

将TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)技术应用于极早期火灾气体产物的检测.对于火灾早期特征气体CO和CO2气体探测,选择中心波长为1582nm和1607nm的近红外吸收谱线,设计了一个基于TDLAS的火灾气体探测系统.对于CO和CO2气体,最低检测灵敏度分别达到2.3×10-6和22×10-6体积比浓度.该系统信号响应线性度高,长期运行稳定.     

基于红外光谱检测的SF6/N2混合电气设备泄漏特性试验研究

SF_6气体是强温室效应气体,为了减少SF_6气体用量,提升环保效益,SF_6/N_2混合电气设备逐步在电网进入应用。由于两种气体密度具有较大差异,向设备充入气体时,混合气体是否能迅速扩散均匀直接影响到设备的安全运行。搭建了快速试验平台,采用基于红外光谱的SF_6检测技术进行SF_6气体浓度监测,研究了不同比例、不同压强下混合气体的扩散效应,发现先充入N_2比先充入SF_6扩散均匀能减少大量时间;同一温度不同压强的设备发生缓慢泄漏缺陷时,可以用设备初始混合比例进行补气,从而保证混合电气设备的安全运行。     

SO2和H2O对Mn-Ce/TiO2催化剂低温SCR活性的影响

采用溶胶凝胶法制备Mn-Ce/TiO_2低温SCR催化剂并考察其活性,研究了SO_2和H_2O对Mn-Ce/TiO_2低温脱硝催化剂的影响,并运用XRD、BET、SEM和FT-IR对中毒前后的催化剂进行表征。结果表明,催化剂在无SO_2和H_2O条件下具有良好的脱硝性能,在140℃时NO_x去除率达到84%。但若向模拟烟气中加入SO_2和H_2O,则随其体积分数增大对催化剂活性产生明显抑制作用。当H_2O的体积分数为5%、SO_2为700×10-6时,反应4 h后,NO_x去除率降为53%。H_2O对催化剂的抑制作用随H_2O的除去而消除,H_2O主要通过与NO_x的竞争吸附来抑制催化剂的活性。低浓度的SO_2对催化剂活性影响较小,SO_2体积分数为100×10~(-6)时,稳定后NO_x去除率仍能维持在80%以上,但较高体积分数的SO_2引起的催化剂失活不可自行恢复。SO_2毒化作用主要是引起了硫酸铵盐覆盖催化剂的表面活性位,以及造成活性组分MnO_x的晶化,并破坏了MnO_x与TiO_2间的强相互作用。H_2O和SO_2共同存在时,H_2O可以弱化SO_2对催化剂的毒化作用,主要因为H_2O与SO_2的竞争吸附作用而使SO_2对催化剂活性的影响减弱。     

低温吸附剂的低温低压吸附等温线分布研究

测试了分子筛和活性炭在液氮温区低压下对空气、CO_2、N_2、Ar、H_2、He的吸附等温线。分析10~(-4)Pa至10~(-1)Pa范围的吸附等温线特性。试验表明:不同种类吸附剂在液氮温区对相同吸附质的吸附等温线趋势大致相同;吸附剂对气体的低温吸附与吸附质沸点有关,吸附量排列为CO_2N_2H_2 He;平衡吸附压力5×10~(-2)Pa时分子筛对CO_2、N_2的吸附大于活性炭,压力小于10~(-3)Pa时活性炭对CO_2、N_2的吸附大大高于分子筛。